自燃煤矸石-礦渣-粉煤灰地質(zhì)聚合物配體優(yōu)化研究.pdf

1、　　地質(zhì)聚合物作為一種新型綠色膠凝材料,由于其具有強度高、硬化快、耐酸堿腐蝕、耐高溫等諸多特性,且多種富含活性硅鋁成分的固體廢棄物,如礦渣、粉煤灰和煤矸石等均可作為地質(zhì)聚合物的主要原料,實現(xiàn)“灰色”水泥向“綠色”的轉(zhuǎn)變,因此備受關(guān)注,已經(jīng)成為研究熱點。本文是國家自然科學(xué)基金煤炭聯(lián)合項目《煤矸石在水泥和混凝土資源化利用中關(guān)鍵科學(xué)問題研究》( U1261122)的子項目,所有研究成果都是在該基金的資助下完成并取得的。
　　本文以大

2、宗固體廢棄物煤矸石、礦渣和粉煤灰為主要原材料,采用堿激活的方式制備地質(zhì)聚合物,重點研究堿激活配體的優(yōu)化。首先進行激發(fā)劑品種、激發(fā)劑摻量和水玻璃模數(shù)三因素、四水平的正交試驗,研究三因素對自燃煤矸石-礦渣-粉煤灰地質(zhì)聚合物膠砂強度的影響及規(guī)律,以此確定激發(fā)劑品種、水玻璃模數(shù)以及較優(yōu)的配體參數(shù)取值范圍；然后利用二次響應(yīng)曲面中的中心組合設(shè)計以水玻璃模數(shù)和配體摻量為變量,實現(xiàn)自燃煤矸石-礦渣-粉煤灰地質(zhì)聚合物配體的最優(yōu)化,并建立膠砂強度與水玻璃模

3、數(shù)和配體摻量的回歸方程；最后對最優(yōu)配合比進行細(xì)度、凝結(jié)時間、體積安定性及水化熱等主要技術(shù)性質(zhì)的檢測。具體研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　(1) 正交試驗結(jié)果表明：自燃煤矸石-礦渣-粉煤灰地質(zhì)聚合物最優(yōu)的配合比為水玻璃模數(shù)為 1.0,配體摻量 20%(占膠凝材料)。激發(fā)劑品種對自燃煤矸石-礦渣-粉煤灰地質(zhì)聚合物膠砂強度影響最大,水玻璃模數(shù)和配體摻量對膠砂強度的影響也比較顯著。配體摻量對地質(zhì)聚合物的工作性影響最大。
　　(2)

4、 二次響應(yīng)曲面試驗表明：自燃煤矸石-礦渣-粉煤灰地質(zhì)聚合物膠砂強度隨著水玻璃模數(shù)的降低而提高,隨著配體摻量的增加而增加。當(dāng)水玻璃模數(shù)為 1.0、配體摻量為 20%時,膠砂 28d抗折強度達到 7.55MPa、抗壓強度達到 56.52MPa。但是當(dāng)水玻璃模數(shù)低于 1.0時會出現(xiàn)不溶性沉淀物,所以水玻璃模數(shù)不能低于 1.0。配體摻量超過 20%時膠砂明顯粘稠,不利滿足施工對拌合物的工作性要求。
　　(3) 其他技術(shù)性能測定結(jié)果顯示