【摘 要】
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富镁镍渣（HMNS）是由镍冶炼生产过程中排放的一种工业废渣,具有潜在的火山灰活性。由于富镁镍渣本身活性很低,难以应用在碱激发胶凝材料中。本文通过向富镁镍渣中添加CaO进行熔融水淬分相处理以提高其火山灰活性。并选用不同复掺碱激发剂,利用正交试验法确定制备地质聚合物的最优试验工艺参数。并在最优试验工艺参数下进行富镁镍渣（分相）-粉煤灰基地质聚合物的制备,分析其反应机理和反应过程。最后将含Pb废玻璃部分
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富镁镍渣（HMNS）是由镍冶炼生产过程中排放的一种工业废渣,具有潜在的火山灰活性。由于富镁镍渣本身活性很低,难以应用在碱激发胶凝材料中。本文通过向富镁镍渣中添加CaO进行熔融水淬分相处理以提高其火山灰活性。并选用不同复掺碱激发剂,利用正交试验法确定制备地质聚合物的最优试验工艺参数。并在最优试验工艺参数下进行富镁镍渣（分相）-粉煤灰基地质聚合物的制备,分析其反应机理和反应过程。最后将含Pb废玻璃部分替代原料富镁镍渣（分相和未分相）,研究含Pb废玻璃中氧化硅作为硅源对地质聚合物的影响机理及地质聚合物对Pb2+的固化能力。通过XRD、FTIR、SEM、DSC、Pb2+浸出率、抗压测试等手段对地质聚合物胶凝材料的晶相组成、网络结构、微观形貌、力学性能、耐化学腐蚀性、热稳定性以及地质聚合物对Pb2+的固化能力进行研究。主要的研究内容和结论如下:（1）通过向富镁镍渣中添加20%wt CaO进行熔融水淬分相处理提高了火山灰活性,其Si/Al元素溶出率最高,玻璃化程度最大,火山灰活性最强。CaO的添加中断了富镁镍渣网络中的桥氧键（BOs）,形成非桥氧键（Si–NBO和Si–2NBO）。在HMNS20中观察到富硅相和富镁相分离的结构。制备的地质聚合物抗压强度随原料火山灰活性的提高而增强。（2）利用正交实验法确定最优试验方案,即KOH掺量为7%、水灰比为0.35、养护方式为标准养护。地质聚合物试件养护28d的抗压强度可达34.6MPa,比单一Na2Si O3激发提高了56.6%。（3）利用四种分相原料制备地质聚合物,试验表明地质聚合物G-HMNS20养护28d抗压强度最高,可达76.8MPa,形成更多的微观形貌胶联且网络结构高度聚合的C（K）-A-S-H凝胶物质,形成更强化学键能的Si-O-Si键和Si-O-A1键,表现较强的耐化学腐蚀性与热稳定性。（4）含Pb废玻璃替代部分原料HMNS制备的地质聚合物G-HMNS-W15养护28d的抗压强度为51.86MPa。含Pb废玻璃替代部分原料HMNS20制备的地质聚合物G-HMNS20-W15养护28d的抗压强度为30.95MPa。根据Pb2+浸出率试验,低的Pb2+浸出浓度,表明地质聚合物的高聚合度特性对Pb2+具有良好的稳定/固化性能。
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