基于单纯形重心设计法的三元地质聚合物的配方优化
王劲松1
但理1
刘丽群1
郭葵香2
蒋明2
1.南华大学土木工程学院,湖南衡阳 4212002.上海城建设计研究总院集团有限公司,上海 200125
摘要：[目的]为了在保证力学性能的基础上降低生产成本,促进工业固体废弃物的再利用,采用最优配方的粉煤灰、煤矸石部分替代偏高岭土,以偏高岭土、粉煤灰、煤矸石作为原材料制备三元地质聚合物.[方法]评估偏高岭土、粉煤灰、煤矸石3种原材料的活性指数;应用单纯形重心设计法对3种原材料的配方进行初步优化设计,分别制备对照组、单掺组和复掺组试样;分析原材料配方对试样的力学性能、流动性能及孔隙结构的影响;通过微观形貌分析揭示三元地质聚合物生成水化产物的作用机制;确定制备三元地质聚合物的3种原材料的最优配方.[结果]在养护龄期为28d时,偏高岭土、粉煤灰、煤矸石的活性指数分别为104.2％、85.2％、51.1％;大部分复掺组试样的抗压强度、抗折强度和流动性均优于对照组和单掺组试样的;复掺组试样的孔隙结构以小毛细孔和气泡孔为主,孔隙结构得到改善;磷酸盐激发剂与偏高岭土、粉煤灰等发生地质聚合反应,生成由[—Al—O—P—]n和[—Si—O—Al—O—P—]n聚合而成的无定形磷铝酸凝胶、水化硅铝酸凝胶等无定形水化产物,为地质聚合物提供良好的力学性能;养护龄期为28 d时,在抗压强度不小于45.0 MPa、抗折强度不小于5.8 MPa、流动度大于180 mm的前提条件下,偏高岭土的最佳质量分数为74％～83％,粉煤灰的最佳质量分数为3％～15％,煤矸石的最佳质量分数为15％～27％.[结论]采用单纯形重心设计法对三元地质聚合物砂浆的原材料进行配方优化设计,实现三元地质聚合物的力学性能、流动性与经济效益的平衡,并有利于环境保护.
关键词：地质聚合物单纯形重心设计法偏高岭土粉煤灰煤矸石
分类号：TU526(建筑材料)TB4(工业通用技术与设备)
资助基金：国家自然科学基金(42177074)
论文发表日期：2025-09-01
在线出版日期：2026-05-22（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 155-167 )
英文信息