地聚物基泡沫材料的制備及其性能研究.pdf

1、地聚物是以[SiO4]和[AlO4]四面體為主要構(gòu)成、具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一種新型無機(jī)硅鋁質(zhì)膠凝材料。地聚物具有原材料豐富、能耗低和幾乎不產(chǎn)生CO2等特點(diǎn)，同時具有良好的機(jī)械性能和耐高溫性能，在工程上具有廣闊的應(yīng)用前景。本文旨在以堿激發(fā)偏高嶺土制備地聚物材料為基體，通過預(yù)制泡沫混合法制備出性能優(yōu)異的地聚物基泡沫材料，研究各種外加劑和養(yǎng)護(hù)條件對其干密度、強(qiáng)度、強(qiáng)度/干密度及吸水率的影響。本文進(jìn)行的主要工作內(nèi)容有：
　　在地聚物材料的制

2、備過程中，選用抗壓強(qiáng)度、XRD、SEM和FT-IR方法研究了高嶺土煅燒溫度、煅燒時間、水玻璃模數(shù)和堿含量對地聚物材料物相組成、微觀形貌及聚合硬化過程的影響。結(jié)果表明：高嶺土經(jīng)過煅燒后，晶體結(jié)構(gòu)遭受破壞，原子間產(chǎn)生了很大的位錯，形成了非晶態(tài)偏高嶺土；將高嶺土800℃煅燒2h，可制備活性較高的偏高嶺土；當(dāng)水玻璃模數(shù)為1.3、固定堿含量為15％時，合成的地聚物試樣力學(xué)性能最優(yōu)，其3d、7d和28d抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到56.80MPa、64.30M

3、Pa和72.10MPa。通過XRD分析發(fā)現(xiàn)，偏高嶺石相經(jīng)地質(zhì)聚合反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷o機(jī)聚合物凝膠相；通過SEM分析發(fā)現(xiàn)，水化產(chǎn)物主要是無定形凝膠。通過FT-IR分析推測地聚物中含有類沸石的非晶Si-Al網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
　　為提高發(fā)泡劑性能，選用常用發(fā)泡劑十二烷基硫酸鈉和茶皂素進(jìn)行復(fù)配，研究其不同配比對泡沫性能的影響。結(jié)果表明：當(dāng)十二烷基硫酸鈉和茶皂素的質(zhì)量比為1:1時，該復(fù)配發(fā)泡劑的性能最佳，即泡沫沉降距和泌水量最小，發(fā)泡倍數(shù)和發(fā)泡高度最

4、大。
　　在地聚物基泡沫材料的制備過程中，研究了促凝劑摻量、養(yǎng)護(hù)溫度對試樣干密度、強(qiáng)度和強(qiáng)度/干密度的影響；采用正交試驗研究了水灰比、發(fā)泡劑和增粘劑摻量對試樣抗折強(qiáng)度/干密度、抗壓強(qiáng)度/干密度和吸水率的影響；研究了養(yǎng)護(hù)濕度、防水劑摻量對試樣抗折強(qiáng)度/干密度、抗壓強(qiáng)度/干密度和吸水率的影響；利用XRD和SEM-EDS方法對礦物水化物相組成和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：當(dāng)促凝劑摻量為2.2 wt%，水灰比為0.67，發(fā)泡劑摻量為0.

5、45 wt%，增粘劑摻量為0.24wt%，防水劑摻量為3.5wt%，在快速養(yǎng)護(hù)箱中40℃養(yǎng)護(hù)24h又60℃養(yǎng)護(hù)24h時，制備出的試樣性能最佳，其干密度為506kg/m3，抗折和抗壓強(qiáng)度分別為0.51MPa和1.66MPa，吸水率為13.4%，導(dǎo)熱系數(shù)為0.071W/（m·K），符合輕質(zhì)高強(qiáng)、低吸水率和低導(dǎo)熱率的特性。通過XRD分析發(fā)現(xiàn)，長時間高溫養(yǎng)護(hù)使無定形凝膠相向類沸石相轉(zhuǎn)變；通過SEM分析發(fā)現(xiàn)，形狀規(guī)則、孔徑較小及分散均勻的孔，能夠