6.8 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 主要创新点

7.3 展望

致谢

参考文献

附录

附录一 博士期间主要学术成果

附录二 主要参与的科研项目

文章摘要:赤泥是铝土矿工业生产氧化铝后产生的大宗固废,全球累计排放量已达40亿吨,仍以每年1.2亿吨的速度增长。我国赤泥排放量占全球的50%以上,但利用率不足5%。赤泥以堆存或填埋为主的处理方式不仅占用土地资源,还会造成水体、土壤等环境污染。赤泥已成为制约铝工业清洁生产和绿色循环的瓶颈问题,亟需开展赤泥无害化、资源化利用基础研究。作为建材使用是大量消纳赤泥的有效的途径之一,但由于其物相组成和元素组成较为复杂,作为混凝土掺料使用仍存在问题。混凝土骨料/胶凝材料界面（简称混凝土界面）是混凝土内部最薄弱的部分,研究赤泥对混凝土界面的影响行为是其大规模利用的理论基础。论文以取自贵州的赤泥作为研究对象,在原料理化性质分析基础上,重点研究大掺量赤泥对混凝土界面及基体的影响、赤泥改性骨料（RMMA）对混凝土界面的影响行为、矿物掺合料对赤泥-水泥混凝土界面影响行为、热活化赤泥对水泥混凝土界面影响行为,为赤泥提升混凝土界面性能提供理论支撑。主要研究成果如下:（1）赤泥原料中Al₂O₃、Si O₂、Ca O直接浸出率低,原始胶凝活性弱,大掺量赤泥直接掺合混凝土难以获得理想的强度,大掺量赤泥对混凝土界面及基体主要产生两个方面的影响:赤泥直接掺合至混凝土中稀释了基体及界面Ca（OH）₂（CH）、3Ca O·Al₂O₃·3Ca SO₄·32H₂O（AFt）等胶凝物质,弱化了胶凝体的胶凝性能,降低混凝土整体力学性能;赤泥颗粒粒径小和胶凝活性低,在水泥水化反应过程中基本不参与化学反应,能有效抑制基体收缩,在界面及基体起到良好的充填作用,促进混凝土裂纹宽度减小。从抗压、抗折强度角度分析,赤泥对水泥适应性的强弱顺序为:矿渣硅酸盐水泥>粉煤灰硅酸盐水泥>普通硅酸盐水泥。（2）赤泥改性玄武岩骨料制备的混凝土比玄武岩自然骨料具有更高的抗压和抗折强度,7d和28d养护龄期的抗压强度分别提高25.08%和21.75%,抗折强度分别提高39.53%和15.30%;赤泥改性白云岩骨料制备的混凝土7d和28d养护龄期抗压强度均比白云岩自然骨料提高10%以上,抗折强度提高20%以上。赤泥颗粒小、比表面积大、内部毛细孔发育,持水性强,对水泥浆体具有较强亲和力,赤泥改性提升了骨料表面润湿能力,在相同机械力作用下,RMMA表面的水泥浆体具有更强的微流动和铺展能力,有利于水泥浆体在改性骨料表面接触和包裹,同时挤排空气,导致硬化后混凝土界面微孔数量减少,与自然骨料相比,改性玄武岩骨料的平均孔径减小14.06%、改性白云岩骨料的减小9.50%,同时RMMA混凝土界面附近大于100 nm的微孔数量明显减少。改性骨料表面赤泥层可吸附界面附近部分剩余水,降低界面附近的水胶比,抑制粗大CH晶体生成和定向分布;相比自然骨料与硬化水泥浆体界面,RMMA与水泥浆体界面不明显,界面附近CH等晶体尺寸较小、密实度大,水泥水化生成的晶体穿插并紧密附着于改性骨料侧。（3）硅灰、磷渣和粉煤灰中非活性物质在赤泥-水泥混凝土基体和界面中发挥充填和“微骨料”效应,而活性Si O₂与CH发生反应生成的Ca₅Si₆O₁₆（OH）·4H₂O（C-S-H）凝胶对界面附近多孔区域进行填充,对赤泥-水泥混凝土界面结构优化效果顺序:硅灰>磷渣>粉煤灰;硅灰需水量大,导致界面附近水胶比低,界面附近CH晶体因得不到足够水而难以形成粗大的晶体,同时硅灰活性Si O₂含量多,与界面附近CH晶体反应生成C-S-H凝胶充填界面促进界面附近孔径尺寸减小。与纯水泥相比,三种复合胶凝材料浆体在骨料表面的流动性较弱。综合测试结果分析:浆体中固体物料的反应活性和颗粒尺寸是影响界面微孔结构的主要因素。（4）赤泥中高岭石、绿泥石在500℃附近分解产生较多非晶态二氧化硅、三氧化二铝等,可有效促进赤泥胶凝活性的提升;800℃Na₂Si O₃热碱活化赤泥促进钙霞石矿物进一步分解,产生较多的2Ca O·Si O₂（C₂S）,促进硅、铝元素的溶出产生较多无定形态物质,在碱环境中部分CH和活性Si O₂（活性Al₂O₃）生成C-S-H（C-A-H）凝胶,以及活性Si O₂、活性Al₂O₃在碱作用下生成地聚物胶凝材料共同促进基体力学性能的提高,而界面附近产生的较多CH导致界面附近孔径增大。（5）基于数字图像相关（DIC）理论的骨料和胶凝材料相对位移变化识别方法对加载过程中混凝土界面两侧的位移变化情况具有良好的识别能力,可识别界面受破坏时外部加载的力值,从而间接测试界面力学性能;界面两侧的位移变化与力学性能具有较好的对应关系,力学性能良好的混凝土界面两侧发生明显位移变化时所对应的力值区间较大。相比自然骨料,RMMA制备的混凝土界面力学性能较强;相比磷渣（粉煤灰）-赤泥-水泥,硅灰-赤泥-水泥复合胶凝材料制备的混凝土界面力学性能较强。（6）赤泥对混凝土界面影响行为研究表明:赤泥在混凝土中的添加方式及预处理方式是提升混凝土力学性能或强化界面的关键,500℃直接焙烧活化或800℃Na

文章来源：《心理与行为研究》 网址: http://www.xlyxwyj.cn/qikandaodu/2022/0226/1146.html