碱-矿渣制备高性能无机聚合物混凝土试验研究.pdf
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1、2 0 1 1年 第 5 期 (总 第 2 5 9 期 ) Nu mb e r 5 i n 2 01 1 ( To t a l No 2 5 91 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料殛辅助物料 M AT ERI AL AND ADM 1NI CLE d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 0 5 0 2 9 碱一 矿渣制备高性能无机聚合物混凝土试验研究 曹定 国 ,蔡 良才 ,吴永根 ,李建举 ,张鲁渝 。 。付亚伟 , ( 1 空军工程大学 工程 学院 ,陕西 西安 7 1 0 0 3 8 ;2 中航第 九工程总队
2、 ,四川 成都 6 1 1 4 3 1 ) 摘要 : 以矿渣为原料 , 掺人 N a S i O, 和 Na O H复合碱激发剂 , 制备了无机聚合物混凝J z ( I P C) , 并通过工作性 、 强度 、 静水压力和氯离子 渗透及快速冻融循环试验, 研究了I P C的物理力学和耐久性能, 分析了矿渣用量和溶胶比对 I P C性能的影响规律。 结果表明: I P C坍落度在 1 6 0 ra i n以上, 为大流动性, 工作性优良。 I P C坍落度随矿渣用量或溶胶比的增加而增加。 为达到大流动性, 1 P C矿渣用量宜大于4 0 0 k g m 溶胶 比不宜低于 0 5 6 。I P C
3、 2 8 d 抗 压强度达 9 2 MP a , 抗折强度达 8 5MP a , 7 d 抗 压强度达 8 5MP a , 抗折强度达 7 6 MP a , 为高早强混凝土。 I P C各个龄期的强度均随矿渣用量或溶胶比的提高而降低。 1 P C抗渗等级在 $ 4 0 以上, 抗氯离子渗透性优良, 6 h 通电量介于 1 0 0 0 2 0 0 0 C, 抗冻等级在 F 3 0 0以上, 抗冻耐久性系数为 0 9 0 0 9 5 , 满足严寒地 区混凝土抗冻要求 。 关键词: 无机聚合物混凝土;矿渣;碱激发剂;工作性;强度; 抗渗性;抗冻性 中图分类号 : T U5 2 8 0 4 1 文献标
4、志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 0 5 0 0 8 4 0 4 E xpe r i men t a l s t u di e s on h i g h pe r f or ma nc e i nor ganic polymer c on c r e t e mad e f r om a l k a l i s l a g C AOD i n g - g u o 一 , C AI L i a n g - c a i , wu Y o n g - g e n , L I J i a n -j u 2 Z H ANGL u - y u 。 , F
5、U Y a - we i (1 S c h o o l o fE n g i n e e r i n g, Ai r F o r c e E n gine e rin gUni v e r s i t y, Xi a n 71 0 0 3 8, Ch i n a; 2 No 9E n g i n e e r i n gCo r p so f Ch i n aAi rpo r t , Ch e n g d u 61 1 4 31 , Ch i n a) Ab s t r a c t : B y a d d i n gN a z S i O3 a n dNa O H c o mp l e x a
6、l k a l i a c t i v a t o r i n s l a g , h i g b p e rf o r ma n c ei n o r g a n i c p o l y me r c o n c r e t e( I P C)wa s p r e p a r e d ; P h y s i c a l , me c h a n i c a l p e r f o r ma n c e , d u r a b i l i t y, a n d t h e i n fl u e n c e r u l e s o f s l a g o r r a t i o o f a c
7、t i v a t o r s o l u t i o n t o s l a g ( A S) o n p e rf o r ma n c e o f I P C we r e s t ud i e d b y wo r k a b i l i ty, s t r e n g t h, h y d r o s t a t i c s a n d c h l o r i n i o n p e n e t r a b i l i t y, a n d f a s t fre e z e t ha w c y c l e t e s t s Th e r e s u l t s s h o w
8、t h a t s l u mp o f I PC e x c e e d s 1 6 0mm , flu i d i t y a n dwo r k a bi l i t y i s e x c e l l e n t Th e s l u mp o fI PC i n c r e a s e swi t ht h ei n c r e a s e o f s l a g o rA S M i n i mu m o f s l a g a n dM S s ho u l d b e 4 0 0 k g m a md 0 5 6 f o r I P C t o h a v e hi g h f
