关键词：
煤矸石
粉煤灰
力学性能
抗碳化性能
微观结构
摘要：
原状煤矸石含有活性硅和铝元素,利用原状煤矸石制备地聚物混凝土,不仅可以解决煤矸石的处置难题,还能减少水泥使用量,具有巨大的环保价值和工程应用价值。但是单纯使用煤矸石,会导致地聚物的流动性下降,早期强度降低,需要复掺粉煤灰来提高地聚物的流动性,同时掺加水泥保障其早期强度。此外,利用煤矸石制备地聚物混凝土会消耗地聚物内部的碱,降低地聚物混凝土的碱储备量,不利于地聚物混凝土抗碳化性能的发展。因此,研究煤矸石地聚物混凝土的力学性能和碳化性能尤为重要。基于此,本文以煤矸石粉、粉煤灰和水泥为胶凝材料,以水玻璃和氢氧化钠的混合溶液为碱激发剂,复合制备煤矸石-粉煤灰地聚物混凝土。研究煤矸石掺量、水玻璃质量分数、水玻璃模数以及聚丙烯纤维掺量对煤矸石地聚物混凝土力学性能以及抗碳化性能的影响,揭示其宏观性能与微观结构的作用机理,主要研究内容如下:
(1)为了揭示煤矸石地聚物混凝土的强度特征和机理,系统研究了煤矸石掺量(0%、10%、20%、30%、40%),水玻璃质量分数(22%、27%、32%、37%),水玻璃模数(1.2、1.4、1.6、1.8)和聚丙烯纤维掺量(0%、0.3%、0.6%、0.9%、1.2%)对混凝土工作性能、抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的影响,为煤矸石地聚物混凝土力学性能的研究提供参考。
(2)在快速碳化条件下,从碳化深度和碳化后的抗压强度两个指标,研究煤矸石掺量(0%、10%、20%、30%、40%),水玻璃质量分数(22%、27%、32%、37%)以及水玻璃模数(1.2、1.4、1.6、1.8)对煤矸石地聚物混凝土碳化性能的影响规律,并阐述煤矸石地聚物混凝土的碳化性能和碳化机理,为煤矸石地聚物混凝土的寿命预测方面提供科学依据。
(3)基于力学性能试验的结果,结合扫描电镜(SEM)、能量弥散X射线(EDS)和X射线衍射(XRD)等,重点从煤矸石地聚物混凝土的微观形貌、水化产物和组成成分三个方面进行分析,在微观层面上剖析了养护龄期、煤矸石掺量、水玻璃质量分数、水玻璃模数以及聚丙烯纤维掺量对煤矸石地聚物混凝土力学性能的作用机理。
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