粉煤灰基礦物聚合材料的抗壓強(qiáng)度和微觀結(jié)構(gòu).pdf

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1、第39卷第1期北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Vo1．39，No．12012正JournalofBeijingUniversityofChemicalTechnology(NaturalScience)2O12粉煤灰基礦物聚合材料的抗壓強(qiáng)度和微觀結(jié)構(gòu)饒紹建劉家祥h王克儉(北京化工大學(xué)1．材料科學(xué)與工程學(xué)院；2．塑料機(jī)械及工程研究所，北京100029)摘要：以粉煤灰為硅鋁原料，鈉水玻璃為激發(fā)劑，在8O℃下干燥養(yǎng)護(hù)6h制備了礦物聚合材料。研究了鈉水玻璃固相組成對(duì)試件抗壓強(qiáng)度的影響，并通過X射線衍射、掃描電鏡、Al和si魔角自旋核磁共振方法分析了最優(yōu)試件的物相組成、微觀形貌和微觀結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，模數(shù)

2、為1．5、NaO摻量為10％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的鈉水玻璃激發(fā)粉煤灰制得的試件抗壓強(qiáng)度約為18MPa；SEM分析表明凝膠由納米級(jí)顆粒組成，顆粒之間相互連接形成致密的空間網(wǎng)絡(luò)；XRD和MAS．NMR分析表明礦物聚合材料具有一定的無定形狀態(tài)，漫射峰對(duì)應(yīng)的衍射角在25?！?5。范圍內(nèi)，Al主要以四配位的A1Q(4Si)結(jié)構(gòu)單元存在，si主要以Q(2A1)和Q(3A1)結(jié)構(gòu)單元存在。關(guān)鍵詞：礦物聚合材料；水玻璃；粉煤灰；抗壓強(qiáng)度；微觀結(jié)構(gòu)中圖分類號(hào)：TU526析。本文通過高溫干燥養(yǎng)護(hù)制備粉煤灰基礦物聚合引言材料的研究，為大量、高效利用粉煤灰提供指導(dǎo)。粉煤灰是熱電廠排放的固體廢棄物，大量存在1實(shí)驗(yàn)部分不僅嚴(yán)重

3、污染環(huán)境，還占用大面積的土地堆放。粉煤灰富含硅鋁酸鹽玻璃相，具有潛在的反應(yīng)活性。1．1原材料及設(shè)備礦物聚合材料具有耐化學(xué)腐蝕、耐高溫和固定重金粉煤灰，二級(jí)灰，北京京能股份有限公司石景山屬離子等優(yōu)異性能?。利用粉煤灰制備礦物聚合熱電廠，主要化學(xué)組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以下同)：材料部分替代水泥制品，可應(yīng)用于某些特殊環(huán)境，如48．43％SiO2、38．67％AI2O3和3．15％CaO，屬于低海水工程、防火工程和有毒離子的固封等。鈣粉煤灰；鈉水玻璃，主要化學(xué)組成：28．14％SiO目前，礦物聚合材料主要以偏高嶺土或者在和9．O1％Na：O，模數(shù)為3．22；NaOH，分析純，顆粒粉煤灰中添加偏高嶺土為原料

4、，氫氧化鈉(鉀)或狀；其他原料均為市售。鈉(鉀)水玻璃為激發(fā)劑，經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)制得。偏高嶺JJ一5型攪拌機(jī)，無錫市精工建材試驗(yàn)設(shè)備廠；土由高嶺土在750—850oC溫度下經(jīng)煅燒制得，此zs一15型振實(shí)臺(tái)，無錫市精工建材試驗(yàn)設(shè)備廠；JYw-工藝消耗大量能源。粉煤灰和偏高嶺土混合使用2000型數(shù)顯壓力試驗(yàn)機(jī)，北京科達(dá)濟(jì)威試驗(yàn)儀器制時(shí)，偏高嶺土快速凝結(jié)，使得粉煤灰未能達(dá)到激發(fā)效造廠；PH050A型烘箱，上海益恒實(shí)驗(yàn)儀器有限公果。自然靜養(yǎng)激發(fā)粉煤灰需要的養(yǎng)護(hù)時(shí)間較長，因司；PVC塑料管模，4mm×40mm，自制；2500VB2+PC型多晶XRD，日本株式會(huì)社理學(xué)公司；S-4700型此，可以適當(dāng)提高其養(yǎng)護(hù)

5、溫度。本文以粉煤灰為硅鋁原料，鈉水玻璃為激發(fā)劑，掃描電鏡(SEM)，日本日立公司；AV300MAS—NMR核磁共振譜儀，布魯克儀器有限公司。在80cC下干燥養(yǎng)護(hù)制備礦物聚合材料。研究了鈉1．2粉煤灰基礦物聚合材料(試件)的制備水玻璃模數(shù)和NaO摻量對(duì)試件抗壓強(qiáng)度的影響機(jī)按一定比例加入NaOH將鈉水玻璃調(diào)整至相應(yīng)制，并通過XRD、SEM、A1和SiMAS—NMR方法對(duì)模數(shù)，冷卻至室溫作為激發(fā)劑使用。將激發(fā)劑加入最優(yōu)試件的物相組成、微觀形貌和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分固體粉料慢速攪拌3min，拌合均勻成具有一定稠度收稿日期：2011—05—18的凈漿，再快速攪拌30s以排除凈漿中的氣泡；之后第一作者：男，1

6、985生，碩士生將凈漿注入PVC塑料試模中，并在振實(shí)臺(tái)上振動(dòng)2通訊聯(lián)系人min使其密實(shí)；最后在80℃的烘箱內(nèi)養(yǎng)護(hù)6h后將E—mail：ljxpost@263．com試件取出，冷卻至室溫。北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)1．3材料表征(1)抗壓強(qiáng)度每組取3個(gè)試件，形狀規(guī)則，表面平整，無裂紋，結(jié)果取平均值。(2)XRD表征cu靶，Sm濾波片，管電流和管電壓分別為200mA和40kV，掃描范圍為10。一70。。(3)SEM表征分辨率為1．5nm，加速電壓為0．5～30kV。(4)核磁共振譜分析單脈沖程序，探頭直徑為5mm。SiMAS．NMR采用的轉(zhuǎn)子頻率為5000Hz，諧振頻率為59．627MHz，

7、脈沖寬度1．2s，脈沖功率為2．00dB，循環(huán)延遲時(shí)間為1．5s，參比樣為四甲基硅烷；A1MAS—NMR采用的轉(zhuǎn)子頻率為8000Hz，諧振頻率為78．205MHz，脈沖寬度為0．5s，脈沖功率為10dB，循環(huán)延遲時(shí)間為0．5s，參比樣為三氯化鋁。2結(jié)果與討論Na。O摻量／％2．1鈉水玻璃的固相組成對(duì)粉煤灰基礦物聚合材(b)Na，O摻量料抗壓強(qiáng)度的影響圖1鈉水玻璃固相組成對(duì)試件抗壓強(qiáng)度的影響從化學(xué)組成來看，鈉水