快硬高强碱激发胶凝材料的制备与性能研究

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1、快硬高强碱激发胶凝材料的制备与性能研究刘斯凤徐特先进土木工程教育部重点实验室同济大学201804同济大学材料科学与工程学院水泥基所，上海，201804本文以矿粉为原材料在碱性激发剂作用下通过溶解-单体重构-聚缩反应制备出碱激发矿粉胶凝材料，以粉煤灰、普通硅酸盐水泥为矿物掺合料，并通过调整各影响因素以改善碱激发矿的凝结时间和早期强度。所制备的碱激发矿粉砂浆24h的抗折强度达到8.0MPa，抗压强度达到53.0MPa以上；通过加入聚丙烯纤维改善碱激发矿粉的收缩性能，使得碱激发矿粉拥有较高的抗折和抗压强度，聚丙烯纤维对碱激发矿粉胶砂的增韧效果

2、较为明显，24h抗折强度达到9.3MPa。“第五届全国特种混凝土技术”学术交流会四川·成都2014年表1矿粉性能【流动度比活性指数舭比表面积密度含水量S03／％7d28dm2／kgg／cm3／％／％105821104152．90．10．12表2原材料的化学成分成分Na20MgOA1203Si02P205S03K20CaOTi02MnOFe203ZnOSrO粉煤灰0，91．5220．841．80．20．451．058．87i．4l0．126-880．020．23矿粉O．287．7413．028_32．67O．2740．30．790．250

3、．78O．28水泥I．075．5620．82．18O．9258．80．320．063．44O．16表3水玻璃参数模数si02含量／％Na20／％固含量／％3．335．811．247表4聚丙烯纤维参数外观长度直径长径比密度熔点抗拉强度断裂伸长率白色纤维6mm26Inn230．770．91}舻m3165℃570MPa26．5％2．2实验步骤及方法实验步骤：首先，按照实验设计配比称取一定量的水玻璃、氢氧化钠和自来水，混合并搅拌均匀配成碱性溶液，将溶液密封静置保存至溶液冷却待用；然后，按实验设计方案分别称取粉煤灰、矿粉、砂等原材料至搅拌锅内；采

4、用无锡建仪仪器机械有限公司生产的JJ．5型水泥砂浆搅拌机，搅拌制度为：慢速搅拌60s，然后快速搅拌30s，停90s，再快速搅拌60s。在开始慢速搅拌30s后缓慢加入事先配好的冷却激发剂，保证激发剂与粉料充分接触。搅拌后装模，折、压性能使用40rm'nx40mmxl60ram的三联模具，采用两次振动成型的方法成型。收缩性能采用两端带孔的三联模成型。收缩性能测定方法：参照JGJ70．90《建筑砂浆基本性能试验方法》进行实验。收缩率按公式(1)计算：ct=(Lt．L0)／160x100％(1)式中，￡t-～水泥砂浆的收缩率，％；Lt——不同龄

5、期时测得的砂浆试块加钉头的长度，mm；Lo-—j眇浆试块加钉头的初始长度，mill：16畦—j砂浆试块的原始长度。3结果与讨论3．1溶胶比对碱激发矿粉胶凝材料的影响溶胶比(即碱激发剂溶液与胶凝材料的质量LL)会影响碱激发矿粉砂浆的流动性、凝结时问、抗压强度和抗折强度。本实验以矿粉作为硅铝质原料，研究溶胶比对碱激发矿粉强度的影响。其中灰砂比为0．43，先固定水玻璃的掺量为60％，NaOH的掺量为10％，拌合水的掺量为30％，此时水玻璃模数为1．53，以流动度为指标确定碱激发矿粉的溶胶比，结果见表中国土木工程学会混凝土质量专业委员会100中

6、国建筑科学研究院建筑材料研究所“第五届全国特种混凝土技术”学术交流会四川-成都2014年根据流动度测试结果，选择溶胶比为0．625的A2组作为实验最优配方。3．2粉煤灰掺量对碱激发矿粉胶凝材料强度的影响本文在3．1基本配合比的基础上，研究不同掺量的粉煤灰等量取代矿粉时，碱激发矿粉凝结时间、抗折强度和抗压强度的变化规律，结果见图l。6罡=越瞬4辖辖20406080100糟煤灰掺量，％∞∞柏∞∞L=、趟黑出蝠加佃0406080100粉煤灰掺量，％图1-1粉煤灰掺量对碱激发矿粉强度的影响中国土木工程学会混凝士质量专业委员会L01中国建筑科学研

7、究院建筑材料研究所“第五届全国特种混凝土技术”学术交流会四川·成都2014年7。6。5。董一。詈。。墓2。1。O20406080粉煤灰掺量慌图1．2粉煤灰掺量对碱激发矿粉凝结时间的影响从图中可以看出，在其他因素不变的情况下，随着粉煤灰掺量的减少，抗折强度呈上升趋势。掺了10％粉煤灰碱激发矿粉砂浆和纯矿粉的抗折强度十分接近，在各个养护龄期抗折强度值最大；掺10％粉煤灰碱激发矿粉砂浆4h、8h和24h的抗折强度分别为2．61MPa、5．00MPa、7．82MPa；碱激发纯矿粉砂浆4h、8h和24h的抗折强度分别为2。82MPa，5，llMP

8、a，8。30MPa。在24h养护时问内，碱激发矿粉胶砂的抗压强度随着粉煤灰掺量的降低而呈上升趋势，而流动性变差，拆模时间也逐步缩短。当粉煤灰掺量为零，即为纯矿粉时，砂浆的抗压强度值达到最大，如4h抗压强度为