摘要
我国乃至世界各地都产生了大量的固体废弃物，如：粒化高炉矿渣粉(文中简称矿渣粉)、粉煤灰、副产品石膏和钢渣粉等。随着经济发展，固体废弃物的量迅速增加，放置这些固体废弃物不仅会占用大量土地面积，且会对生态环境造成破坏。矿渣粉、粉煤灰和钢渣粉等固体废弃物有一定的潜在活性，可使用碱激发剂激发其活性，制备碱激发胶凝材料(英文缩写为AACM)。 试验以矿渣粉、粉煤灰和碱激发剂为主要原材料，基于胶砂和混凝土试验，通过控制变量的试验方法，讨论激发剂种类和掺量、矿渣粉与粉煤灰的比例和水胶比等参数对性能的影响规律，结合泛霜规律，优选泛霜量少的碱激发胶凝材料配比方案；通过碱激发胶凝材料与减水剂适应性研究，优选减水剂；以优选碱激发胶凝材料配比方案为基础，制备混凝土，测试其力学性能和耐久性能，利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)等技术分析碱激发胶凝材料的水化产物物相组成和微观形貌；运用价值工程理论，对不同配比方案制备的混凝土进行价值分析，最终优选出价值高，即性价比高的碱激发胶凝材料配比方案。得出以下结论： (1)基于胶砂和混凝土强度试验，较优碱激发方案为P·O52.5水泥10%+副产品石膏15%；P·O52.5水泥10%+氯盐4%；氢氧化物4%+碳酸盐4%。 (2)碱激发体系为氢氧化物+无机盐，进行泛霜试验，在充分养护后，除个别方案外，其他均不发生明显泛霜现象，且强度损失较小，一般强度损失在10%以内。 (3)碱激发体系为P·O52.5水泥+无机盐时，聚羧酸高性能减水剂的减水效果最好，能大幅提高流动性；三聚氰胺型减水剂的减水效果次之；碱激发体系为氢氧化物+无机盐时，萘系减水剂的减水效果最佳。 (4)碱激发方案为P·O52.5水泥10%+副产品石膏15%和氢氧化物4%+碳酸盐4%时，制备的碱激发胶凝材料混凝土整体性能较优，可用于制备强度等级较高的混凝土；碱激发方案为P·O52.5水泥10%+氯盐4%时，整体性能稍差，可用于制备强度等级相对较低的混凝土。 (5)碱激发方案为P·O52.5水泥10%+副产品石膏15%和氢氧化物4%+碳酸盐4%，碱激发胶凝材料水化反应后均产生大量凝胶，而凝胶的存在是强度产生的主要原因，且XRD图谱中的晶体衍射峰主要对应碳酸钙和沸石类等矿物。 (6)碱激发方案为氢氧化物4%+碳酸盐4%、矿渣粉：粉煤灰=7:3、水胶比为0.34、减水剂取矿渣粉与粉煤灰总用量的1.2%时，此方案下制备的碱激发胶凝材料混凝土的价值最高，性价比最优，此方案为最终确定的碱激发胶凝材料配比方案；碱激发方案为P·O52.5水泥10%+副产品石膏15%、矿渣粉/粉煤灰=8:2、水胶比为0.3、减水剂取矿渣粉与粉煤灰总用量的3.0%的次之。
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