摘 要

本文首先将碱激发胶凝材料与传统硅酸盐水泥材料进行比较，对其优点及特点进行阐述，然后对碱激发胶凝材料进行了介绍；并着重介绍了其原材料及碱性激发剂，并对其生成的产物进行了分析；也介绍了碱激发粉煤灰材料，并对其在实际工程中的应用进行了说明；最后对碱激发材料的收缩特性及其机理进行了介绍。

实验采用商业水玻璃和固体氢氧化钠颗粒来配碱激发剂，对三种粉煤灰进行成型，研究其强度发展和干缩现象。由于常温下碱激发粉煤灰的活性较低，在重庆产粉煤灰中加入部分的矿渣，观测其凝结时间的变化并通过X射线衍射对不同温度下养护7天的样品进行分析，分析在不同条件下样品中反应产物的差异。

结果表明升高温度可以加强粉煤灰的活性，掺入矿渣可以增强粉煤灰/矿渣体系的活性；从XRD图可以看出碱激发粉煤灰的结构和组成于温度和种类没有直接关系，且强度的发展会受到收缩的影响；二级粉煤灰收缩于一级粉煤灰的收缩，但三种粉煤灰养护过程质量变化与粉煤灰种类及细度无关。

关键词：碱激发 粉煤灰 抗压强度 干缩

Abstract

In this paper, the alkali-activated cementitious materials are compared with traditional Portland cement materials, and their advantages and characteristics are described. Then, the alkali-activated gelling materials are introduced. The raw materials and alkaline activators are highlighted. The product was analyzed. The alkali-activated fly ash material was also introduced and its application in practical engineering was explained. Finally, the shrinkage characteristics and mechanism of alkali-excited materials were introduced.

In the experiment, water glass and sodium hydroxide with a modulus of 1.4 were used to match the alkali activator, and the three fly ash were formed with a liquid-solid ratio of 0.58 to study the strength and shrinkage phenomenon, and three kinds of fly ash were carried out. Comparison. Due to the low activity of alkali-activated fly ash at room temperature, some slag was added to the fly ash from Chongqing to modify it, and the change of the setting time was observed. The samples were cured by radiation for 7 days at different temperatures. Analyze and analyze the difference in reaction products in the sample under different conditions.

The results show that the elevated temperature can enhance the activity of fly ash. The addition of slag can enhance the activity of fly ash/slag system. It can be seen from the XRD pattern that the structure and composition of alkali-activated fly ash are not directly related to temperature and type. The development of strength will be affected by the shrinkage; the secondary fly ash shrinks to the shrinkage of the first-grade fly ash, but the quality change of the three fly ash curing processes has nothing to do with the type and fineness of the fly ash.

Key Words: Alkali excitation; Fly ash; Compressive strength; Dry shrinkage

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 国内水泥现状及新型建筑材料 1

1.2 碱激发胶凝材料 1

1.2.1 碱激发原材料 2

1.2.2 碱激发剂 3

1.2.3 碱激发胶凝材料的产物 4

1.2.4 碱激发胶凝材料的区别 4

1.2.5 碱激发粉煤灰胶凝材料的应用 5

1.2.6 碱激发胶凝材料的收缩 5

1.3 研究目的及意义 6

1.4 研究内容 7

1.4.1 碱激发粉煤灰胶凝材料的制备 7

1.4.2 碱激发粉煤灰胶凝材料的性能研究 7

第二章 实验部分 8

2.1 实验原料 8

2.2 实验设备 9

2.3 试样制备 10

2.4 实验方法 11

第三章 实验结果与讨论 13

3.1 不同粉煤灰/矿渣比对凝结时间的影响 13

3.2 不同养护制度对抗压强度的影响 14

3.3 物相变化 16

3.4 不同粉煤灰的干燥收缩及质量变化 16

第四章 总结与展望 20

4.1 总结 20

4.2 展望 20

参考文献 21

致谢 23

第一章 绪论

1.1 国内水泥现状及新型建筑材料

硅酸盐水泥是当代社会建设中无法取代的一种传统材料。但是,传统硅酸盐水泥中的石灰石成分在生产过程中会生成巨量CO₂，使大气中的碳排放大量增加^[1],1 kg的普通硅酸盐水泥其在生产过程中会造成0.66~0.82 kg碳排放^[2]。另外,普通硅酸盐水泥的煅烧需要1400 ℃的高温条件，这会造成大量的能量消耗。所以,找到一种能量消耗低、环境友好型的建筑材料是极为重要的，其探索与研发已经成为了世界环保建筑材料的研究工作重点。同时高炉矿渣与粉煤灰是常见的大排放量的工业废弃物，而碱激发胶凝材料是一种可以用高炉矿渣和粉煤灰为原材料的材料，并能够代替硅酸盐水泥的成为新型绿色材料。因而，碱激发胶凝材料的研究和应用是一项极为重要并具有实用价值的工作，是顺应时代发展的潮流。

1.2 碱激发胶凝材料

碱激发材料是现在有许多人都在研究的一种材料，可以说是当下一种极为热门的胶凝材料。与传统的硅酸盐水泥相比，这种材料具有许多的优点。如这种材料的制作工艺简单且耗能远低于水泥生产，制成后早期强度很高且强度发展也很快，在抗渗透等方面更是比传统的硅酸盐水泥优秀得多。碱激发原材料的主要成分为硅铝酸盐，这种成分在加入碱性激发剂后会受到激发从而生成产物。许多工业生产副产品：钢渣、采矿后的矿渣、粉煤灰等，都含有大量的上述成分，因此这些材料往往会被用来制作碱激发原材料，而这些材料往往都是作为废弃物堆放在外，如今有了碱激发使得这些工业垃圾有了新的用途，为绿色和环保做出了极大的贡献，这也是为什么现在很多人都来研究这种材料的原因，因为这符合社会的可持续与绿色发展。

碱激发的由于其自身的特性需要用激发剂来进行激发，但人们对这些的认识和研究还不够，对于使用何种碱的激发效果最好还没有得出结论，同时在原料的方面，因为原材料的化学组分不固定，使得目前只有矿渣在碱激发中运用得最多，但以粉煤灰为原材料的碱激发胶凝材料还没有受到很大的关注。特别是我国的粉煤灰资源丰富，但得到的应用却很少。

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