摘要
碱激发胶凝材料(Alkali-activated material,AAM)是指用碱性激发剂激发具有火山灰性或潜在水硬性的硅铝酸盐材料而生成的一种新型无机胶凝材料。粉煤灰、矿渣、偏高岭土是制备AAM的传统原材料，随着深入的研究与广泛的应用，目前上述材料已大量消耗，供不应求，亟需使用其他具有较高储存量的硅铝酸盐固废材料来代替，如使用油页岩渣作为AAM的前驱体并进一步研究新型碱激发胶凝材料的水化特性，力学性能以及工作性能。 本文探究了油页岩渣和矿渣制备碱激发胶凝材料的可行性，并分别掺入粉煤灰及锂渣建立了三种碱激发胶凝材料体系。对三体系分别进行了配合比、水胶比、水玻璃模数、激发剂掺量、缓凝剂掺量下的力学性能分析。采用凝结时间及流动度测试，揭示配合比、水胶比、水玻璃模数及掺量、缓凝剂掺量对碱激发胶凝材料工作性能的影响。采用XRD、FTIR、DTG-TG测试分析水化产物及生成量，采用SEM及EDS分析微观结构的形成及演化，采用水化热分析胶凝材料累计水化放热量。结果表明： (1)油页岩渣活性虽不及矿渣，但其在碱激发及矿渣拉动效应作用下参与水化反应并起到填充效应，两者具备协同作用及耦合机制。通过分析材料配比、水胶比、水玻璃模数对流动性及凝结时间的影响，进一步改善了碱激发胶凝材料的工作性能。该体系水化产物以非结晶或半结晶相C-S-H/C-A-S-H为主，同时存在少量水滑石相、钙矾石（AFt）、斜方钙沸石及因碳化而产生的CaCO3，存在少量N-A-S-H等无定型产物。 (2)加入粉煤灰并未对力学性能起到绝对改善作用，但显著改善了工作性能，三元胶凝材料体系不是单一原料反应的简单叠加，三者存在最佳协同作用。粉煤灰的掺入使体系流动性显著提高。激发剂掺量通过调节碱溶液中OH-浓度影响体系的力学性能、工作性能及微观结构。该体系主要水化产物与碱激发OG胶凝材料体系相似，以C-S-H/C-A-S-H凝胶为主，存在少量的CaCO3、水滑石以及N-A-S-H无定型产物和AFt。 (3)掺入锂渣后并未对力学性能起到改善作用。锂渣并未提供更多活性SiO2和Al2O3，锂渣吸附水及碱溶液导致材料分解缓慢，需要较高温度养护及较高碱浓度才能更好的发挥火山灰效应，其整体强度明显低于其他胶凝材料体系，且锂渣对水的吸附，对胶凝材料工作性能影响极大。四硼酸钠作为缓凝剂显著抑制碱激发胶凝材料早期力学性能的发展，但改善了流动性，且有效延长了凝结时间。该体系水化产物中C-S-H及C-A-S-H凝胶生成量远不及其他体系，存在大量CaCO3，水化产物搭接不致密存在较多孔隙，未水化颗粒明显多于其他体系，主要水化产物为N-A-S-H以及杂化的C-N-A-S-H等。
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