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碱性激发剂与高温复合激发粉煤灰的性能研究 目 录 背景介绍 文献综述 实验方案 进度安排 进度安排 背景介绍 实验方案 文献综述 我国是世界上最大的煤炭资源国家之一，且发电仍以燃煤的火力发电为主。粉煤灰是煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰。 16.6亿吨 我国2013年用于发电的煤炭总量 5.3亿吨 我国2013年粉煤灰排放量 68% 近五年粉煤灰综合利用率 670万吨 山西省2013年未处理粉煤灰量 充分高效地利用粉煤灰任重道远 进度安排 背景介绍 实验方案 文献综述 如何高效大量地利用粉煤灰？ 粉煤灰用作混凝土行业矿物掺合料 掺量有限 水化活性低 更有优势的粉煤灰利用方法： 碱激发粉煤灰制备粉煤灰基地质聚合物 单位体积粉煤灰使用量大，强度高、水化热低、耐久性好、耐酸碱腐蚀、抗渗性高、抗冻性好且不导致碱集料反应，同时具有工艺简单、价格低廉、节约能源等优点。 碱激发粉煤灰存在问题 常温无法激发 前期强度低，凝结硬化慢 后期收缩大 碱激发粉煤灰制制品的优点 无后期开裂问题 解决现浇结构体系无法高温养护的问题 高温蒸养后期不会生成延迟钙矾石 进度安排 背景介绍 实验方案 文献综述 生产制品 创新点：采用碱性激发剂与高温复合激发的方式制备粉煤灰基地质聚合物 砌块 砖 预制柱 预制梁 预制叠合板 少 进度安排 背景介绍 实验方案 文献综述 碱激发粉煤灰机理 C-S-H 铝硅酸盐矿物聚合物（地质聚合物） 类沸石型的微晶体结构 硅氧四面体 铝氧四面体 三维网络凝胶体 铝硅酸盐玻璃体 解聚——溶解——水解——缩聚——固化 曾燕伟,方永浩,.化学激发胶凝材料研究进展[c].南京:南京东南大学出版社,2005 溶液中[SiO4]单体缩聚、多聚体解聚、原料解聚的多重反应，[SiO4]含量在前中期变化较缓，后期则以缩聚反应为主，这也是碱激发材料后期收缩大的原因。 进度安排 背景介绍 文献综述 实验方案 反应过程 OH- 对 Si-O,Al-O的作用 当Ca+、Na+ 杨南如.碱胶凝材料形成的物理化学基础(1)[J].硅酸盐学报,1996.(2)24:209-215 产物模型 产物通式 Z=1时，产物称为PS型； Z=2时，产物称为PSS型； Z=3时，产物称为PSDS型。 通过正交试验得出影响产物分子构型的三大关键因素： (SiO2/Al2O3 ) (MO/Al2O3 ) (H2O/MO) 进度安排 背景介绍 文献综述 实验方案 DAVIDOVITS J. Geopolymers and geopolymeric new materials [J]. ThermalAnalLalorim, 1989, 35(2): 429-441 进度安排 背景介绍 文献综述 实验方案 激发原理 常温下较难被碱激发 粉煤灰 CaO/SiO: 0. 1~0. 15 矿渣 CaO/SiO: 0. 8~1.2 CaO/SiO低 [SiO4]4-聚合度高 解聚活化能大 A l3+也参与粉煤灰中网络结构形成，其铝酸盐网络中硅氧链断裂处的硅氧四面体(SiO44-)和A13+代替Si4+形成的铝氧四面体(A1O45-)是不稳定的，会被强碱解离为硅酸根和铝酸根 粉煤灰能够碱激发的依据是什么？ 杨南如.碱胶凝材料形成的物理化学基础(1)[J].硅酸盐学报,1996.(2)24:209-215 激发剂对碱激发粉煤灰的影响 进度安排 背景介绍 文献综述 实验方案 Ca(OH)2 Na2SiO3 NaOH、KOH C-S-H 存在问题： 碱性弱 激发剂用量大 类沸石结构 活性SiO2 利用NaOH（KOH）来调节水玻璃模数 水玻璃模数n：SiO2/ (Na2O+K2O) K一体系制备的地质聚合物的早强强度更高 Na一体系中，Si、AI的溶解度更好 PHAIR J W , VAN DEVENTER J S J.Effect of the silicate activator Ph on the microstrnctural characteristics of waste-based geopolymers[J].International Journal of Mineral Processing , 2002(66):121一143. 水玻璃对碱激发粉煤灰性能的影响 进度安排 背景介绍 文献综述 实验方案 侯云芬,王栋民.水玻璃性能对粉煤灰基矿物聚合物的影响[J]硅酸盐学报.2008,36(1) 随着含固量的增加强度增加 随着水玻璃模数的增大，强度增大，但是当模数超过1.4后，抗压强度降低，模数超过2时强度明显下降 含固量36%、模数为1.2时，标准养护28 d强度可以达到42.1MPa 水玻璃对碱激发粉煤灰