摘要: 拜耳法赤泥是一种有毒的工业废渣，其强碱性已引起严重的环境问题。本文以赤泥的综合利用为导向，选用山东信发制铝厂的赤泥工业废渣（RM）为原料、辅以富含活性物质的粉煤灰（FC、FA1、FA2），在碱激发剂的作用下制备地聚合物。探究了地聚合物制备的... 展开 拜耳法赤泥是一种有毒的工业废渣，其强碱性已引起严重的环境问题。本文以赤泥的综合利用为导向，选用山东信发制铝厂的赤泥工业废渣（RM）为原料、辅以富含活性物质的粉煤灰（FC、FA1、FA2），在碱激发剂的作用下制备地聚合物。探究了地聚合物制备的最佳原料配比、液固比、养护条件以及适宜的碱激发剂类型及选用浓度。在此基础上，进一步探究了地聚合物的强度形成机制。论文得到的主要结论如下： 原料配比、液固比对地聚合物的强度影响：地聚合物中RM：FC=8∶2时赤泥颗粒过多阻碍了地聚合物反应的进行，强度发展缓慢导致终值强度不高，但地聚合物具有较好韧性；地聚合物中RM：FC=2∶8时粉煤灰中的活性物质在碱性环境中快速反应，地聚合物强度发展较快但脆性较大；地聚合物中RM：FC=5∶5时强度、应变率介于另外两种配比之间，但能在保证强度的基础上有效提高赤泥利用率，选为原料最佳配比。地聚合物液固较低会导致净浆和易性差，适当提高液固比有利于地聚合物强度发展。但当以FA1、FA2为原料时，较大液固比会使净浆流动性过大。为了保证地聚合物能够脱模养护，选择液固比为0.5。 养护温度及湿度对地聚合物的强度影响：常温养护的RM?FA1?NaOH和RM?FA2?NaOH类型地聚合物大部分不能实现脱模，RM?FC?NaOH类型地聚合物由于碱性物质过多阻碍强度发展，故强度随着NaOH溶液浓度的提高而降低。养护温度提高至60℃，试样固化24h可实现脱模，且强度发展迅速。干燥养护的试验组开裂严重，RM?FC?NaOH类型地聚合物表现为收缩开裂，裂纹细长但不贯穿；RM?FA1?NaOH和RM?FA2?NaOH类型地聚合物表现为膨胀开裂，裂纹短宽。保湿养护的对照组养护结束后未出现开裂现象。地聚合物养护要保证在一定湿度下进行。 不同碱激发剂对地聚合物的强度影响：以单一NaOH溶液作为碱激发剂的地聚合物中，RM?FC?NaOH类型地聚合物的强度随着NaOH溶液浓度的提高而提高,而RM?FA1?NaOH和RM?FA2?NaOH类型地聚合物的强度随着NaOH溶液浓度提高先增大后减小，在NaOH溶液浓度为7.5mol/L时达到最大值，浓度进一步提高会引起严重的泛碱现象；以混合溶液作为碱激发剂的地聚合物，RM?FC?WG、RM?FA1?WG、RM?FA2?WG三类地聚合物的强度都是随着混合溶液浓度的提高而提高，且强度RM?FC?WG＞RM?FA1?WG＞RM?FA2?WG；另外，RM?FA?WG类型地聚合物的整体上强度是要高于RM?FA?NaOH类型地聚合物。 地聚合物的强度形成机制：地聚合物结构骨架形成分为两步：①粉煤灰颗粒在碱性溶液中溶解生成地聚合物前驱物；②地聚合物前驱物在碱性溶液中结合游离金属阳离子发生聚合反应得到聚硅铝酸盐凝胶。对于富含CaO的RM?FC类型地聚合物除了上述反应外，还有CaO在碱性溶液中溶解生成Ca(OH)2并与SiO2结合生成水化硅酸钙凝胶C-S-H的过程。另外，赤泥在地聚合物中的是以惰性填充料的形式存在，参与地聚合物反应的程度很低。 收起