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本文采用高温煅烧和机械粉磨方式对煤矸石进行活化处理,通过ISO法和抗压强度法测定了活化煤矸石的火山灰活性,确定了煤矸石活化的工艺参数;研究了活化煤矸石对水泥性能的影响,借助XRD、SEM等测试方法分析了活化煤矸石作水泥混合材的作用机理;以NaOH为激发剂配制了煤矸石碱激发材料,采用不同养护温度进行养护,研究了煤矸石碱激发材料的强度、干燥收缩、抗硫酸侵蚀等性能,并对其水化产物进行了分析。试验结果表明:煤矸石的最佳活化工艺为700℃煅烧并保温2h,粉磨时间为50min。将活化煤矸石掺入硅酸盐水泥中,水泥凝结时间延长,胶砂强度随着活化煤矸石掺量的增加而降低;随活化煤矸石掺量的增加,水泥的干燥收缩增加;活化煤矸石使水泥的抗硫酸盐侵蚀能力提高,活化煤矸石掺量为30%的水泥的抗蚀系数是硅酸盐水泥的1.9倍。在标准养护条件下,煤矸石碱激发材料的凝结时间较长,抗压和抗折强度很低;当养护温度低于100℃时,温度提高,煤矸石碱激发材料强度增加。适量的水泥促进了碱激发材料的凝结,提高了煤矸石碱激发材料硬化浆体的强度值,水泥掺量为30%,90℃养护24h的抗折、抗压强度分别为5.8MPa、38.3MPa;煤矸石碱激发材料干燥收缩较大,加入适量水泥可以减小干燥收缩;碱激发材料具有较强的抗硫酸侵蚀性能,掺加30%水泥的煤矸石碱激发材料抗蚀系数比硅酸盐水泥增加了15%。活化煤矸石作为混合材掺入水泥,主要作用是活化煤矸石中的活性Al2O3和SiO2与水泥水化产物Ca(OH)2发生二次水化反应生成C-S-H凝胶、致使水泥石中Ca(OH)2含量下降。在碱作用下,活化煤矸石中Si-O键和Al-O键断裂、形成离子进入溶液,[SiO4]4-和[AlO4]5-结合形成无定形硅铝凝胶结构,掺加一定量水泥时,无定形硅铝凝胶与水泥的水化产物交织形成网状结构。