煤系偏高岭土对赤泥基地聚合物力学及物理性能的影响

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赤泥是氧化铝生产过程中排放出的固体废弃物,其碱度高且成分复杂;赤泥的堆积造成了大量土地的浪费和严重的环境污染问题,赤泥的处理和利用已成为急需解决的世界难题。煤系偏高岭土是以煤系高岭土这种在煤炭生产和加工过程中排放出的固体废弃物为原料制成的。地聚合物是一种比较廉价的新型胶凝材料,以无定型铝硅酸盐为原料来合成制备,具有强度高、耐腐蚀、耐高温、低碳环保等特点受到了众多研究工作者的关注。通过填加煤系偏高岭土与赤泥制备地聚合物,利用这两种工业废渣制备地聚合物材料可变废为宝,达到以废治废的目的,缓解城市发展对水泥的需求,对于解决我国的节能和环境污染问题有重要意义。
  本文对拜耳法赤泥及煤系偏高岭土的物理化学性能进行分析,通过预试验设计材料之间的配合比,选用有效的碱激发措施激发材料的活性制备出赤泥-煤系偏高岭土地聚合物,通过对6个龄期、3种不同煤系偏高岭土掺量的赤泥-煤系偏高岭土地聚合物立方体试块抗压强度测试,探究煤系偏高岭土掺量和龄期对赤泥-煤系偏高岭土地聚合物力学性能的影响。此外对赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的电阻率和导热系数进行了测试,通过建立起电阻率、导热系数与立方体抗压强度的相互对应关系,根据其变化规律来分析煤系偏高岭土掺量和龄期对赤泥-煤系偏高岭土地聚合物内部微观结构变化的影响,探究赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的物理性能及其与力学性能的关系。研究结果表明,以水玻璃和氢氧化钠混合成的碱激发溶液是赤泥基地聚合物的有效活化方式,且赤泥基地聚合物具有良好的力学及物理性能。
  赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的立方体抗压强度随龄期的增加而提高,当龄期小于28天时,强度随时间增长明显,但是当龄期大于28天以后,强度基本保持不变,从28天到90天,强度增长率小于10%。当龄期相同时,试块抗压强度随煤系偏高岭土掺量的增加而先提高后降低,煤系偏高岭土掺量为30%时,强度最高。赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的应力应变曲线呈应变软化型,相同煤系偏高岭土掺量下,地聚合物的弹性模量基本保持不变,弹性模量与抗压强度存在良好的线性关系。
  赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的电阻率,当煤系偏高岭土掺量为30%和50%时,与抗压强度具有一定的线性相关性,可用电阻率作为地聚合物无损检测的一种手段。但是当煤系偏高岭土掺量为15%时,上述规律不成立。对于同一煤系偏高岭土掺量时,赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的导热系数与抗压强度基本也是线性相关。
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