碱矿渣泡沫混凝土的制备及改性研究

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泡沫混凝土有着密度低、保温性能优异、缓冲吸能以及吸音降噪等优点。但传统水泥基胶凝材料属于高能耗、高碳排放的材料,在当前碳达峰、碳中和背景下,急需基于环境友好型胶凝材料制备的新型泡沫混凝土。而碱矿渣胶凝材料属于能源节减、低污染的产品,其力学性能、耐久性能等较为优异,由此以碱矿渣胶凝材料为基体制备碱矿渣泡沫混凝土。本论文以碱矿渣泡沫混凝土为研究基础。首先,通过田口方法调整水胶比、碱当量、质量系数确定一组力学性能优异的基准配合比。并在此基础上,通过稳泡剂、硅灰、凹凸棒土单独或复合对碱矿渣泡沫混凝土进行改性,研究其流动性、力学性能、吸水性及耐水性、干缩以及保温隔热的改善效果。通过微观测试对碱矿渣泡沫混凝土的微观结构及孔结构进行分析,揭示了微观结构与宏观性能的联系。研究结果表明:1、水胶比、碱当量、质量系数均对碱矿渣泡沫混凝土的力学性能存在显著的影响,并且碱当量的影响最为显著,水胶比次之,质量系数最小。当水胶比为0.56、碱当量6.0%、质量系数1.30时,力学性能最佳。2、将CMC-Na作为稳泡剂改性碱矿渣泡沫混凝土,当其掺量为0.1%时,流动性、力学性能以及保温隔热性能有所提升,导热系数达到0.172W/(m·K)。3、0~15%的硅灰(B)均对碱矿渣泡沫混凝土的力学性能有较大的改善作用,当掺量为6%时,28d抗压强度与比强度达到了最高值,分别为5.06MPa、6063N·m/kg,但无明显减缩作用,保温隔热性能也大幅度降低。4、相对于基准组,掺加6%凹凸棒土对泡沫混凝土的力学性能有所改善,流动性、耐水性、保温隔热性能降低,吸水性提高,体积稳定性降低,干缩变形增大。5、在添加0.1%稳泡剂的条件下,9%硅灰(B)、6%凹凸棒土复掺对碱矿渣泡沫混凝土的力学性能有明显的改善作用,28d抗压强度与比强度分别提升了99.60%、54.91%,但保温隔热性能略有降低。6、通过SEM、EDS、核磁共振以及徕卡显微镜等微观手段并结合Image-ProPlus图像分析软件计算孔隙率。其结果表明,适量的稳泡剂、硅灰、凹凸棒土单独或复合对微观结构存在改善作用,内部结构中密集分布着结晶度较高的水化产物,如C-S-H凝胶、托贝莫来石、水滑石等。同时孔结构得到了优化,结构更为密实。
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