文档介绍：沈阳建筑大学
硕士学位论文
氧化物组成对无机矿物聚合物混凝土耐久性的影响
姓名:胡英泽
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:王晴
2011-02
硕士研究生学位论文摘要 I
摘要

无机矿物聚合物是近年来新发展起来的一类碱激发材料,多以天然铝硅酸盐矿物或
工业固体废物为主要原料,在碱性激发剂作用下,原材料中的硅氧键和铝氧键发生断裂-
重组反应,形成具有高强度、长期化学稳定性和耐久性的无机非金属材料。
在课题组前期研究的基础上,本课题以矿渣和偏高岭土为主要原料,低模数水玻璃
为激发剂制备无机矿物聚合物。通过改变原材料用量,使n(SiO2)/n(Al2O3)=~、
n(Na 2O)/n(Al 2O3)=~(H2O)/n(Na2O)=18~22范围内变化,制备相应的胶砂和混凝土
试件。分别研究氧化物组成n(SiO2)/n(Al2O3)、n(Na 2O)/n(Al2O3)及n(H2O)/n(Na2O)对其胶砂
试件和混凝土试件耐久性的影响。采用快速砂浆棒法研究无机矿物聚合物胶砂试件的碱
集料反应和抗硫酸盐侵蚀性;采用饱盐混凝土电导率法(NEL法),研究其氯离子渗透性,
并进行抗压强度测试;采用快冻法研究无机矿物聚合物混凝土试件的抗冻融循环能力;
通过碳化深度考察无机矿物聚合物混凝土的抗碳化能力。同时,与普通硅酸盐水泥试件
相应的耐久性能进行比较。
碱集料反应(AAR)试验表明:随着氧化物摩尔比的增大,试件的线性膨胀率均先降低
再升高,分别在n(SiO2)/n(Al 2O3)=,n(Na2O)/n(Al2O3)=(H2O)/n(Na 2O)=21时,线性
膨胀率达最小,%,%%;对n(SiO2)/n(Al2O3)进行抑制试验中,粉
煤灰掺量为20%,抑制效果最好。
抗硫酸盐侵蚀性研究表明:胶砂试件5%Na 2SO4和5%Na2SO4+5%MgSO4溶液中的线性
膨胀率均先减小后增大,抗压抗蚀系数先增大后减小,分别在n(SiO2)/n(Al2O3)=,
n(Na 2O)/n(Al 2O3)=(H2O)/n(Na 2O)=19时抗硫酸盐侵蚀性能最好。在同强度等级条件
下,,抗压抗
。
氯离子渗透性研究表明:随着氧化物摩尔比的增大,无机矿物聚合物混凝土试件的
氯离子扩散系数均先减小后增大,分别当n(SiO2)/n(Al2O3)=,n(Na2O)/n(Al2O3)=
-8 2 -8 2
n(H2O)/n(Na 2O)=21时,氯离子扩散系数最小,×10 cm /s,×10 cm /s和
×10-8cm2/s;在同强度等级条件下,无机矿物聚合物混凝土28d氯离子扩散系数为普通
,。
抗冻性研究表明:经 200 次冻融循环后,随氧化物摩尔比在一定范围内递增,无机矿
物聚合物混凝土抗冻性能先增强后降低,当 n(SiO2)/n(Al2O3)=,n(Na2O)/n(Al2O3)=
及 n(H2O)/n(Na 2O)=21 时其抗冻性能最佳,其质量损失率分别为 %,%和 %,相
对动弹性模量分别下降到 %,%和 %;与普通混凝土相比,在同强度等级
的无机矿物聚合物混凝土的质量损失率为普通混凝土的倍,相对动弹性模量仅是普
通混凝土的倍。
碳化性能研究结果表明:随摩尔比增大,碳化深度均先减小后增大,并且随着龄期
II 摘要硕士研究生学位论文
增长,后期碳化深度几乎为零,具有较强的抗碳化性能,n(SiO2)/n(Al2O3)=,n(Na 2O)/
n(Al2O3)= 及 n(H2O)/n(Na 2O)=21 时,无机矿物聚合物混凝土 56d 碳化深度分别为
4mm, 和 ;同强度等级的普通水泥混凝土的碳化深度值是无机矿物聚合物
的倍。
从 IR 分析可以得出,原材料生成由 Si-O-Al、O-Si-O 和 Al-O 组成的无机矿物聚合物
骨架,共同构成三维网络结构,含有这些官能团的材料一般具有很好的耐久性能;XRD
图谱中产物在 20~38°呈馒头状弥散峰,表明无机矿物聚合物结构主要为无定形态,宽大
的衍射峰包是硅铝酸盐特有的结构引起的;SEM 中可以明显看出,无机矿物聚合物产物
为连续