粉煤灰-偏高岭土基地质聚合物的孔结构及抗压强度

王顺风¹，马雪¹，张祖华²，王爱国³，李亚林⁴

1. 西南科技大学材料科学与工程学院2. 湖南大学土木工程学院3. 安徽建筑大学先进建筑材料安徽省重点实验室4. 四川天府防火材料有限公司

摘 要：地质聚合物因其优异的力学性能、化学稳定性、耐高温等性能,在建筑、耐火、有毒有害离子固化等领域备受关注。本研究通过压汞法（MIP）、FT-IR、SEM测试分析了粉煤灰-偏高岭土基地质聚合物的孔径分布、凝胶结构及断裂方式,探讨了偏高岭土掺量对其结构与性能的影响。结果表明:地质聚合物的孔径分布随水灰比的调整存在大范围的变化,最可几孔径由几个纳米到100nm。当水灰比固定时,偏高岭土掺量由25%（质量分数）增加至60%（质量分数）,地质聚合物中气孔均以凝胶孔为主,最可几孔径由40nm减小至26nm,总气孔率无显著变化,但有害孔的孔隙率明显由3.6%降至0.09%。偏高岭土掺量的增加,提高了凝胶相多元环结构中[AlO₄]的数目,使材料呈均匀化、致密化结构,尤其是改善了未反应粉煤灰颗粒与凝胶相之间的界面结合。偏高岭土掺量为60%时,裂纹在粉煤灰颗粒堆积气孔或薄弱界面周围的快速扩展得到有效控制,抗压强度显著提高,7d龄期时强度达到75.5 MPa。

关键词：地质聚合物;偏高岭土;孔径分布;凝胶结构;裂纹扩展;