环境工程论文哪里有？ 本文研究了轻烧氧化镁掺量、轻烧氧化镁活性、水玻璃模数和水胶比对碱矿渣胶凝材料物理力学性能和收缩性能的影响规律。主要研究内容如下： (1) 研究轻烧氧化镁掺量、轻烧氧化镁活性、水玻璃模数对碱矿渣胶凝材料力学性能、流动度和凝结时间的影响规律。(2) 研究轻烧氧化镁掺量、轻烧氧化镁活性、水玻璃模数对碱矿渣胶凝材料收缩和质量损失的影响规律。
第1章 绪论
1.2 碱矿渣胶凝材料的研究现状
1.2.1 碱矿渣胶凝材料的发展 1957 年，V.D,Glukhovsky 教授[1]使用 NaOH 或水玻璃作为激发剂，激发高炉矿渣、锅炉渣和碎石的混合物，得到耐久性良好、抗压强度高达 120MPa 的胶凝材料。1959 年通过试验进一步研究证明，碱矿渣胶凝材料与硅酸盐水泥一样，既能在水中和自然条件下硬化，又能在蒸汽养护和高压处理条件下硬化。
1991 年，蒲心诚教授[2]系统地研究了碱矿渣(JK)混凝土的耐久性。标准养护 25d、抗压强度 58.6MPa 和抗渗压力为 4.0MPa 条件下，碱矿渣混凝土持续受压 16h 未渗水，其抗渗标号(B35-B40)远远大于普通硅酸盐混凝土的抗渗标号(B2-B12)。碱矿渣混凝土具有优良的抗冻性，其抗冻指标可达 300~1000 次冻融循环，而普通水泥混凝土的抗冻性一般在 300 次冻融循环以内。他们用硫酸镁溶液及酸溶液对碱矿渣混凝土进行腐蚀试验，在 2%的硫酸镁溶液中以及在稀酸溶液中浸泡两年，强度没有下降，反而有大幅度提升，说明碱矿渣混凝土具有良好的抗硫酸盐侵蚀和稀酸侵蚀的能力。
2001 年，Collins[3]发现碱矿渣胶结材浆体(特别是水玻璃为碱组分的碱矿渣胶结材浆体)中的中孔(1.25-25nm)占的比例最大，3d 时中孔所占的比例为 74%，56d 中孔所占比例增加到 81.3%。对于给定的水灰比，适当的配合比，碱矿渣胶结材浆体的总孔隙率比硅酸盐水泥浆体低很多，因此具有更低的渗透性。
2002 年，Bakharev T[4]研究了碱矿渣混凝土高温下的行为，并与普通硅酸盐水泥混凝土进行了对比，通过比较碱矿渣混凝土和普通硅酸盐水泥混凝土的应力-应变曲线发现，碱矿渣混凝土的弹性模量总小于普通硅酸盐水泥混凝土，在矿渣胶结材中很容易通过添加组分来提高水泥的耐火性。
经过国内外学者不断地探索研究，AAS 水泥体系进一步被完善，该水泥性能(如强度、抗冻融、抗酸碱等)都优于普通硅酸盐水泥。AAS 水泥具有低成本、绿色环保等优势，所以，它被认为是硅酸盐水泥体系的代替品[5]。国内学者[6]在 AAS 水泥的基础上，研制了一种以轻烧氧化镁-碱-矿渣为主要成分的水硬性胶凝材料，该材料具有凝结快、强度高等特点。
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第3章 轻烧氧化镁对 AASM 物理力学性能的影响
3.1轻烧氧化镁掺量对 AASM 物理力学性能的影响
为了研究轻烧氧化镁对 AASM 浆体基本性能的影响，本文试验配比如下：
表 3-1 试验配比(水胶比为 0.4)
表 3-1 实验配比中，按照比例配制了轻烧氧化镁活性分别为 66.67%(MgOH)和 52.33%(MgOM)，水玻璃模数为 1.0、水胶比为 0.4 的 AASM 浆体，且配制了不同掺量的 MgOH、水玻璃模数 1.5、水胶比为 0.4 的 AASM 浆体。表 3-2 为水胶比 0.45、水玻璃模数为 1.0、MgOH的 AASM 浆体的实验配比。固体质量：水玻璃质量为恒定的 20:3，其中水胶比为水的质量：固体质量(矿渣质量+轻烧氧化镁质量)，加入水的质量为固体质量×水胶比-水玻璃质量。
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第5章 轻烧氧化镁对 AASM 水化产物的影响
5.1 AASM 水化产物分析
5.1.1 XRD 物相分析
图 5-1 为 AASM 试块的 XRD 衍射图，图中检测到 AASM 的主要水化产物为 Ht 和 C-S-H。从 a)和 b)图中可以看出，养护龄期为 56d 时，AASM 浆体中存在未水化的氧化镁。随着养护龄期和轻烧氧化镁掺量的增加，Ht 的峰值逐渐增强。轻烧氧化镁掺量为 50%时，AASM 试块中出现了水镁石。氧化镁掺量小于50%时，M-S-H 或 Ht 阻碍了水镁石的形成，尽管 M-S-H 很难被 XRD 检测到。
从 b)衍射图中可知，随着轻烧氧化镁掺量的增加，原 30°附近的衍射峰变宽，峰强减弱，且峰向左发生微小偏移，这说明轻烧氧化镁的掺入降低了 C-S-H 的结晶度，形成的 C-S-H 在结构上发生了变化。这主要归结于轻烧氧化镁在水化初期与溶液中[SiO4]4-离子发生反应形成 M-S-H，使得矿渣溶解出的 Ca2+离子与[SiO4]4-离子形成的 C-S-H 减少，相应的 Ca/Si 比提高，导致结构发生改变。
