摘 要:目的對(duì)礦渣基無機(jī)礦物聚合物與高效減水劑的適應(yīng)性進(jìn)行研究,確保在工程中的應(yīng)用. 方法用不同模數(shù)的水玻璃激發(fā)礦渣與偏高嶺土粉料制備礦渣基無機(jī)礦物聚合物,以礦渣基無機(jī)礦物聚合物凈漿流動(dòng)度及高效減水劑在礦渣基無機(jī)礦物聚合物膠砂中的最佳摻量為考核指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn). 結(jié)果萘系減水劑的飽和摻量為2. 0 % ,最佳摻量為0. 6 %;蜜胺系減水劑的飽和摻量為2. 3 % ,最佳摻量為1. 6 %. 結(jié)論礦渣基無機(jī)礦物聚合物與萘系減水劑和蜜胺系減水劑均有較好的適應(yīng)性,表現(xiàn)為有明顯的飽和點(diǎn)和最佳摻量.
關(guān)鍵詞:礦渣基無機(jī)礦物聚合物;高效減水劑;適應(yīng)性;流動(dòng)度
中圖分類號(hào): TU502 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
自1978 年法國教授Davidovit s 提出無機(jī)礦物聚合物(geopolymer) 這一名詞以來[1 ] ,由于可以把含鋁硅酸鹽的固體廢棄物轉(zhuǎn)變成有用的建筑材料,因此得到各國學(xué)者的廣泛關(guān)注并對(duì)其進(jìn)行了深入的研究. 無機(jī)礦物聚合物是一種新型的三維鋁硅酸鹽凝膠,硅氧四面體和鋁氧四面體通過氧原子連接在一起[2 ] . 與傳統(tǒng)硅酸鹽水泥相比,無機(jī)礦物聚合物制備過程中無需高溫煅燒,二氧化碳排放量也比生產(chǎn)硅酸鹽水泥低70 %～80 %[3 ] ,且原材料多為鋁硅酸鹽礦物或粉煤灰、礦渣等,因而具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益.
目前研究主要集中在對(duì)無機(jī)礦物聚合物機(jī)理方面,而對(duì)其作為新型膠凝材料在混凝土中的應(yīng)用研究還較少. 在預(yù)拌混凝土中,膠凝材料與高效減水劑的適應(yīng)性是很重要的一個(gè)問題. 若膠凝材料與高效減水劑的適應(yīng)性不好,會(huì)造成混凝土的坍落度損失過大,導(dǎo)致工程無法施工,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度及耐久性,致使建筑物的使用壽命大大縮短[4 ] . 針對(duì)這種情況,筆者以礦渣、偏高嶺土為主要原材料,用不同模數(shù)的水玻璃作為激發(fā)劑,制備新型膠凝材料- 礦渣基無機(jī)礦物聚合物,在此基礎(chǔ)上研究其與萘系和蜜胺系高效減水劑的適應(yīng)性.
1 原材料與試驗(yàn)方法
1. 1 原材料
(1) 偏高嶺土:采用內(nèi)蒙古產(chǎn)煅燒高嶺土,主要技術(shù)參數(shù)如表1.
(2) 礦渣:采用鞍山鋼鐵股份有限公司產(chǎn)粒化高爐礦渣粉. 經(jīng)檢驗(yàn),符合GB/ T18046 - 2000 標(biāo)準(zhǔn)要求,主要技術(shù)參數(shù)如表2.
(3) 水玻璃:沈陽方達(dá)化工廠生產(chǎn),模數(shù)3. 4.
(4) NaOH: 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn),分析純?cè)噭?白色均勻粒狀或片狀固體,質(zhì)量分?jǐn)?shù)不小于96. 0 %.
(5) 水為自來水.
(6) 減水劑: BFN - 4 高效減水劑, 萘系; JL118 高效減水劑,蜜胺系.
1. 2 試驗(yàn)方法
根據(jù)前期試驗(yàn),確定粉料中偏高嶺土與礦渣的比例為3∶7 ,液固比為0. 6 ,改變減水劑的摻量拌制無機(jī)礦物聚合物凈漿[5 ] . 將稱好的粉料按比例混合均勻后放入凈漿攪拌機(jī)中,加入預(yù)先配好的水玻璃溶液進(jìn)行攪拌, 攪拌時(shí)間為先慢攪2min ,再快攪3 min ,將漿體迅速注入截錐圓模內(nèi)用刀刮平,將截錐圓模向上垂直提起,用直尺量取流淌部分互相垂直的兩個(gè)方向的最大直徑,取平均值作為凈漿的流動(dòng)度值. 根據(jù)GB/ T17671 -1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法( ISO) 》,調(diào)整無機(jī)礦物聚合物膠砂用材料的質(zhì)量配合比為m (混合粉料) ∶m (標(biāo)準(zhǔn)砂) ∶m (水玻璃溶液)= 1∶3∶0. 6其他試驗(yàn)步驟與GB/ T17671 - 1999 相同.通過在模數(shù)為3. 4 工業(yè)水玻璃中加入氫氧化鈉來配制模數(shù)( M)為1. 0 ,1. 2 和1. 4 的水玻璃,不同模數(shù)的水玻璃摻量(以Na2O 計(jì))為粉料的3 %.
