摘要
当前，全世界建筑产业面临着原材料短缺和减少CO2排放的巨大挑战。我国已于2020年提出，CO2排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和，实现双碳目标的道路任重而道远。碱激发材料是一类新的环境友好型胶凝材料，因其优异的力学性能和耐久性能，逐渐成为硅酸盐水泥的有效替代品。碱激发材料的广泛应用将使得整个社会迈入转型升级、节能减排及低碳发展的更高阶段，但碱激发体系干燥收缩过大是其大规模工程应用面临的主要问题之一。本课题以来源于高炉炼铁副产品的矿渣和来源于建筑垃圾的再生微粉作为碱激发体系前驱物，探究不同影响因素对碱矿渣再生微粉水泥砂浆工作性能、力学性能、干燥收缩性能的影响规律，并结合微观试验分析揭示其影响机理，为碱矿渣再生微粉水泥砂浆材料应用于工程实际中提供一定的理论指导，本课题主要研究内容如下： 1、探究再生微粉掺量、水胶比、碱激发剂种类以及碱当量对碱矿渣再生微粉水泥砂浆工作性能和力学性能的影响规律。试验结果表明，随着再生微粉掺量的减少、碱当量的提高，材料流动度随之增大，初凝时间和终凝时间均随之缩短，当水胶比提高时，流动度随之增大，初凝时间和终凝时间随之延长；碱矿渣再生微粉水泥砂浆的抗折、抗压强度随着再生微粉掺量的降低、水胶比的减小、碱当量的提高而增长；由材料28d抗压强度性能表现得出激发剂激发效果：Na2SiO3＞NaOH＞Ca(OH)2。 2、探究再生微粉掺量、水胶比、碱激发剂种类以及碱当量对碱矿渣再生微粉水泥砂浆干燥收缩性能的变化规律，并结合XRD、MIP、TG-DTG、SEM等微观试验分析碱矿渣再生微粉水泥砂浆干燥收缩影响机理。试验结果表明，随着再生微粉掺量的提高、水胶比的增大、碱当量的提高，材料干燥收缩逐渐增加；当使用Ca(OH)2作为激发剂时，材料干燥收缩最小；孔结构分析表示，再生微粉掺量的降低、水胶比的降低使得浆体内部介孔的孔隙率变低，微观结构更加致密，水化产物更多。 3、对再生微粉使用成本进行估算，得出再生微粉制备总成本为130元/t，掺加40%再生微粉的碱矿渣再生微粉砂浆材料制备成本为200.56元/t，相比纯矿渣组降低了约22.42%；通过比较不同影响因素下碱矿渣再生微粉砂浆材料性能差异与使用成本，得出碱矿渣再生微粉砂浆材料在实际工程应用中调节性能和控制成本的使用方法，在材料的工程实际应用中：建议使用Na2SiO3作为碱激发剂、再生微粉掺量不宜超过30%、水胶比介于0.43-0.45之间，碱当量可根据强度要求作适度调节。
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