论文题目：碱激发矿渣灌浆材料的制备及其化学侵蚀性能的研究
摘要：普通硅酸盐水泥灌浆材料广泛应用于桥梁桩基、道路路基和隧道围岩等基础设施领域。随着西部大开发深入实施和西部陆海新通道的建设,公路和铁路的桥梁、路基、隧道及其它地下工程不可避免通过盐碱地和岩溶地区。传统水泥灌浆材料的水化产物主要为水合硅酸钙（C-S-H）和氢氧化钙（CH）与碳酸根离子和硫酸根离子反应导致其强度劣化和结构开裂。碱激发矿渣胶凝材料是由硅氧四面体和铝氧四面体组成的三维网络状类沸石结构,具有绿色环保、快硬早强、耐酸耐盐腐蚀等优点,是特殊盐碱地区和岩溶地区基础设施加固的理想灌浆材料。目前,关于碱激发矿渣灌浆材料的化学腐蚀研究较少。本文采用矿渣和水玻璃为主要原料,制备碱激发矿渣灌浆材料,以基准水泥灌浆材料为对照实验,脱模后直接放入硫酸钠或碳酸钠溶液中浸泡,系统研究不同碱度Na2O%（4%、5%、6%）、不同侵蚀龄期、不同浓度硫酸钠和碳酸钠对碱矿渣灌浆材料试样侵蚀的影响,并分析了不同侵蚀龄期,经过硫酸钠和碳酸钠腐蚀后,碱矿渣灌浆材料的力学性能、水化产物和微观结构变化。主要研究结果如下:（1）经过硫酸钠溶液浸泡360 d,碱激发矿渣灌浆材料试样结构完整,在4wt%Na2SO4溶液中浸泡的试样质量增加最大,最大增长为1.8%。随着碱度的增高,试样的膨胀率减小。试样在硫酸钠溶液中的抗折强度先增大后下降,抗压强度均随浸泡时间增长而出现微下降。基准水泥试样在硫酸钠溶液中同样保持完整,但水泥内部产生裂纹,基准水泥质量变化,膨胀变化均大于碱激发矿渣灌浆材料,且抗压强度下降明显,最大下降幅度超过25%。（2）碱矿渣灌浆材料试样在硫酸钠溶液中不会产生石膏,而基准水泥中会生成钙矾石,石膏等引起试样开裂的产物。碱激发矿渣灌浆材料在经过硫酸钠溶液浸泡后,孔径中心由10 nm变成3 nm,基准水泥试样在硫酸钠溶液中则是孔径中心分布在2 nm左右的细孔被填满,而孔径在10 nm左右的细孔保持不变。（3）在碳酸钠溶液中浸泡的碱激发矿渣灌浆材料试样表面生成碳酸钙,质量变化受碱度影响较大,碱度越高,质量变化和膨胀变化越小。抗折强度和抗压强度都表现出先增大后下降的规律,最大抗折强度为8.5 MPa,最大抗压强度为100 MPa。基准水泥在碳酸钠溶液中质量变化和膨胀变化均大于碱激发矿渣灌浆材料,抗压强度低于碱激发矿渣灌浆材料。（4）碱激发矿渣灌浆材料试样在碳酸钠溶液中最外层生成碳酸钙,而基准水泥试样中各层都会生成碳酸钙,碱激发矿渣灌浆材料在经过碳酸钠溶液浸泡后,孔径中心由9-10 nm变成3-4 nm左右,孔径变小。基准水泥在碳酸钠溶液中则是孔径中心在2 nm左右的细孔被填充,而孔径中心在10 nm左右的细孔基本保持不变。
关键词：碱激发矿渣灌浆材料;硫酸盐;碳酸盐;化学腐蚀;微观结构
学科专业：高分子化学与物理
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 本课题研究的意义与创新点
第二章 文献综述
2.1 碱激发矿渣胶凝材料的反应机理与分子结构
2.1.1 碱激发矿渣的反应机理
2.1.2 碱激发矿渣的分子结构
2.2 碱矿渣凝胶材料抗硫酸盐侵蚀研究现状
2.3 碱矿渣凝胶材料抗碳化侵蚀研究现状
2.4 碱矿渣灌浆材料研究现状
2.4.1 凝结时间
2.4.2 流变性能
2.4.3 力学性能
第三章 原材料和实验方法
3.1 原材料
3.2 技术路线
3.3 测试方法
3.3.1 质量测试
3.3.2 膨胀测试
3.3.3 力学性能测试
3.3.4 微观结构测试方法
3.3.4.1 XRD测试
3.3.4.2 FTIR测试
3.3.4.3 BJH测试
3.3.4.4 SEM/EDS测试
3.3.4.5 pH测试
第四章 硫酸钠环境下碱激发矿渣灌浆材料的性能与结构演变规律
4.1 引言
4.2 试样制备和实验方法
4.2.1 原材料
4.2.2 实验制备过程
4.2.3 测试方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 表观形貌变化
4.3.2 质量变化
4.3.3 膨胀变化
4.3.4 抗折强度
4.3.5 抗压性能
4.3.6 XRD测试
4.3.7 FTIR测试
4.3.8 SEM测试
4.3.9 孔径变化
4.3.10 硫酸盐腐蚀示意图
4.4 本章小结
第五章 碳酸钠环境下碱激发矿渣灌浆材料的性能与结构演变规律
5.1 引言
5.2 试样制备和实验方法
5.2.1 原材料
5.2.2 实验制备过程
5.2.3 测试方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 表面形貌
5.3.2 质量变化
5.3.3 膨胀变化
5.3.4 抗折强度
5.3.5 抗压性能
5.3.6 XRD分析
5.3.7 FTIR变化
5.3.8 SEM分析
5.3.9 孔径变化
5.3.10 碳酸盐腐蚀示意图
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