利用花岗岩石粉等工业废弃物制备地聚合物的研究.docx

利用花岗岩石粉等工业废弃物制备地聚合物的研究。首先是关于地聚合物的定义，它是一种以偏高岭土或者其他以含硅、铝、氧为主要元素的硅铝质材料为主要原料，通过碱激发剂的作用，在低于150C甚至常温条件下养护，采用适当工艺处理得到具有与陶瓷性能相似的，以无机(SiO1).(AlO4)四面体为主要组成，结构上具有空间三维网状结构的新型胶凝材料(即富性能无机聚合物材料)。而该文采用工业废弃物完全取代偏高岭土制备地聚合物，研究了利用花岗岩石材加工生产中产生的大量废弃物一花岗岩石粉制备地聚合物的技术可行性，并对其性能、结构以及硅铝酸盐聚合反应机理进行了探讨。以下是根据Davidovits的观点，地聚合材料的聚合反应过程为各种铝硅酸盐与强碱性硅酸盐溶液之间的化学反应：n(Si2b5)+2nSi2+4nH2O+4n(NaOH,KOH)一(硅铝矿物)(NaK+)+n(OH)3-Si-Q-AF-(OH)3I(OH)2(聚合物前驱物)(LI)n(OH)3-Si-0Al(0H)3÷NaOH(KOH)-*IIII(OH)2(Na+,K+>-(Si-0Al-0Si-0)+4nH2OIII(聚合物骨架)(1.2)以上聚合反应表明：任何硅铝物质都可作为制备地聚合物材料原料，此类材料的基体相的化学组成与沸石类似,而结构上呈非晶质至半晶质。地聚合物也称多硅铝酸盐(POlySiaIateS),Davidovits认为碱激发偏高岭土的反应是个聚合模型，聚合产物是强度的主要来源，并提出碱激发偏高岭土的最终产物具有如下通式:MX(-Si-02)m-l-02一nqH2O,式中M为碱金属;X表示碱离子数目；In为铝硅比,可以为1、2、3;n为聚合度;q为结合水量(q=04)°本文实验的材料是：花岗岩石粉、硅灰、生石灰、建筑垃圾再生中产生的细粒为主要原料，钠水玻璃和氢氧化钠为激发剂制备了花岗岩石粉地聚合物材料,对地聚合物材料的有关性能进行了检测、分析,主要研究了粉体粒度、掺合料的掺量、激发剂种类及浓度、水灰比、骨料种类及粒径、成型工艺和养护时间等制备花岗岩石粉地聚合物材料的主要影响因素。通过单因素实验及正交实验得到制备地聚合材料的优化工艺条件为：花岗岩石粉占粉体总量为77%,生石灰掺量占8%,硅灰占15%,减水剂为0.6%;NaOH溶液浓度为10molL,钠水玻璃(水玻璃中的一种，还有一种是钾水玻璃)和氢氧化钠的体积比为0.6,建筑垃圾再生中产生的细粒为骨料增强相,水灰比为0.38,胶骨比为1:1.2,制得的花岗岩石粉地聚合物材料试样的7天抗压强度达到21.IMPa,抗拉强度达1.23MPa;28天抗压强度达33.6MPa,抗拉强度达2.72MPa.制品具有较强耐酸侵蚀性,酸浸损失率仅为2.37%,但是由于制品的气孔较多,含水率和吸水率较高。通过XRD、IR和SEM等测试技术对花岗岩石粉地聚合物材料的聚合硬化行为、微观结构、形貌特征等进行了分析研究。认为:材料中晶态、非晶态并存,含有孔隙;证实产物中同时存在C-S-H凝胶和非晶态无机聚合物;试样断口的显微形貌中出现长短不一的链絮状物特征,它实际上是聚合生成的絮状凝胶体,且这些链絮状物又不同程度的相互交接,构成了网络状结构的特征。该文中根据地聚合材料固结的基本原理,对花岗岩石粉地聚合物材料的固结过程进行了分析，认为:含硅铝质的花岗岩石粉和其它原料在碱硅酸盐溶液中不同程度被先分解为铝硅酸盐低聚体,低聚体再通过脱经基聚合反应生成铝硅酸盐胶体相,进一步成由Si(W和AlOJ四面体相互连接的具有三维网络结构的地聚合物材料基体相，基体相将未反应的矿物颗粒及建筑垃圾细粒粘结在一起，从而赋予材料一定的力学性能。下周计划1、反思最近实验问题并总结经验2、实施暑假的试验方案和计划