鈣基地聚合物孔結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能關(guān)系研究.pdf

1、鈣基地聚合物（Calcium-based geopolymer）是指以天然鋁硅酸鹽礦物或工業(yè)固體廢棄物為主要原料，復(fù)合以鈣組分，在適量的堿性激發(fā)劑作用下生成以無(wú)機(jī)聚合物為主要產(chǎn)物的水硬性膠凝材料。鈣基地聚合物原材料來(lái)源廣泛、制備工藝簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保，同時(shí)具有許多優(yōu)異的性能，是一種可持續(xù)發(fā)展的工程材料，在航空航天、汽車(chē)和非鐵鑄造等領(lǐng)域均有非常廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文圍繞鈣基地聚合物孔結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能關(guān)系研究這一課題，以礦渣、偏高嶺土和

2、粉煤灰為原材料，在常溫下經(jīng)氫氧化鈉和硅酸鈉復(fù)合激發(fā)制備了鈣基地聚合物，系統(tǒng)地研究了鈣基地聚合物孔隙結(jié)構(gòu)特征，利用氮?dú)馕椒y(cè)試了鈣基地聚合物孔隙結(jié)構(gòu)，對(duì)其孔隙形態(tài)和孔結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究；針對(duì)鈣基地聚合物孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不規(guī)則的特點(diǎn)提出采用分形維數(shù)對(duì)其定量描述，并研究了分形維數(shù)與孔結(jié)構(gòu)參數(shù)及宏觀力學(xué)性能之間的關(guān)系；利用灰色系統(tǒng)理論，分析鈣基地聚合物孔結(jié)構(gòu)參數(shù)、分形維數(shù)和孔徑分布對(duì)鈣基地聚合物28 d抗壓強(qiáng)度的影響，找出影響程度較大的因素，

3、建立GM（1，N）多因素的灰色強(qiáng)度預(yù)測(cè)模型。本文取得的主要研究成果如下：
　?。?）鈣基地聚合物孔隙吸附等溫線整體形態(tài)呈反“S”型，曲線形態(tài)與IUPAC分類(lèi)的Ⅳ型最為接近，具有明顯的滯后回線，表明鈣基地聚合物孔隙均呈開(kāi)放狀態(tài)。鈣基地聚合物孔隙結(jié)構(gòu)可分為兩種類(lèi)型，主要包括兩端開(kāi)放的圓筒狀孔、平行壁的狹縫狀孔和細(xì)頸廣體的墨水瓶形孔隙。鈣基地聚合物孔隙直徑分布范圍在3～180 nm，孔徑呈現(xiàn)多峰分布的特征。鈣基地聚合物中主要存在無(wú)害孔和

4、少害孔，同時(shí)還有一定數(shù)量的有害孔；其主孔位于3～100 nm范圍內(nèi)，孔徑＜100 nm的無(wú)害孔和少害孔提供了主要的孔比表面積和孔隙空間。
　　（2）鈣基地聚合物孔隙結(jié)構(gòu)具有多重分形特征，根據(jù)孔隙的分形維數(shù)可以定量表征孔隙復(fù)雜程度和非均質(zhì)性。通過(guò)FHH模型計(jì)算得到的分形維數(shù)在2～3之間，由熱力學(xué)模型計(jì)算得出的多個(gè)鈣基地聚合物樣品分形維數(shù)大于3。鈣基地聚合物孔隙分形維數(shù)與孔比表面積、總孔體積、平均孔徑有密切關(guān)系，孔比表面積和總孔體積越