粉煤灰-碱激发

背景介绍
文献综述
实验方案
进度安排
O 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
生产制品
砌块 砖 预制柱 预制梁 预制叠合板
O 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
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
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
背景介绍
文献综述
实验方案
进度安排
激发剂对碱激发粉煤灰的影响 Ca(OH)2 C-S-H
存在问题： 碱性弱 激发剂用量大
NaOH、KOH
类沸石结构
Na2SiO3
活性SiO2
利用NaOH（KOH）来调节水玻璃模数 水玻璃模数n：SiO2/ (Na2O+K2O)
碱性激发剂与高温复合激发 粉煤灰的性能研究
目 录
O 背景介绍 O 文献综述 O 实验方案
O 进度安排
背景介绍
文献综述
实验方案
进度安排
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 5.3亿吨 68% 670万吨 我国2013年用于发电的煤炭总量 我国2013年粉煤灰排放量 近五年粉煤灰综合利用率 山西省2013年未处理粉煤灰量
背景介绍
文献综述
实验方案
进度安排
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
背景介绍
文献综述
Khalil等研究表明，矿物聚合材料在30-80℃养护条件下，较 室温下养护抗压强度提高100%但是长时间高温养护会对制品产 生负面作用，持续高温会产生水蒸汽，破坏无定形产物结构，从 而降低矿物聚合度。 Van Jaarsveld 等实验也表明，与30℃养护条件下相比，材料 在70℃养护时强度显著提高，最高达120%;但是长时间高温养护 会破坏矿聚物材料中部分结构水，影响无定形产物结构的完整性， 减弱矿聚物材料的强度。 侯云芬等探讨了不同养护温度(35℃, 50℃和65℃, 80℃)下粉煤 灰基矿物聚合物试样的最优抗压强度下的养护时间，分别为1d, 3d和7d以上，均可达到50MPa以上高温养护7d时的强度与常温养 护28d时的强度相近。
背景介绍
文献综述
实验方案
进度安排
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
粉煤灰能够碱激发的依据是什么？ 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
实验方案
进度安排
反应过程
OH- 对 Si-O,Al-O的作用
当Ca+、Na+
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。
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
O 通过上述实验，研究不同激发剂、养护温度对激发粉煤
灰反应过程、强度、耐久性的影响，分析高温碱激发粉 煤灰浆体组成-微观结构-宏观性能间的联系，为碱激发 粉煤灰做制品提供理论基础。
背景介绍
文献综述
实验方案
进度安排
实验内容
O 宏观实验
各龄期砂浆的抗压强度，混凝土的抗压强度、弹性 模量、氯离子渗透性、碳化，评价其强度、韧性、耐 久性。 O 微观实验 采用SEM、XRD对反应产物的形貌、组成进行分析； 采用压汞法测定硬化浆体孔隙特征； 采用DTA-TG测定凝胶水量和总结合水量； 采用FTIR对产物分子结构进行的分析和鉴定。
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文献综述
实验方案
进度安排
水玻璃对碱激发粉煤灰性能的影响
随着模数增加强度增加，超过 1.5后强度下降。
随着养护温度增加强度增加，超 过80℃后强度下降。
饶绍建,热激发低钙粉煤灰制备矿物聚合材料及其性能[D]北京化工大学.2011
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文献综述
实验方案
进度安排
高温养护对碱激发粉煤灰性能的影响
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文献综述
实验方案
进度安排
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)
DAVIDOVITS J. Geopolymers and geopolymeric new materials [J]. ThermalAnalLalorim, 1989, 35(2): 429-441
充分高效地利用粉煤灰任重道远
背景介绍
文献综述
实验方案
进度安排
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。
背景介绍
文献综述
实验方案
进度安排
进度安排 时间 ——2015.2 ——2015.6 ——2015.11 2015.12—— 内容 完成探索性实验 高温碱激发粉煤灰的宏观性能测试 研究高温碱激发粉煤灰的微观结构特征 整理已得结果，补充实验，完成论文
谢 谢！
背景介绍
文献综述
实验方案
进度安排
实验方案
O 选取钠（钾）水玻璃（模数分别为0.7、1、1.4、1.7）作
为激发剂激发低钙粉煤灰（比表面积350m2/kg）及相应 磨细粉煤灰（比表面积500m2/kg），在50 ℃、70 ℃ 、 90 ℃条件下蒸养8h、12 h、16 h、24h，观察各龄期硬 化浆体结构，测定各龄期粉煤灰反应程度，硬化浆体及 混凝土的力学性能。
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.
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文献综述
实验方案
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进度安排
水玻璃对碱激发粉煤灰性能的影响
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
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)