地质聚合物泡沫混凝土气孔结构形成机理研究

基于物理发泡方法,制备出孔结构参数和性能不同的预制泡沫,研究其在地质聚合物净浆内部随时间和空间变化的迁移规律,探究了地质聚合物泡沫混凝土（GFC）的气孔结构形成机理,并建立了预制泡沫与GFC试件宏观性能和孔结构参数之间的联系.同时,采用扫描电子显微镜（SEM）观察了不同预制泡沫配合比条件下GFC试件内部孔结构的微观形态.结果表明：孔结构参数和性能不同的预制泡沫在地质聚合物净浆内部会进行有差异的迁移,进而影响GFC试件的成孔过程及相关性能.     

基于矿物组分摩尔比的地质聚合物早期强度形成机制

通过调控地质聚合物内部的矿物组分SiO₂/Al₂O₃、CaO/Al₂O₃与Na₂O/Al₂O₃等的摩尔比,采用XRD与SEM观察地质聚合物反应程度与CaSiO₃水化反应程度的复合变化规律,探究了地质聚合物反应与CaSiO₃水化反应的复合协同作用效果。进一步揭示了地质聚合物的早期强度形成机制。研究表明:地质聚合物反应产物中含有一定量的石英组分,其物理性质和化学性质均十分稳定,强度较高。CaSiO₃水化反应产物以水化CaSiO₃为主,其内部结构疏松。随着SiO₂/Al₂O₃和CaO/Al₂O₃摩尔比的增加,地质聚合物反应程度先增加后减少,CaSiO₃水化反应程度先增加后趋于稳定且大于地质聚合物反应程度。当SiO₂/Al₂O₃摩尔比为3.8、CaO/Al₂O₃摩尔比为2.750时,地质聚合物反应与CaSiO₃水化反应的复合协同效果最佳,此时地质聚合物内石英质量分数约为66wt%,水化CaSiO₃质量分数约为24wt%,力学性能良好。      

地聚合物早期抗压强度及分子动力学模拟

为了研究原材料的矿物组成对地聚合物早期抗压强度及结构发展的影响规律,开展单因素试验得到了最佳矿物组成取值范围,利用Materials Studio(MS)软件建立了地聚合物凝胶结构模型,并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及分子动力学(MD)模拟等手段探究了地聚合物早期抗压强度形成机理.结果表明:CaO和Al2O3摩尔比n(CaO)/n(Al2O3)直接决定了地聚合物早期抗压强度的发展;适当增大n(CaO)/n(Al2O3)可改善地聚合物凝胶内部原子键的结合方式与衍射峰型,形成更加稳定的地聚合物结构.