初步探索轻烧氧化镁掺量为 50%时，AASM 试块中检测到水镁石的存在，在这种情况下，轻烧氧化镁的消耗速率低于溶解速率，最后，孔隙水溶液中 Mg2+和 OH-离子处于饱和状态，形成水镁石并且立刻集合生长凝固。
图 5-1 不同龄期 AASM 水化产物 XRD 图
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5.2 AASM 水化机理分析
水化早期：矿渣的分解、溶解阶段。该阶段轻烧氧化镁发挥了第二个作用，和水玻璃共同作用将团聚的矿渣颗粒进行瓦解和分散，使得矿渣的比表面积逐渐增加，加大了与碱性离子 OH-的接触面积。这种强碱环境引起矿渣颗粒表面共价键 Si-O-Si 和 Al-O-Si 断裂，使得矿渣玻璃体表面结构产生破坏，OH-离子、[SiO4]4-离子与矿渣表面分解出的阳离子 Ca2+和 Al3+发生水化反应，生成高 Ca/Si 比的 C-S-H 胶凝和铝硅酸盐，不透水的铝硅酸盐沉淀在矿渣颗粒表面，延缓了水化进程。同时氧化镁也发挥了第三个作用，氧化镁参与水化反应，与附近的 Si-O 或者 Al-O 反应形成 M-S-H 胶凝或 Ht，新的生成物形成一层胶膜覆盖在附近的氧化镁表面，阻止了氧化镁水化反应。有研究表明[58]当 pH 大于 12时激发效果才会开始，随着水化反应的进行，部分 OH-离子被消耗掉，孔隙溶液中的 pH 值下降。综上所述，此时 AASM 进入诱导期。
水化中后期：AASM 水化加速和趋向稳定阶段。孔隙溶液中 pH 下降，导致水玻璃和未被覆盖的氧化镁继续水解，矿渣持续缓慢地被碱激发，当逐渐增长的结晶应力大到使薄膜破裂时，大量的碱性 OH-离子涌入通往矿渣内部的通道，快速扩散到矿渣内部与活性阳离子发生反应，加快了水化反应，形成了大量的高 Ca/Si 比的 C-S-H，突破矿渣内部进入外部与[SiO4]4-离子形成低 Ca/Si比的 C-S-H。此时 M-S-H 依然覆盖氧化镁颗粒，随着覆盖层慢慢变厚，水分子和 OH-离子就很难提供，M-S-H 的水化速度也越来越慢，但是随着持续进行的水化作用，Ht 或者大的结晶应力使覆盖层破裂，使得氧化镁颗粒结合[SiO4]4-离子变为 M-S-H 和结合 Al3+形成 Ht 的速率加快，从目前研究的资料得出，这一过程发生在 2-3d 之间。水化 28d 时，几乎没有氧化镁和矿渣迹象，随着水化产物厚度的不断增加，水化速率将逐渐减慢。
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结论与展望
结论
本文通过轻烧氧化镁对 AASM 物理力学性能和收缩性能影响的研究，得出以下五个主要结论：
(1) 轻烧氧化镁掺量为 0%-50%时，AASM 浆体的流动度随轻烧氧化镁的掺量提高而减小，但是减小幅度逐步减小。轻烧氧化镁掺量为 0%-20%时，AASM浆体的初、终凝时间随轻烧氧化镁掺量的增加而减小，而掺量为 30%时，初、终凝时间表现最高，掺量为 30%-50%时，初、终凝结时间随轻烧氧化镁掺量的增加而减小。
(2) 轻烧氧化镁掺量为 0%-50%时，AASM 试块的抗压强度总体上随轻烧氧化镁的增加而增大，当轻烧氧化镁掺量为 40%时，AASM 试块在 56d 的抗压强度最高，而掺量为 0%和 10%的 AASM 试块抗压强度在 56d 时较 28d 出现了下降，这是由于浆体开裂引起的。
(3) 轻烧氧化镁的活性和掺量对 AASM 试块的收缩和开裂行为具有决定性影响。当轻烧氧化镁掺量为 0%-40%时，AASM 试块的质量损失随轻烧氧化镁掺量的增加而减小。当轻烧氧化镁掺量为 0%-30%时，AASM 试块的化学收缩随轻烧氧化镁掺量的增加而减小，而轻烧氧化镁掺量为 40%和 50%时，浆体的化学收缩增大。AASM 浆体的干燥收缩随轻烧氧化镁掺量的增加而增加。低活性轻烧氧化镁掺量为 10%-30%时，AASM 试块的力学性能在 28d-56d 期间表现下降，而高活性氧化镁掺量为 0%和 10%时，才表现为下降趋势。
(4) 掺入轻烧氧化镁加速了 AASM 早期的水化速率，水化产物中类水滑石相随轻烧氧化镁掺量的增加而增多，并且轻烧氧化镁掺量为 50%时，AASM 试块中有水镁石的存在。在 AASM 试块中，轻烧氧化镁表现三个作用：首先，轻烧氧化镁有利于矿渣的分散和溶解，使矿渣更早参与水化反应，结合水分子形成更多的水化产物，减少质量损失的同时提高了早期的抗压强度。其次，轻烧氧化镁水解释放大量热量和 OH-离子，为矿渣解体提供了良好的环境，加速了矿渣水化反应进程。最后，轻烧氧化镁自身参与水化反应，形成 M-S-H 和 Ht，使得 C-S-H 聚合度降低，Ca/Si 比提高。
参考文献（略）
