氢氧化钠掺量对赤泥--煤系偏高岭土地聚物强度及变形性能的影响

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赤泥是氧化铝生产过程中排放出的固体废弃物,其碱度高且成分复杂。赤泥的堆积造成了大量的土地浪费和严重的环境污染,赤泥的处理和利用已成为急需解决的世界难题。煤系偏高岭土是以在煤炭生产和加工过程中排放出的固体废弃物-煤系高岭土为原料制成的。地聚合物是一种比较廉价的新型胶凝材料,以无定型铝硅酸盐为原料合成制备而得,可被广泛应用于建筑行业。地聚合物具有强度高、耐腐蚀、耐高温、低碳环保等特点,因此受到了众多研究工作者的关注。采用赤泥与煤系偏高岭土作为原材料进行地聚合物的制备,充分利用这两种工业废渣,达到以废治废的目的。同时,制得的新型建筑材料还可以缓解城市发展对水泥的需求。这些优点对于解决我国的节能和环境污染问题具有重要意义。
  本文选用拜耳法赤泥及煤系偏高岭土制备了6种不同氢氧化钠掺量(通过钠铝比反映)的赤泥-煤系偏高岭土地聚合物,并通过对7d、14d、21d、28d、60d、90d六个龄期下的赤泥-煤系偏高岭土地聚合物进行立方体抗压强度测试,探究氢氧化钠掺量和龄期对其力学性能的影响。其次对上述不同条件下赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的电阻率和导热系数进行测试,建立起电阻率与立方体抗压强度的相互对应关系。本文的主要结论如下:
  (1)在同一龄期条件下,随着氢氧化钠掺量的逐渐增大,赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的立方体抗压强度呈现出先增大后减小的规律。当钠铝比为1.0时试样的立方体抗压强度最高。在同一氢氧化钠掺量条件下,随着龄期的增加,试块的强度早期显著提高,但是达到28d之后增长速率变缓,之后趋于不变。
  (2)在同一龄期条件下,赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的弹性模量随着氢氧化钠掺量的增大先变大后逐渐变小,当钠铝比为1.0时弹性模量达到峰值;应力-应变曲线也由平滑状转变为尖峰状。当氢氧化钠掺量相同时,随着龄期的增长,应力-应变曲线初始斜率增大,且极限应变呈减小趋势。
  (3)随着电流频率的增加,赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的电阻率逐渐减小,在104~105Hz范围内,电阻率基本保持定值。同一龄期下,当氢氧化钠掺量逐渐增加时,电阻率先增大后减小。而当氢氧化钠掺量一定时,赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的电阻率随着龄期的增加早期明显增大,28d之后增长趋势逐渐平缓。
  (4)在相同龄期下,赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的导热系数随氢氧化钠掺量增加先增大后减小。当钠铝比为1.0时达到峰值。同时,试块的导热系数随龄期的增长而增大,且最大值均不超过0.6,与陶瓷材料类似。
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