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基于响应面法的地聚合物注浆材料配合比优化及其微观结构分析

范利丹 杨杰 余永强 张纪云 唐金召 苏洲虎

范利丹, 杨杰, 余永强, 张纪云, 唐金召, 苏洲虎. 基于响应面法的地聚合物注浆材料配合比优化及其微观结构分析[J]. 工业建筑, 2023, 53(6): 194-201. doi: 10.13204/j.gyjzG22122706
引用本文: 范利丹, 杨杰, 余永强, 张纪云, 唐金召, 苏洲虎. 基于响应面法的地聚合物注浆材料配合比优化及其微观结构分析[J]. 工业建筑, 2023, 53(6): 194-201. doi: 10.13204/j.gyjzG22122706
FAN Lidan, YANG Jie, YU Yongqiang, ZHANG Jiyun, TANG Jinzhao, SU Zhouhu. Mix Proportion Optimization and Microstructure Analysis for Geopolymer Grouting Material Based on Response Surface Methodology[J]. INDUSTRIAL CONSTRUCTION, 2023, 53(6): 194-201. doi: 10.13204/j.gyjzG22122706
Citation: FAN Lidan, YANG Jie, YU Yongqiang, ZHANG Jiyun, TANG Jinzhao, SU Zhouhu. Mix Proportion Optimization and Microstructure Analysis for Geopolymer Grouting Material Based on Response Surface Methodology[J]. INDUSTRIAL CONSTRUCTION, 2023, 53(6): 194-201. doi: 10.13204/j.gyjzG22122706

基于响应面法的地聚合物注浆材料配合比优化及其微观结构分析

doi: 10.13204/j.gyjzG22122706
基金项目: 

国家自然科学基金项目(52208244)

河南省科技攻关项目(212102310974,222102320034)。

详细信息
    作者简介:

    范利丹,女,1982年出生,硕士,副教授。

    通讯作者:

    余永强,yyq@hpu.edu.cn。

Mix Proportion Optimization and Microstructure Analysis for Geopolymer Grouting Material Based on Response Surface Methodology

