碱激发材料对生物质灰-矿渣混合物性能的影响研究

摘要

本文以生物质灰与S95矿渣按质量比1:1组成的混合材料（BBM）为研究对象，研究了碱激发剂种类、掺量及水玻璃模数对BBM力学性能和微观结构的影响。通过单因素试验分析生石灰粉、NaOH、水玻璃掺量及水玻璃模数对试件抗压强度的影响规律，并采用L9(3×3)正交试验优化生石灰掺量、水玻璃模数和水玻璃掺量的复合激发参数，结合核磁共振（NMR）表征孔隙结构。结果表明：单因素条件下，生石灰粉掺量约4%时增强效果较好；NaOH掺量4%时28d抗压强度达25.6MPa；水玻璃模数为1.5时28d抗压强度最高，达44.8MPa；水玻璃掺量增加总体有利于强度增长。正交试验中，所有试件28d抗压强度均不低于18.7MPa，孔隙率为8.0%~13.3%，抗压强度与孔隙率呈显著线性负相关（R²=0.889）。各因素对强度影响的敏感性顺序为水玻璃用量＞生石灰粉掺量＞水玻璃模数；试验最高强度组合为生石灰3%、水玻璃模数1.5、水玻璃掺量15%，其7d和28d抗压强度分别为37.8MPa和47.4MPa。试件孔隙以微小孔为主，无害孔与少害孔占比约89%以上，适宜的水玻璃模数和掺量可细化孔径、降低孔隙率。研究结果可为碱激发生物质灰-矿渣复合胶凝材料的配合比设计与工程应用提供理论依据和技术参考。