矿渣_偏高岭土基地聚合物材料的制备及其性能研究.pdf

摘 要 矿渣/ 偏高岭土基地聚合物材料是一种新型绿色无机材料，它的成分包 括两部分，水泥特有的-C-S-H-(硅酸盐水合物) 结构和以-Si-O-Al -O-为网络 结构单元构成的三维网络结构的聚合物 。它具有原料来源广泛、低能耗、 低污染、制备工艺简单、快硬早强和较低的干缩等性能，与传统水泥相比， 具有过之而无不及的优点，且完全符合国家“十三五”规划中的调整优化产 业结构和加强生态文明建设 的思路纲要，是一种应用前景非常好的材料。 本文 以高炉矿渣 （BFS ）、偏高岭土 （MK ）、水玻璃溶液、氢氧化钠、石 英砂和去离子水为原料，通过碱激发的方法分别研究 了矿渣/ 偏高岭土基地 聚合物、矿渣/ 偏高岭土基地聚合物轻质发泡材料、纤维增韧地聚合物材料 的制备及性能表征 。并针对这三类材料 的制备工艺参数做了优化，取得的 主要结果如下： 矿渣 /偏高岭土基 地聚合物材料的制 备 和性能研究 实验 得出 ：当 MK/(MK+BFS)质量 比为 0.25 ，水玻璃模数为 1.3，碱含量为 20wt% ，石英 砂含量为 15wt% ，液固比为 0.7 ，养护温度为 70 ℃下养护 12h ，地聚合物 材料性能最优，其 7 天抗压强度可达到 97.86MPa ，可用于道路修复材料。 矿渣/ 偏高岭土基地聚合物轻质发泡材料的制备和性能研究实验得出： 当 MK/(MK+BFS)质量 比为 0.35 ，双氧水含量为 1.6ml，碱含量为 25wt% ， 稳泡剂含量为 0.5wt% ，液固比为 0.85 ，先常温养护 2h 后再 70 ℃养护 12h ， 地聚合物轻质发泡材料性能最好，其抗压强度和体积密度分别为 6.76MPa 、 0.61g/cm3 ，常温下其导热系数为 0.103 W/(m·k) ，具有很好的保温隔热效果 。 羟丙基 甲基纤维素 （HPMC ）和聚丙烯腈 （PAN ）纤维双增韧地聚合 物材料 的制备和性能研究实验得出： 当 MK/(MK+BFS) 质量 比为 0.25 ， HPMC 含量为 0.2wt% ，聚丙烯腈纤维含量为 0.8wt% ，碱含量为 20wt% ， 细集料含量为 15wt% （其中细沙与粗砂质量比为 3:1 ），液固比为 0.9 ，养 护温度为 70 ℃养护 12h ，地聚合物材料性能最优，其抗压强度可达到 106. 79MPa ，抗折强度 12.16MPa ，可开发为建筑隔墙材料。 关键词 ：地聚合物 矿渣 偏高岭土 发泡材料 纤维增韧 碱激发 I 目录 摘 要I ABSTRACT II 第 1 章 引言 1 1.1 本论文研究的目的和意义 1 1.1.1 课题研究目的 1 1.1.2 课题研究的意义 1 1.2 本论文的研究内容和创新点 1 1.2.1 本论文的研究内容 1 1.2.2 创新点2 第 2 章 文献综述3 2.1 地质聚合物材料的定义及分类 3 2.1.1 地质聚合物材料的定义3 2.1.2 碱矿渣/偏高岭土基地聚合物材料的分类3 2.2 矿渣/偏高岭土基地聚合物材料的性能 4 2.3 矿渣/偏高岭土基地聚合物材料的研究及应用现状 5 2.3.1 偏高岭土基地聚合物的研究进展5 2.3.2 含钙地聚合物材料的研究进展5 2.3.3 纤维增韧地聚合物材料的研究进展6 2.3.4 地聚合物轻质发泡材料的研究进展7 2.4 碱激发地聚合物材料的机理研究 8 2.4.1 含钙体系的碱激发机理8 2.4.2 无钙体系的碱激发机理9 第 3 章 矿渣/偏高岭土基地聚合物的制备及热稳定性研究 11 3.1 引言 11 3.2 实验过程 11 3.2.1 原料 11 3.2.2 制备工艺 13 3.2.