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文献速读 J. Build. Eng. ：海砂海水地聚合物混凝土  题目 题目：Sea sand seawater geopolymer concrete 海砂海水地聚物混凝土 关键词 关键词：地聚物；抗压强度；海砂海水；养护条件；核磁共振弛豫 来源 出版年份：2022 来源：Journal of Building Engineering 课题组：重庆大学土木工程学院聂诗东课题组 研究背景 地聚物地聚物地聚物的碳足迹比普通硅酸盐水泥（OPC）低约 80%，地聚物可以有效成为OPC基建筑材料的替代品。地聚物还表现出良好的性能，包括良好的耐酸性和耐久性，并且与OPC混凝土相比，在高温下表现出更好的性能。耐久性被描述为混凝土抵抗暴露条件（例如风化作用、磨损和化学侵蚀）的能力，同时保持其预期的技术特征，这些特征意味着在较长的使用寿命内不会恶化。渗透性是影响耐久性的最重要方面之一，因为它可以提高毛细吸收率和混凝土对潜在有害材料的抵抗力。由于确保了彻底的混合物压实和适当的养护，地聚物足够坚固，可以有效承受环境影响。 研究出发点 碱激发混凝土通常使用的碱性活化剂溶液含有硅酸盐、氢氧化钾或氢氧化钠、碳酸盐或这些材料的组合使用，其具有强腐蚀性。并且，碱性溶液的储存、搬运和运输需要额外的安全措施，这会增加成本并降低生产速度。因此，开发一种可替代砂浆和混凝土中的水泥的环保且经济可行的胶凝材料是必需的。同时，在以前的研究中已经建立了海砂在OPC基混凝土生产中的应用。但氯离子释放到孔隙水中并输送到钢的表面会造成混凝土结构损坏。为避免这种情况，必须清洗海砂以去除氯化物和盐，然而这增加建筑成本。地聚合物混凝土与OPC基混凝土有着不同的硬化过程。它们聚合的主要产物通常不包括波特兰石或C-S-H的形成，使得其与硫酸盐侵蚀相关的风险显著降低。因此，使用海砂作为细骨料来制备地聚物混凝土是一种潜在的有利方法。 研究内容 本文研究了八种不同混合设计的地聚合物混合料的力学性能。以粉煤灰、矿渣和偏高岭土为胶凝材料，以五水偏硅酸钠（Na2SiO3·5H2O）、无水偏硅酸钠（Na2SiO3）和氢氧化钠溶液为碱性活化剂。在室温下养护24 h，对比大气环境和海水环境下的养护条件。通过抗压强度、密度、吸收率和核磁共振弛豫测量对材料性能进行了表征。在3、28和56天后测量抗压强度。掺入粉煤灰、矿渣、普通硅砂和海水浸泡氢氧化钠溶液，获得了54.28 MPa的极限抗压强度。结果表明，用氢氧化钠活化的粉煤灰基地聚合物混合物可以达到较高的抗压强度。未冲洗海砂的使用影响地聚物的工作性能，但对抗压强度影响不大。  图1 不同活化剂之间的抗压强度比较  图2 不同胶凝材料之间的抗压强度比较  图3 在海水浸没环境中养护的所有混合物的抗压强度  图4 毛细管吸收随时间的变化  图5 所有试样在 56 天时的抗压强度 主要结论 本文通过实验研究了四种不同的地聚物砂浆混合物与不同的胶凝材料胶凝材料和碱活化剂，并将它们与使用海砂和海水的四种对照混合物进行了比较。结论是： （1）就抗压强度而言，液体活化剂NaOH 12mol和H级硅酸钠优于固体活化剂，例如无水化合物偏硅酸盐。这可能是因为在混合阶段未溶解的偏硅酸盐颗粒，减缓了聚合过程并削弱了抗压强度。 （2）粉煤灰和矿渣的胶凝材料组合在地聚物砂浆中的性能优于粉煤灰和偏高岭土。它表明钙在抗压强度中起着至关重要的作用。值得注意的是，海砂海水与偏高岭土的使用相比，其抗压强度增加，与矿渣和海砂海水的使用呈现出不同的趋势。这表明海砂海水和偏高岭土的结合可能值得在未来进行更深入的研究。 （3）在水中养护的试样通常与环境养护的试样具有相当的抗压强度，因此养护条件对所有胶凝材料组合的抗压强度发展没有显著影响。对于海砂和海水制成的砂浆，在环境养护条件下，28天和56天的抗压强度发展明显快于海水浸泡养护。 （4）用海砂和海水制成的砂浆比用天然砂制成的砂浆具有更高的吸水率，导致地聚物的工作性能降低。由于海砂和海水砂浆的粒径较小，在生产过程中对水的要求比天然砂浆高。在抗压强度方面，用海砂和海水制成的砂浆与普通砂浆和淡水相比没有明显差异。 文献链接： https:///10.1016/j.jobe.2022.104141 |
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