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粉煤灰基地质聚合物中的碱—“集料”反应

卢都友  刘永道  郑彦增  许仲梓  
【摘要】:地质聚合物(Geopolymers)是指活性铝硅质原料(如偏高岭土、粉煤灰)与碱性激发剂通过类似地球化学反应形成的一类新型胶凝材料。这类材料原料来源广泛,制备工艺简单、节能、环保,且具有良好的理化性能,是近年来国内外新型无机胶凝材料的研究热点。然而,地质聚合物是典型的高碱体系,其碱含量(以Na2Oe计)一般为4~6%,数倍甚至数十倍于普通硅酸盐水泥。过量游离碱的存在可能成为导致体系稳定性和耐久性问题的根源。阐明地质聚合物中的碱组分与不同类型集料的作用行为和机理,是实现其工程应用的必由之路。为阐明集料中典型活性组分—无定型SiO2和白云石(CaMg(CO3)2)在地质聚合物中的反应机理,研究了石英玻璃集料和白云石微粉对地质聚合物强度和在不同养护条件下变形行为的影响。结果表明:养护条件对地质聚合物基体本身的变形行为具有显著影响;无碱低温、湿气养护下地质聚合物基体收缩,且随养护龄期的延长而增大,而高温碱液养护下基体收缩呈先增大、后减小趋势,直至后期产生微膨胀。含石英玻璃地质聚合物变形行为同样受养护条件和基体变形显著影响,无外碱条件下早期呈微膨胀,而后随基体的收缩而收缩;外碱存在下的变形行为与养护温度有关。白云石粉在地质聚合物中参与了反应,能缩短凝结时间并促进强度发展,白云石反应程度与掺量和粒径有关,其反应机理包括溶解—沉淀和扩散控制过程。

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