碱激发二元/三元复合工业废渣胶凝材料的力学性能与微观机制

宋维龙¹，朱志铎¹，浦少云¹，宋世攻²，彭宇一³，顾晓彬⁴，魏永强⁵

1. 东南大学交通学院岩土工程研究所2. 中铁十九局集团轨道交通工程有限公司3. 无锡地铁集团有限公司建设分公司4. 中交三航局第三工程有限公司5. 山东汉诺宝嘉节能科技股份有限公司

摘 要：为探究多元工业废渣在碱激发材料力学性能方面产生的协同效应,以水玻璃和氢氧化钠作为激发剂,以粉煤灰（FA）作为基础粉料,粒化高炉矿渣微粉（GGBS）和钢渣微粉（SS）作为外掺复合粉料制备胶凝材料。通过室内试验研究了GGBS、SS和GGBS+SS分别与FA复合及其掺量对标准养护净浆试样抗压强度、抗折强度和弹性模量的影响,并利用扫描电镜（SEM）和压汞（MIP）试验分析了硬化浆体微观形貌和孔隙分布特征的内在机制。结果表明,SS单独掺入会延缓FA基碱激发材料早期（3 d）抗压强度的发展,但与GGBS复合掺入则可弥补其自身不足,从而增强材料抗压强度;单掺40%GGBS时,试样3 d和28 d抗压强度分别增长了152.5%和81.9%,复掺40%（GGBS+SS）时,试样3 d和28 d抗压强度分别增长了89.2%和72.0%;复掺GGBS+SS对早期（3 d）抗压强度的提升效果虽弱于单掺GGBS的情况,但对后期（28 d）抗压强度的促进作用与单掺GGBS基本相当;此外,GGBS单独掺入会造成试样压折比增大,材料脆性增强,而与SS复合掺入则可改善材料的脆性;相同强度条件下,复掺GGBS+SS试样的弹性模量大于单掺GGBS试样,具有更好的抵抗变形的能力;SS单独掺入会降低基体内胶凝产物的生成数量,但与GGBS复合掺入可使试样达到与单掺GGBS试样同等致密水平的微观结构;SS单独掺入会造成基体内部毛细孔增多,孔隙体积增大,与GGBS复合掺入则可使得毛细孔转化为体积更小的凝胶孔,从而促进材料宏观力学强度的提高。

关键词：碱激发材料;粉煤灰;矿渣;钢渣;抗压强度;抗折强度;弹性模量;微观结构;