粉煤灰基地聚合物修補(bǔ)材料的組成設(shè)計與性能

鄧新　徐方　朱新平　陳倩　倪明亮

摘要：以粉煤灰、礦粉兩種工業(yè)廢料為主要原材料，模數(shù)為1.2～1.8的水玻璃作為激發(fā)劑制備地聚合物。采用五因素四水平的正交試驗組成設(shè)計方案，測試了水膠比（W）、堿激發(fā)劑摻量（S）、礦粉取代率（B）和水玻璃模數(shù)（M）在不同水平下試樣的流動度、凝結(jié)時間、抗壓強(qiáng)度和拉伸粘結(jié)強(qiáng)度。通過對結(jié)果進(jìn)行極差分析和因素指標(biāo)分析，得出這種綠色環(huán)保型修補(bǔ)材料的組成設(shè)計與性能指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)。綜合分析得出，當(dāng)水膠比為0.28，堿激發(fā)劑摻量為0.14，礦粉取代率為0.4，水玻璃模數(shù)為1.2時，制備出的地聚合物性能良好，達(dá)到綠色環(huán)保型建筑修補(bǔ)材料的要求。

關(guān)鍵詞：地聚合物；粉煤灰；礦粉；水玻璃；修補(bǔ)

中圖分類號：TU528.041

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：16744764（2016）01005400

Abstract：

We used two kinds of industrial waste of Fly ash and blast furnace slag as major raw materials， and modules of sodium silicate ranging from 1.2 to 1.8 as the activator to manufacture geopolymer. We conducted the orthogonal experiment in fivefactor and fourlevel form， and studied water to binder ratio （W）， alkaliactivator proportion （S）， blast furnace slag replacement ratio （B） and the module of sodium silicate （M） on the four essential properties including the fluidity， setting time， compressive strength and tensile bond strength of the geopolymer used in green materials for construction mending. The relation between mix design and performance index of the green repair material were investigated by range analysis and factor analysis. By synthetic analysis， an excellent geopolymerbased green material for construction mending could be manufactured when W， S， B and M were 0.28， 0.14， 0.4， 1.2， respectively.

Keywords：geopolymer； fly ash； blast furnace slag； sodium silicate； repairing

地聚合物最早由法國科學(xué)家Joseph Davidovits于1978年提出。地聚合物具有耐久性好、抗?jié)B性強(qiáng)、早強(qiáng)等優(yōu)越的性能[14]，其生產(chǎn)過程不需經(jīng)過傳統(tǒng)硅酸鹽水泥的“兩磨一燒”工藝，能源消耗和CO2的排放極低，是一種綠色環(huán)保型材料[5]。近年來，國際上地聚合物研究的主要合成材料由傳統(tǒng)的高嶺土轉(zhuǎn)向粉煤灰[58]。2014年，中國粉煤灰產(chǎn)量高達(dá)5.78億噸，綜合利用量為4.05億噸，利用率僅為70.07%。并且，中國粉煤灰的堆存量逐年遞增，大量土地被占用。粉煤灰對資源與環(huán)境的負(fù)面作用亟待解決[9]。

當(dāng)前，地聚合物在國際上是研究最為熱門的工程材料之一。然而，影響地聚合物材料性能的因素是多方面的[1012]。Tchakoute 等[13]研究了Al2O3/Na2O的摩爾比對地聚合物凝結(jié)時間、線性收縮和抗壓強(qiáng)度的影響。……