铝硅酸盐固废胶凝材料制备及其性能

来源：黄金科学技术杂志2020年第5期北京时间：

作者：叶智远, 王倩倩

单位： 南京工业大学材料科学与工程学院，江苏 南京 211816, 南京工业大学材料化学工程国家重点实验室，江苏 南京 211816

摘要：通过调控赤泥和煤矸石的不同质量配比，采用热活化与复合钙基激发剂活化相结合的方式，制备赤泥和煤矸石总掺量达65%的铝硅酸盐固废胶凝材料。采用X射线衍射（XRD）、热重—差热分析（TG-DSC）和傅里叶红外光谱分析等表征手段对不同龄期硬化浆体进行分析，并研究其物相发展。研究结果表明：赤泥和煤矸石的配比对胶凝材料抗压强度和水化产物的形成及发展具有重要影响。赤泥与煤矸石在固废胶凝材料中掺量（质量分数）分别为39%和26%时，胶凝材料综合性能最佳。XRD图谱表明：赤泥—煤矸石基固废热活化后的铝酸盐，与石膏、Ca（OH）2和碳酸盐等反应，形成钙钒石（AFt）、单斜型水化硫铝酸钙（AFm）和半碳型水化铝酸钙（Hc）等水化产物；TG-DSC分析表明不同样品生成的C-A-S-H凝胶和AFt含量不同。适当配比的赤泥和煤矸石在热活化和复合钙基激发剂活化过程中都体现了协同活化作用，一方面促进了活性铝酸盐和硅酸盐离子的释放，另一方面促进了火山灰反应及水化产物的形成，使得浆体早期和后期抗压强度提升。该研究为赤泥和煤矸石等含较高铝硅质组分的大宗工业固废在矿山胶结充填、路基材料和墙体砌块材料等方面的应用提供理论指导。

关键词：赤泥,煤矸石,热活化,钙基激发,钙钒石,火山灰反应,固废胶凝材料

基金资助：国家自然科学基金青年基金项目“硅酸钙矿物水化反应位点计算、表征及活性调控研究”(51602148),国家自然科学基金—山东联合基金“高耐久海工混凝土组成结构设计和关键技术及其应用基础研究”(U1806222),江苏高校优势学科建设工程项目