粉煤灰基土壤聚合物混凝土性能试验研究

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发布时间：2021-09-11

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粉煤灰基土壤聚合物混凝土性能试验研究
李克亮1．。蒋林华z，蔡跃波s
(1．南京水利科学研究院南京瑞迪高新技术公司，江苏南京210024；2．河海大学材料科学与工程学院，江苏南京210098；
3．南京水利科学研究院，江苏南京210029)
摘要：使用粉煤灰和碱激发剂制备粉煤灰基土壤聚合物混凝土，并系统研究其物理力学性能、干缩和耐久性能。粉煤灰基土壤聚合物
混凝土早期强度相对较低，后期增长明显。粉煤灰基土壤聚合物砂浆的干缩主要发生在早期，14 d龄期后的干缩率均显著小于普通水泥砂
浆，在150d龄期时为普通水泥砂浆的71．8％。硫酸盐侵蚀试验表明：在3％硫酸钠溶液中，粉煤灰基土壤聚合物砂浆没有产生任何膨胀，
具有优良的抗硫酸盐侵蚀性能。即使粉煤灰基土壤聚合物含碱量高达10．6％，也不会产生危害性的碱一硅酸反应。粉煤灰基土壤聚合物混
凝土快速碳化28 d的碳化深度为14．0 real，抗冻等级在F100以上。自然浸泡法试验表明：粉煤灰基土壤聚合物混凝土的水溶性氯离子有
效扩散系数为1．79x10 m2／s，是混凝土的30．5％，具有比普通混凝土更好的抗氯离子侵蚀性能。粉煤灰基土壤聚合物混凝土具有适用的物
理力学性能，较低的干缩，优良的耐久性能，是一种新型的结构材料。．
关键词：粉煤灰；土壤聚合物；混凝土；性能；结构材料
中图分类号： TU528．041 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2010)03—0l14一O3
Study on property of geopolymer concrete based on fly ash
LIKe-liangr’ ，JIANGI~'n-hua ，CAIYuc—bo
(1．R&D High Technology Co．，Nanjing Hydraulic Research Institute，Nanjing 210024，China；2．Department ofMaterials Science and
Engineering，HohaiUniversity，Nanjing210098，China；3．NanjingHydraulicResearchInstitute，Nanjing 210029，China)
Abstract： Geopolymerconcretebased onflyashwaspreparedwithflyash and activator．Itspropertiesofphysics，mechanics，dry shrinkageand
durability were studied by series oftests．Its compressive s~ength was correspondingly low at early age，and increased obviously at latter age．The
dry shrinkage of geopolymer mortar based on fly ash had come into being at early age．It was obviously less than that of ordinary cement mortar
after 14 days．an d it was 71．8％ ofthat ofordinary cement mortar at 150 days．Prisms ofgeopolymer mortar based on fly ash had no expan sion in a
3％Na2SO,solution，It means that geopolymer has good capability to resist sulfate erosion．Geopolymer based on fly ash witl1 an alkali content as h Jigh
as 10．6％ could not come into being harmful alkali—silica reaction．Th e carbonized depth ofgeopolymer concrete based on fly ash was 14．0 i／ml after
carbonized for 28 days and Th e grade of frost resistance was above 100 frosting—thawing cycles．Geopolymer concrete based on fly ash had be~er
capability to resist chloride ion penetration with a diffusion coeficient of chlorine ions of 1．79x10一 mz／s which was 30．5％ ofthat ofordinary
cement concrete。Geopolymer concrete based on fly ash have seemly properties ofphysics and mechan ics，low dry shrinkage an d good durability
and it can be used as new materials for engineering structure．
Key w ords： fly ash；geopolymer；concrete；property；structure materials
0 引言
水泥作为现代社会大量使用的胶凝材料，存在耐久性不足、
收缩大、环境协调性差等缺陷，也不是与地壳天然元素丰度相
适应的理想胶凝材料。土壤聚合物(Geopolymer)是一种新型碱
激发胶凝材料，具有比普通水泥更为优异的力学性能和耐久性
能。粉煤灰玻璃体中含有大量Al20 和SiO ，在碱激发剂的作用
下可反应生成粉煤灰基土壤聚合物。本文系统研究粉煤灰基土
壤聚合物混凝土的物理力学性能、干缩性能和耐久性能。
1 粉煤灰基土壤聚合物的制备
试验中使用的硅铝质材料为粉煤灰，其化学成分见表1，其
中的SiO2含量为49．3l％，Al203含量为26．22％，CaO含量为
10．00％。使用氢氧化钠和水玻璃作为激发剂。氢氧化钠为分析
收稿日期：2009—11-10
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纯，氢氧化钠含量大于96．0％。水玻璃为工业碱性水玻璃，化
学式为Na20·nSiO：，模数在2．2～2．5之间。细骨料采用普通河砂，
为II区中砂。粗骨料为石灰石质碎石，5~31．5 1／llTI连续级配。
当进行砂浆干缩和抗硫酸盐侵蚀试验时，细骨料使用ISO标
准砂。当进行抑制骨料碱活性效能试验时，细骨料采用石英玻
璃砂，由石英玻璃破碎分级而成，石英玻璃中的活性siO2含量
在90％以上。
表1 粉煤灰的化学成分％
根据设计比例，预先把碱激发剂溶于一定量的水，制成碱
激发剂溶液，冷却至室温。制备砂浆时，称取一定量的硅铝质
原材料，加入到水泥砂浆搅拌机中，慢慢加入一定量冷却的碱