9、l u i d i t y 2 8 d c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a n d fle x u r a l t r e n g t h o f I P C a r e 9 2 M Pa an d 8 5 MPa 7 d s t r e n g t h a r e 8 5 M P a a n d 7 6 M P a, wh i c h be l o n g s t o h i g h e a r l y s t r e n t h c o n c r e t e, a n d s t r e n g t h o f I PC d e ba s e s
10、 wi t h i n c r e a s e o f d o s a g e o f s l a g o r A S Th e a n t i p e rm e a b i l i t y r a n k e x c e e d s $ 40, c h l o r i n i o n a n t i p e r me a b i l i ty i s e x c e l l e n t , 6 h e l e t r i c i t y i s 1 0 0 0 -2 0 0 0 C, a n d t h e a n t i fro z e n r a n k e x c e e d s F3
11、 0 0, a n t i fro z e n d u r a b i l i t y mo d u l us i s 09 0 - 4 ) 9 5, wh i c h c a n me e t t h e a n t i fro z e n r e q u i r e me n t s i n ffo r e a r e a Ke yw o r ds : i no r g ani cp o l y me r c o n c r e t e; s l a g; a l k a l i a c t i v a t o r ; wo r k a b i l ity ; s t r e n g t
12、h; a n t i p e r me a b i l i ty; a n t i - fro z e n 0 引言 无机聚合物混凝土( I n o r g a n i c P o l y me r C o n c r e t e , 简称 I P C) 是近年来 国际上研究非常活跃的新型绿色高性能混凝土之一 , 它是 以富含高岭石或富含铝硅酸盐矿物的废渣 , 如高岭石矿 、 煤 矸石 、 矿渣 、 粉煤灰等工业副产品在化学激 发剂 的作用下 , 使玻 璃体结构中的一 O S i O AI O一 链的解聚生成 S i O 一 四面体和 A 1 0 4 s - 四面体, 进而发生缩聚反应生成新的
13、一 O S i O A1 一 O 一 的 网络结构胶凝材料 , 与 P o r t l a n d水泥胶凝材料的 C S H、 C H、 A F ro 等无机小分子结构组成的硬化体有本质的区别, 其水化产物除 C S H凝胶外 , 还存在大量 的难溶性沸石 型矿 物l 】 _ 。 I P C具有 优良的物理力学性能和耐久性能, 如密实度高、 孔结构优 良、 水 化热低 、 快硬、 高早强、 耐久性好 、 抗碳化、 耐高温 、 隔热、 吸附有 害毒物等。 且 I P C利用工业废渣作为胶凝材料 , 不用烧制水泥熟 料 , 生产能耗减少 7 0 以上 , 大大降低 了环境负荷 。 因此 , I P
14、 C更 适合用于土木工程、 冶金 、 矿山、 航空航天、 化工、 建材和环保领 收稿 日期 :2 0 1 0 1 1 - 2 7 基金项 目:军队重点科研项 目( Z Y0 7 0 7 3 8 ) 8 4 域 。 利用 I P C建造高层建筑物 、 桥梁工程 、 路面工程及港 口工程 可减小构件尺寸和断面, 减轻 自身质量, 增加使用空间, 加速模 板周转和施工进度, 提高建设效率, 延长安全使用期 , 降低工程 造价 , 取得显著的经济效益【 l _ 。 本试验利用冶金高炉矿渣微粉 和复合碱激发剂来制备高性能 I P C, 并通过工作性 、 强度、 静水 压力和氯离子渗透及快速冻融循环试验研
15、究I P C的工作性、 力 学性 能和耐久性能 , 为新型高性 能混凝土 的开发研究和应用提 供理论基础和技术支持 。 1 试验材料 试验采用江西萍乡联达高新建材厂的冶金高炉矿渣微粉 , 比表 面积 4 1 0 m2 k g , 密度 2 8 6 g c m , 化学组成见表 l ; 碱激发剂 为Na S i O 水玻璃和Na O H复合溶液, 由深圳航天科技创新研究 院研制; 砂子为陕西灞河中砂, 级配合格, 密度2 6 3 g c m3 , 堆积密 度 1 5 0 3 k g m。 ; 石子为陕西泾阳石灰岩4 5 ( 5 - 2 o m m: 2 ff - 4 0 mm= 4 5 : 5
16、5 ) , 密度 2 7 8 g c m , 堆积密度 I 5 9 0 k g m3 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 1 矿渣 的化学组成 ! ! ! ! ! ! 38 9 5 3 3 9 1 1 O 7l 9 41 0 31 32 8 3 4 3 1 l2 7 2配合 比设 计 与 试 验 方 法 在初步探索f生 试验的基础上, 通过优选配制参数( 矿渣用量、 溶胶比一 碱激发剂溶液与矿渣的质量比、 砂率) , 确定了 1 1 个配合 比, 主要参数 见表 2 o 每个配合 比成型 3组( 每组 3 块 ) 试件 , 标准条 件下养护至试验龄期 , 然
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- 矿渣 制备 性能 无机 聚合物 混凝土 试验 研究
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