  • 摘要: 地聚合物注浆材料作为低碳材料取代高能耗水泥基浆材应用于隧道注浆加固工程具有重要的现实意义。为合理设计矿渣基地聚合物注浆材料配合比,揭示碱激发反应作用机制,首先通过单因素试验确定粉煤灰的掺量,在此基础上以激发剂模数、浓度和液固比为自变量,浆体抗压强度为响应目标值,采用响应面中心复合设计法,建立地聚合物浆体的二次抗压强度预测模型,并对模型进行显著性分析、方差分析以及响应面综合分析,并结合XRD、SEM和FT-IR对地聚合物的反应产物组成和微观结构进行研究。结果表明:用响应面法能较为准确地对地聚合物注浆液配合比进行优选,激发剂浓度是影响抗压强度的最主要因素,且激发剂浓度和液固比之间的交互作用显著。碱激发矿渣-粉煤灰体系出现C-(A)-S-H、N-A-S-H多凝胶共存的现象,凝胶相的凝结硬化为浆体提供强度;随着龄期的延长,凝胶含量增加,体系微观结构更加致密,宏观力学性能进一步提升。综合考虑浆体强度发展和施工性能,得出矿渣和粉煤灰用量为9∶1,激发剂模数和浓度分别为1.2、15%,液固比为0.6时,地聚合物注浆材料综合性能最优。研究可为地聚合物注浆材料的工程应用提供参考和借鉴。
  • [1] 田中男, 张争奇, 李乃强, 等. 工业废渣地聚合物注浆材料组分及性能增强的研究进展[J]. 材料导报, 2020, 34(19): 19034-19042.
    [2] BOUAISSI A, LI L Y, AL BAKRI A M M, et al. Mechanical properties and microstructure analysis of FA-GGBS-HMNS based geopolymer concrete [J]. Construction and Building Materials, 2019, 210: 198-209.
    [3] 杨达, 卢明阳, 宋迪, 等. 地质聚合物水泥的研究进展[J]. 材料导报, 2021, 35(增刊1): 644-649.
    [4] 张津津, 李博, 余闯, 等. 矿渣-粉煤灰基地聚合物固化砂土力学特性研究[J]. 岩土力学, 2022(9): 1-11.
    [5] 郭凌志, 周梅, 王丽娟, 等. 煤基固废地聚物注浆材料的制备及性能研究[J]. 建筑材料学报, 2022,25(10):1092-1100.
    [6] MORSY M S, ALSAYED S H, AL-SALLOUM Y, et al. Effect of sodium silicate to sodium hydroxide ratios on strength and microstructure of fly ash geopolymer binder[J]. Arabian Journal for Science and Engineering, 2014, 39(6): 4333-4339.
    [7] GHAFOORI N, NAJIMI M, RADKE B. Natural pozzolan-based geopolymers for sustainable construction[J/OL]. Environmental Earth Sciences, 2016, 75(14)[2022-12-17].https//:doi.org/10.1007/s12665-016-5898-5.
    [8] TAGHVAYI H, BEHFARNIA K, KHALILI M, et al. The effect of alkali concentration and sodium silicate modulus on the properties of alkali-activated slag concrete [J]. Journal of Advanced Concrete Technology, 2018, 16(7): 293-305.
    [9] JEROLD S, CHELLADURAI S, RAY A P, et al. Optimization of process parameters using response surface methodology: a review [J]. Materials Today: Proceedings, 2021, 37(2): 1301-1304.
    [10] PULIGILLA S, MONDAL P. Role of slag in microstructural development and hardening of fly ash-slag geopolymer[J]. Cement and Concrete Research, 2013, 43: 70-80.
    [11] XIE J H, WANG J J, RAO R, et al. Effects of combined usage of GGBS and fly ash on workability and mechanical properties of alkali activated geopolymer concrete with recycled aggregates[J]. Composites Part B: Engineering, 2019,164: 179-190.
    [12] 王爱国, 王星尧, 孙道胜, 等. 地质聚合物凝结硬化及其调节技术的研究进展[J]. 材料导报, 2021, 35(13): 5-14.
    [13] MAKHLOUFI Z, CHETTIH M, BEDERINA M, et al. Effect of quaternary cementitious systems containing limestone, blast furnace slag and natural pozzolan on mechanical behavior of limestone mortars[J]. Construction and Building Materials, 2015, 95: 647-657.
    [14] LUGA E, ATIS C D. Optimization of heat cured fly ash/slag blend geopolymer mortars designed by "Combined Design" method: Part 1[J]. Construction and Building Materials, 2018, 178: 393-404.
    [15] 李莉, 张赛, 何强,等. 响应面法在试验设计与优化中的应用[J]. 实验室研究与探索, 2015, 34(8): 41-45.
    [16] 洪旗, 史耀耀, 路丹妮, 等. 基于灰色关联分析和响应面法的复合材料缠绕成型多目标工艺参数优化[J]. 复合材料学报, 2019, 36(12): 2822-2832.
    [17] BERNAL S A, MEJIA DE GUTIERREZ R, PEDRAZA A L, et al. Effect of binder content on the performance of alkali-activated slag concretes[J]. Cement and Concrete Research, 2011, 41(1): 1-8.
    [18] 许金余, 高原, 罗鑫. 地聚合物基快速修补材料的性能与应用[M]. 西安: 西北工业大学出版社, 2017.
    [19] 黄华, 郭梦雪, 张伟, 等. 粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土力学性能与微观结构[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2022, 54(3): 74-84.
    [20] 杨达, 庞来学, 宋迪, 等. 粉煤灰对碱激发矿渣/粉煤灰体系的作用机理研究[J]. 硅酸盐通报, 2021, 40(9): 3005-3011.
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  • 收稿日期:  2022-12-27
  • 网络出版日期:  2023-08-18

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