论文部分内容阅读
以煤矸石、矿渣和粉煤灰为主要原料,利用其富含的黏土质矿物成分,在碱硅酸的作用下,制备性能类似"Geopolymer"的地质聚合物,称之为煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合物。由于地质聚合物可以以工矿业固体废弃物为主要原料,且不仅具有优良的结构特性和耐久性,还具有良好的经济性和环保性,因此备受关注,成为研究热点。本文是国家自然科学基金煤炭联合项目《煤矸石在水泥和混凝土资源化利用中关键科学问题研究》(U1261122)的子项目,所有研究成果都是在该基金的资助下完成并取得的。本文首先研究煤矸石的热活化,选择热活化温度、保温时间和冷却方式三个因素,按正交表L16(45)进行胶砂强度的正交试验,揭示热活化工艺对煤矸石活性影响规律,以此确定煤矸石反应活性最佳的工艺制度；接下来,按均匀设计中的拟水平法设计试验,以煤矸石掺量、矿渣掺量、水玻璃模数、钾钠比和配体溶液浓度为变量,以煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合物胶砂强度为目标函数,利用MATLAB软件处理试验数据,建立之间的定量数学关系式,给出最优配合比：最后按最优配合比制备地质聚合物,并进行细度、凝结时间、胶砂强度及体积安定性等胶凝材料主要技术性质的检测。取得以下研究成果：(1)阜新清河门矿煤矸石最佳热活化工艺制度为：热活化温度650℃、保温时间2h、风冷冷却。各种因素影响程度大小顺序为：热活化温度>冷却方式>保温时间>热活化温度与保温时间的交互作用。(2)通过均匀试验,得出了煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合物3d和28d的抗折、抗压强度一系列回归方程。该公式的建立在己知煤矸石掺量、矿渣掺量、水玻璃模数、钾钠比及水玻璃浓度时,可估算出煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合物的3d和28d的抗折、抗压强度值,对工程具有实际指导意义。(3)煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合物的细度为1003.07m2/kg、初凝时间为60min、终凝时间为90min、体积安定性合格,四个指标皆满足国家标准对硅酸盐水泥的技术要求,且表现出快硬、早强的技术特点。