摘要
碱矿渣水泥是一种强度高且耐久性好的绿色胶凝材料，但具有自收缩大、易开裂的缺陷，限制了其在实际工程中的应用。为解决这一问题，本课题拟采用硅藻土部分取代矿渣，利用硅藻土较高的火山灰活性、多孔且高比表面积的结构特点，在保证碱矿渣水泥力学性能的基础上，发挥硅藻土内养护效应抑制碱矿渣水泥自收缩、进而改善其抗裂性能。课题采用液体水玻璃为激发剂制备碱矿渣-硅藻土水泥（Alkali-activated slag-diatomite cement, ASD），研究不同硅藻土掺量和碱当量下ASD砂浆的基本性能和自收缩性能，并采用水化热、SEM、XRD、TG-DTG、NMR等微观测试技术，表征ASD水化特性和微结构特征，进而揭示不同硅藻土掺量和碱当量对ASD基本性能和自收缩的影响机理，主要结论如下： 1、碱当量一定时，随硅藻土掺量增加，ASD中C(N)-A-S-H凝胶Ca/Si减小，平均链长（MCL）增长，但未反应硅藻土增多，凝胶生成量在掺量不大于20%时略有减小，掺量过高时明显减少。碱当量增加有助于提高硅藻土和矿渣的反应程度，促进生成更多C(N)-A-S-H凝胶，减小凝胶Ca/Si，增大MCL。 2、碱当量一定时，A S D凝结时间与对照组相近，但随硅藻土掺量增加，砂浆流动度降低，总孔隙率在掺量不大于20%时基本保持不变、而后显著增加，抗压强度、抗折强度和静弹性模量则呈现相反趋势，掺量为20%时，力学性能最优。硅藻土掺量一定时，随碱当量增加，ASD凝结时间缩短，但流动度增加，总孔隙率下降，力学性能改善；碱当量5%时，掺20%硅藻土的试验组其力学性能低于对照组，但碱当量增至6%和7%时，强度反而更优。 3、碱当量一定时，随硅藻土掺量增加，ASD化学收缩减小，总的自收缩也减小；硅藻土掺量25%时，自收缩较对照组下降53.1%。硅藻土掺量一定时，随碱当量增加，ASD化学收缩和自收缩均增加。同碱当量下，掺20%硅藻土的试验组其自收缩均小于对照组，碱当量6%时自收缩抑制效应最显著，下降42.6%。 4、硅藻土在ASD中主要通过稀释效应和内养护效应来减小化学收缩和自干燥收缩：掺入硅藻土降低表观孔溶液pH，体系碱浓度下降，反应速度减缓，化学收缩减小；硅藻土吸水可在后期返释，减缓体系内部相对湿度时变损失，毛细管压力减小，拆散力增大，自干燥收缩减小。此外，掺入硅藻土会使生成C(N)-A-S-H凝胶的平均链长（MCL）增大，凝胶重组和重排更为困难，这也可能使ASD自收缩减小。提高碱当量，由于硅藻土反应增强，总的水化产物增多，毛细管压力增大，化学收缩和自干燥收缩增加，因此ASD自收缩增大。
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