碱激发再生细骨料砂浆配制与基本性能研究

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水泥是混凝土材料的重要组成部分,生产水泥需要消耗大量的能源和资源,并排放大量的CO2和污染物,不利于可持续发展。碱激发胶凝材料的出现为解决这一问题提供了新的思路,碱激发胶凝材料以工业副产物矿渣为原料,生产过程低能耗、低排放,是一种早期强度高、耐久性较好的建筑材料,被认为是水泥的有效替代品。同时,我国每年产生了大量的建筑垃圾,其中废弃混凝土占比巨大,将废弃混凝土经过破碎、筛分、处理后可以制成再生骨料。在再生骨料中,再生粗骨料可部分替代天然石子,制备再生混凝土,而再生细骨料的高效利用一直是一个难题,若能充分利用再生细骨料,可以进一步节约天然资源,推进建筑垃圾资源化产业发展。目前对于再生混凝土材料和碱激发材料的研究较多,但是将再生骨料尤其是再生细骨料应用于碱激发材料的研究却很少,且不充分。再生细骨料中含有大量的碱性物质,而矿粉的胶凝特性需要在碱性环境中才会被较快地激发,根据这些特性,将再生细骨料应用于碱激发材料,再生细骨料中的碱性物质可能会促进矿粉胶凝特性的激发,既可节约碱激发剂用量,又有利于提高材料性能,所以研究再生细骨料在碱激发材料中的应用具有重要意义。本文以砂浆作为研究载体,系统进行了再生细骨料在碱激发胶凝材料中的应用研究,主要内容如下:(1)研究了不同碱激发剂种类和掺量下,再生细骨料的加入对碱激发砂浆性能的影响,考察再生细骨料对矿粉水化的促进作用。结果表明:在液体水玻璃、无水硅酸钠激发下,砂浆的抗压、抗折强度随再生细骨料取代率的增加而提高,特别是低激发剂掺量下的早期强度提高较为明显。而氢氧化钠激发下,砂浆的抗压强度随再生细骨料取代率的增加而降低。砂浆的凝结时间随再生细骨料取代率的增加而明显缩短,流动度随再生细骨料取代率的增加而减小。(2)对不同再生细骨料取代率下的砂浆做了pH值测定、矿粉水化热分析、扫描电镜和EDS能谱分析。pH值测定和水化热分析结果表明:再生细骨料的掺入增加了环境的碱性,从而加速了矿粉的水化进程,使水化放热峰提前,且再生细骨料取代率越大,促进效果越明显。扫描电镜和能谱分析结果表明,在试件早期,矿粉的水化产物随再生细骨料取代率的增加而变得更为致密。(3)研究了不同水胶比、胶砂比对砂浆基本力学性能和施工性能的影响,并对砂浆的凝结时间、稠度、拉伸粘结强度等性能进行了改性研究。提出了这种新型绿色砂浆的参考配合比,为其工程应用奠定基础。
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