碱-矿渣制备高性能无机聚合物混凝土试验研究

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发布时间：2021-09-26

资料介绍

碱一矿渣制备高性能无机聚合物混凝土试验研究
曹定国，蔡良才 ’，吴永根 ’，李建举，张鲁渝。。付亚伟，
(1．空军工程大学工程学院，陕西西安 710038；2．中航第九工程总队，四川成都 61 1431)
摘要：以矿渣为原料，掺人 Na SiO，和 NaOH复合碱激发剂，制备了无机聚合物混凝Jz(IPC)，并通过工作性、强度、静水压力和氯离子
渗透及快速冻融循环试验，研究了 IPC的物理力学和耐久性能，分析了矿渣用量和溶胶比对 IPC性能的影响规律。结果表明：IPC坍落度在
160rain以上，为大流动性，工作性优良。IPC坍落度随矿渣用量或溶胶比的增加而增加。为达到大流动性，1PC矿渣用量宜大于 400kg／m'．
溶胶比不宜低于 0．56。IPC 28 d抗压强度达 92MPa，抗折强度达 8．5MPa，7 d抗压强度达 85MPa，抗折强度达 7．6MPa，为高早强混凝土。
IPC各个龄期的强度均随矿渣用量或溶胶比的提高而降低。1PC抗渗等级在 $40以上，抗氯离子渗透性优良，6 h通电量介于 1 000～2 000 C，
抗冻等级在 F300以上，抗冻耐久性系数为 0．90—0．95，满足严寒地区混凝土抗冻要求。
关键词：无机聚合物混凝土；矿渣；碱激发剂；工作性；强度；抗渗性；抗冻性
中图分类号： TU528．041 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(201 1)05—0084—04
Experim ental studies on high perform ance inorganic polym er concrete m ade from alkali—slag
CAODing-guo 一，CAILiang-cai ，wu Yong-gen ，LIJian-ju 2 ZHANGLu-yu。，FU Ya-wei
(1．School ofEngineering，AirForce EngineeringUniversity，Xi an 710038，China；
2．No．9EngineeringCorpsofChinaAirport，Chengdu 611431，China)
Abstract： By addingNazSiO3 andNaOH complex alkali activatorin slag，higb performanceinorganic polymer concrete (IPC)was prepared；
Physical，mechanical performance，durability，and the influence rules of slag or ratio of activator solution to slag (A／S)on performance ofIPC
were studied by workability，strength，hydrostatics and chlorin ion penetrability，and fast freeze—thaw cycle tests．The results show that slump of
IPC exceeds 160mm ，fluidity andworkability is excellentThe slump ofIPC increaseswiththeincrease of slag orA／S．M inimum of slag andM S
should be 400 kg／m amd 0．56 for IPC to have high fluidity．28 d compressive strength and flexural trength of IPC are 92 M Pa an d 8．5 MPa．7 d
strength are 85 M Pa and 7．6 M Pa，which belongs to high—early strenth concrete，and strength ofIPC debases with increase ofdosage ofslag or A／S．
The anti·perm eability rank exceeds$40，chlorin ion anti—permeability is excellent，6 h eletricity is 1 000-2 000 C ，and the anti—frozen rank exceeds
F300，anti—frozen durability modulus is 0．90-4)．95，which can meet the anti—frozen requirements in ffore area．
Keyw ords： inorganicpolymer concrete；slag；alkali activator；workability ；strength；anti—permeability；anti-frozen
0 引言
无机聚合物混凝土(Inorganic Polymer Concrete，简称 IPC)
是近年来国际上研究非常活跃的新型绿色高性能混凝土之一，
它是以富含高岭石或富含铝硅酸盐矿物的废渣，如高岭石矿、煤
矸石、矿渣、粉煤灰等工业副产品在化学激发剂的作用下，使玻
璃体结构中的一O—Si—O—AI—O一链的解聚生成[SiO ] 一四面体和
『A104]s-四面体，进而发生缩聚反应生成新的一O—Si—O—A1一O一的
网络结构胶凝材料，与 Portland水泥胶凝材料的 CSH、CH、AFro
等无机小分子结构组成的硬化体有本质的区别，其水化产物除
C—S—H凝胶外，还存在大量的难溶性沸石型矿物l】_ 。IPC具有
优良的物理力学性能和耐久性能，如密实度高、孔结构优良、水
化热低、快硬、高早强、耐久性好、抗碳化、耐高温、隔热、吸附有
害毒物等。且 IPC利用工业废渣作为胶凝材料，不用烧制水泥熟
料，生产能耗减少 70％以上，大大降低了环境负荷。因此，IPC更
适合用于土木工程、冶金、矿山、航空航天、化工、建材和环保领
收稿日期：2010—11-27
基金项目：军队重点科研项目(ZY070738)
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域。利用 IPC建造高层建筑物、桥梁工程、路面工程及港口工程
可减小构件尺寸和断面，减轻自身质量，增加使用空间，加速模
板周转和施工进度，提高建设效率，延长安全使用期，降低工程
造价，取得显著的经济效益【l_ 。本试验利用冶金高炉矿渣微粉
和复合碱激发剂来制备高性能 IPC，并通过工作性、强度、静水
压力和氯离子渗透及快速冻融循环试验研究 IPC的工作性、力
学性能和耐久性能，为新型高性能混凝土的开发研究和应用提
供理论基础和技术支持。
1 试验材料
试验采用江西萍乡联达高新建材厂的冶金高炉矿渣微粉，
比表面积 410 m2／kg，密度 2．86 g／cm ，化学组成见表 l；碱激发剂
为 Na SiO 水玻璃和 NaOH复合溶液，由深圳航天科技创新研究
院研制；砂子为陕西灞河中砂，级配合格，密度2．63 g／cm3，堆积密
度 1 503 kg／m。；石子为陕西泾阳石灰岩~45(5-2omm：2ff-40mm=
45：55)，密度 2．78 g／cm ，堆积密度 I 590 kg／m3。