2 試驗(yàn)結(jié)果與分析
2. 1 萘系減水劑對(duì)礦渣基無機(jī)礦物聚合物凈漿流動(dòng)度的影響
不同萘系減水劑摻量對(duì)礦渣基無機(jī)礦物聚合物凈漿流動(dòng)度影響如圖1 所示.
從圖1 中可以看出,礦渣基無機(jī)礦物聚合物凈漿的流動(dòng)度,隨著萘系減水劑摻量的增加,呈現(xiàn)出增長的趨勢(shì),當(dāng)萘系減水劑的摻量為2 %時(shí),流動(dòng)度不再增加,摻量達(dá)到飽和,表明萘系減水劑在礦渣基無機(jī)礦物聚合物凈漿中存在飽和點(diǎn). 在水玻璃模數(shù)為1. 0 、1. 2 和1. 4 中,模數(shù)為1. 4 的水玻璃堿度相對(duì)較低,使得偏高嶺土與礦渣混合料在其激發(fā)作用下,混合料中的二氧化硅和氧化鋁發(fā)生硅氧鍵和鋁氧鍵的斷裂反應(yīng)較慢[6 ] ,致使無機(jī)礦物聚合反應(yīng)較慢,流動(dòng)度較大.
2. 2 蜜胺系減水劑對(duì)礦渣基無機(jī)礦物聚合物凈漿流動(dòng)度的影響
不同蜜胺系減水劑摻量對(duì)礦渣基無機(jī)礦物聚合物凈漿流動(dòng)度影響如圖2 所示.
從圖2 中可以看出,蜜胺系減水劑在礦渣基無機(jī)礦物聚合物凈漿中同樣存在飽和摻量,飽和摻量為2. 3 %. 在同一減水劑摻量下,水玻璃模數(shù)為1. 4 的凈漿的流動(dòng)度最大,同樣是由于水玻璃模數(shù)大而堿度相對(duì)較低,從而使得無機(jī)礦物聚合物反應(yīng)較慢,流動(dòng)度較大.
2. 3 萘系減水劑對(duì)礦渣基無機(jī)礦物聚合物膠砂強(qiáng)度的影響
萘系減水劑摻量對(duì)礦渣基無機(jī)礦物聚合物膠砂強(qiáng)度影響的試驗(yàn)結(jié)果如圖3 、圖4 所示.
從圖3 、圖4 可知,隨著萘系減水劑摻量的增加,礦渣基無機(jī)礦物聚合物的膠砂強(qiáng)度呈現(xiàn)出先
增大后變小的趨勢(shì),說明萘系減水劑在礦渣基無機(jī)礦物聚合物膠砂中存在最佳摻量,當(dāng)萘系減水劑摻量為0. 6 %時(shí),不同模數(shù)水玻璃激發(fā)作用下制備成的礦渣基無機(jī)礦物聚合物的膠砂強(qiáng)度達(dá)到最大值. 模數(shù)為1. 0 水玻璃激發(fā)效果較好,制得的無機(jī)礦物聚合物的膠砂強(qiáng)度最高,7 d 抗壓強(qiáng)度為26. 3 MPa. 這是因?yàn)槟?shù)為1. 0 的水玻璃堿度高,混合料中的玻璃體氧化物在強(qiáng)堿環(huán)境下容易斷鍵并重新聚合成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[7 ] ,因此膠砂強(qiáng)度較高.
2. 4 蜜胺系減水劑對(duì)礦渣基無機(jī)礦物聚合物膠砂強(qiáng)度的影響
蜜胺系減水劑摻量對(duì)礦渣基無機(jī)礦物聚合物膠砂強(qiáng)度影響的試驗(yàn)結(jié)果如圖5 、圖6 所示.
從圖5 、圖6 可知,蜜胺系減水劑在礦渣基無機(jī)礦物聚合物膠砂中的最佳摻量為1. 6 % ,此時(shí)礦渣基無機(jī)礦物聚合物膠砂和易性較好,且當(dāng)水玻璃模數(shù)為1. 0 時(shí),7 d 抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度同時(shí)達(dá)到最大值,分別為24. 7 MPa 和4. 4 MPa. 蜜胺系減水劑對(duì)礦渣基無機(jī)礦物聚合物有強(qiáng)烈分散作用[8 - 9 ] ,不僅能提高無機(jī)礦物聚合物膠砂的流動(dòng)性,而且還能降低用水量,從而提高礦渣基無機(jī)礦物聚合物的膠砂強(qiáng)度.
3 結(jié) 論
礦渣基無機(jī)礦物聚合物與萘系減水劑和蜜胺系減水劑均具有較好的適應(yīng)性,兩種高效減水劑在礦渣基無機(jī)礦物聚合物凈漿中都有明顯的飽和點(diǎn)和較小的飽和摻量,在礦渣基無機(jī)礦物聚合物膠砂中,兩種減水劑都存在最佳摻量,水玻璃模數(shù)為1. 0 時(shí),摻兩種高效減水劑的礦渣基無機(jī)礦物聚合物膠砂強(qiáng)度均存在最大值.
參考文獻(xiàn):
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