碱激发胶凝材料

碱激发矿渣胶凝材料跟传统水泥相比，具有较高的强度，较低的水化热，以

及较好的快硬性、抗腐蚀性、抗冻性、护筋性等优异的性能，并且生产工艺简单、投资少、能耗低、污染小、矿渣的利用率高，目前成为胶凝材料领域研究的热点。

本论文研究利用高炉矿渣制备胶凝材料，选取氢氧化钠溶液作为激发剂，并

在其中加入一定量碱渣作为缓凝剂，研究了激发剂的不同浓度以及不同固料比

（矿渣与碱渣质量之比）对碱激发矿渣胶凝材料的抗压强度以及凝结时间等性能的影响。

关键词：矿渣；胶凝材料；氢氧化钠；抗压强度；凝结时间

Abstract

In comparison with traditional cement, alkali-activated slag cementitious material has excelle nt properties, in clud ing higher in ten sity, lower hydrati on heat, and higher harde ning rate, as well as higher performa nces in corrosi on resista nee, frost resista nee and rei nforci ng steel bar protect ion. Furthermore, the producti on process of alkali-activated ceme nt is simple with low inv estme nt, low en ergy con sumpti on and little polluti on. It also offer a way of utilizati on of in dustrial waste such as slag and the like. Hence, alkali-activated cement has become a research hot spot of cementitious materials field at present.

Ceme ntitious material was produced by using blast-f urn ace slag as raw material,along with sodium hydroxide as activators and green mud as setting retarder. Effects of activator concentration and mix proportion on the properties of ceme ntitious material in clud ing compressive stre ngth and sett ing time were studied. Key words: Slag；Cementitious Materia；Sodium Hydroxide；Compressive Strength；Setting Time

1绪论 (1)

1.1碱激发胶凝材料的定义及其分类 (1)

1.1.1 碱激发胶凝材料的定义 (1)

1.1.2 碱激发胶凝材料的分类 (1)

1.2碱激发矿渣胶凝材料的研究及应用现状 (2)

1.2.1 碱激发矿渣胶凝材料的制备及其性能研究 (2)

1.2.2 碱激发矿渣胶凝材料的水化机理 (4)

1.2.3 碱激发矿渣胶凝材料的应用现状 (5)

1.3本课题研究的背景和意义 (6)

1.3.1 有利于钢铁企业发展“循环经济” (6)

1.3.2 研究开发绿色建材是当前热点 (10)

1.4本课题的研究内容及创新点 (12)

1.4.1 本课题研究内容 (12)

1.4.2 创新点 (12)

2实验设计与样品检测方法 (12)

2.1矿渣以及碱渣的化学组成 (12)

2.2激发剂 (13)

2.3制备胶凝材料及相关性能检测所用仪器设备 (13)

2.4样品性能检测方法及其参考标准 (14)

2.4.1 抗压强度的测试 (14)

2.4.2 凝结时间的测试 (14)

2.5实验原理与过程 (14)

2.5.1 实验原理 (14)

2.5.2 实验过程 (14)

3结果与讨论 (15)

3.1标准稠度NaOH溶液用量 (15)

3.2碱渣掺量和碱溶液浓度对凝结时间的影响 (16)

3.3碱渣掺量和碱溶液浓度对抗压强度的影响 (17)

3.4材料的抗火性能：煅烧剩余强度 (18)

4结论 (19)

致谢 (20)

参考文献 (21)

1绪论

1.1碱激发胶凝材料的定义及其分类

1.1.1碱激发胶凝材料的定义

胶凝材料一般指粉体经过与水拌合，具有一定的胶凝性，经过一定的时间后，会发生凝结或者固化的材料。例如，水泥就是目前使用范围和使用量最大的一类胶凝材料。碱激发胶凝材料是由具有火山灰活性或者潜在水硬性原料与碱性激发剂反应生成一类新型无机非金属胶凝材料。与普通硅酸盐水泥相比，碱激发胶凝

材料一般具有强度高，强度发展快，抗冻性好，抗酸腐蚀性好，稳定性好等优点。

可供制备碱激发胶凝材料的原料十分丰富，一般认为⑴，元素周期表中的碱

金属第一主族元素如Na、K等与第三和四族（铝硅酸盐），第二和四族（碱土硅酸盐），第二和第三族（碱土铝酸盐）等所形成的化合物，第二主族碱金属元素如Mg、Ca等与第三主族（铝酸盐）、第四主族（磷酸盐）、第六主族（硫酸盐）元素的化合物，均具有不同程度的水硬活性。

1.1.2碱激发胶凝材料的分类

碱激发胶凝材料的分类依据较多，最常见的当由南京工业大学杨南如教授所提倡的按照主要原料划分的方法⑵，认为碱激发胶凝材料容易被激发，是由于含钙成分的作用，所以可以将碱激发胶凝材料分为以下三个大系。

1.1.

2.1碱激发铝硅酸盐玻璃体系

这一类材料包括矿渣、粉煤灰、赤泥、磷渣、煤研石等，其中按照其含钙量又可以分为富钙矿类和贫钙矿类。前者包括高炉矿渣和磷渣等，后者主要有粉煤灰、煤研石、赤泥等。富钙矿类材料由于[SiO4]4「较贫钙矿类具有更低的聚合态和更大的活性，所以目前研究者比较多，其中最为成熟的当属碱激发矿渣体系，例如使用碱性水泥熟料激发矿渣制取矿渣硅酸盐水泥等，现在已经得到了大规模的应用，并有相关的国家标准规范。而粉煤灰等一般与矿渣、磷渣混合后作为碱激发胶凝材料的掺合料，目前也有了一定的应用，例如生产粉煤灰水泥、粉煤灰硅酸盐砌块、粉煤灰加气混凝土及粉煤灰砖等建材。

1.1.

2.2碱激发矿石尾矿系（碱激发地聚物体系）

这一类材料一般都要经过缎烧等处理后才可以作为制取碱激发胶凝材料的原料。