粉煤灰基地质聚合物是无机胶凝材料，其凝结硬化性能和水泥的凝结硬化性能有很大的不同，所以研究其凝结硬化性能对工程的实际操作有着重要的意义[1]。据研究表明，激发剂含量及类型、原材料的成分、搅拌方式、实验室的温度及湿度、水灰比和添加剂等因素均会影响粉煤灰地质聚合物的力学性能。本章主要研究水灰比、高钙粉煤灰含量和激发剂含量这三方面对粉煤灰基地质聚合物净浆抗压强度的影响。
2. 试验原材料
采取了对高低钙灰混掺的方式对粉煤灰基地质聚合物净浆的抗压强度时进行研究，其主要用的原材料有钠水玻璃、氢氧化钠、高钙粉煤灰（CF）、低钙粉煤灰(FF)和水。
3.实验内容
主要研究粉煤灰基地质聚合物蒸压养护之后的抗压强度，试验主要研究五组水灰比：W/F=0.32、0.35、0.38、0.40、0.42:，五组不同的高钙粉煤灰含量：CF/FA=70%（FA7）、60%（FA6）、50%（FA5）、40%（FA4）、30%（FA3），三组不同的激发剂含量（以推荐的激发剂含量为1，本研究中所用的含量为80%和120%）的粉煤灰基地质聚合物净浆的抗压强度。实验在室温下进行，实验室的温度为16℃左右，湿度是在31%。
4.净浆强度的实验结果及分析
4.1本小节主要是通过调整粉煤灰基地质聚合物的水灰比，研究水灰比对粉煤灰基地质聚合物净浆强度影响，见图1。
图1 水灰比对粉煤灰基地质聚合物净浆强度的影响
通过对图1的实验数据分析可知，在不改变高钙粉煤灰含量的前提下，随着水灰比的降低，粉煤灰净浆的强度逐步提高，这是因为试件中的水量越大，其样品中的孔隙越大，同时加入的激发剂的浓度也比较低。另外，水量的增加也可能使粉煤灰地址聚合物样品中更易出现一定量的沸石相而不利于抗压强度[2]。这一结论与黄毅[3]等所研究的用水量对净浆强度的影响一致。从图中可以看出，在水灰比小于0.40时，其抗压强度随水灰比的增加几乎呈线性减小，在大于0.40后，其抗压强度下降幅度比较大。在高钙粉煤灰含量为70%时，水灰比是0.32，粉煤灰基地质聚合物净浆的强度是51.4MPa，是试验中的最大值；水灰比是0.42，净浆的强度是39.9MPa，比最大值下降了22.33%。在高钙粉煤灰含量30%时，水灰比0.42，粉煤灰基地质聚合物净浆的强度是21.5MPa，是本实验中的最小值；水灰比0.32，其强度值是36.6，比最小值增加了70.23%，提高的幅度比较大。
4.2 高钙粉煤灰含量对强度的影响
本小节主要是研究高钙粉煤灰含量对粉煤灰基地质聚合物净浆强度的影响见图2。
图2 高钙粉煤灰含量对粉煤灰基地质聚合物净浆强度的影响
由实验结果可知，在同一水灰比下，净浆强度随着高钙粉煤灰含量的增加而增大，这是因为高钙粉煤灰的活性比较容易被激活，反应比较快，所以早期强度高。从图中可知，在水灰比是0.32时，高钙粉煤灰含量是70%时的净浆强度最高，为51.4MPa；高钙粉煤灰含量是30%时的净浆的强度是36.6MPa，比激发剂含量是70%时的强度下降了28.79%。水灰比是0.42时，高钙粉煤灰含量是30%时的强度是21.5MPa，是本实验的最低强度；高钙粉煤灰含量是70%时的净浆强度是39.9MPa，比最低强度提高了85.58%。
4.3 激发剂含量对强度的影响
本小节主要研究激发剂含量对净浆强度的影响，激发起含量分为三种80%、100%、120%。具体实验结果见图3。
激发剂含量（%）a) |
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c) | |
激发剂含量（%）b)
图3激发剂含量对粉煤灰基地质聚合物净浆强度的影响
由图3的a）图可以看出，激发剂对粉煤灰强度的影响要根据高钙粉煤灰含量而定，在高钙灰含量是30%的时候，粉煤灰净浆的强度随着激发剂含量的增加而增加，但高钙粉煤灰含量是50%和70%的时候，粉煤灰净浆的强度随着激发剂含量的增加先增加后减小。这是因为，高钙粉煤灰的活性比较大，低钙粉煤灰灰的活性比较小，而在低钙灰含量比较多的时候，激发剂的浓度越大，则激发了更多的低钙粉煤灰参加反应，使得粉煤灰的强度随着激发剂含量的增加而提高。
由b)图可知，在保持高钙粉煤灰含量为50%时，随着激发剂含量的增加，粉煤灰基地质聚合物净浆的强度先增大后减小。在激发剂含量是80%时，水灰比0.40和0.38的净浆的强度分别是26.8MPa和28MPa；激发剂含量是100%时，净浆的强度分别增大到39.8MPa和45.3MPa，分别增加了48.51%和61.78%，净浆强度有较大幅度的提高；激发剂含量是120%时，其强度分别为21.8MPa和27.5MPa，强度比激发剂含量是100%时的降低了45.22%和39.29%，降低的幅度较大。
c)图表示的是在高钙粉煤灰含量是70%时，激发剂含量对粉煤灰净浆强度的影响。从图中我们可以看出，随着激发剂含量的增加，净浆强度显示增大之后减小，与高钙粉煤灰含量是50%时的变化情况一致，都是在激发剂含量是100%达到试验中的最大值。
5.结论
本文主要研究了粉煤灰基地质聚合物净浆强度的影响因素，主要是从水灰比、高钙粉煤灰含量、激发剂含量三方面进行研究的。经过这几方面的研究，可以得出以下结论：
5.1水灰比对粉煤灰净浆强度的影响基本上是线性的，净浆强度随着水灰比的增大而减小，但是在水灰比是0.40的时候出现了转折，在水灰比小于0.40时，强度随着水灰比的增长线性下降；在大于0.40以后，下降幅度增大。
5.2在激发剂模数不变的前提下，激发剂含量对净浆强度的影响是变化的。在高钙粉煤灰含量较小时，随着激发剂含量的增加粉煤灰净浆强度随着增加；但是高钙粉煤灰含量较多时，随着激发剂含量的增加粉煤灰净浆的强度时现增加后减小的，存在一个最佳激发剂含量。
参考文献
[1] Bakharev T. Geopolymeric materials prepared using Class F fly ash and elevated temperature curing[J]. Cement and Concrete Research,2005,35 (6):1224-1232.
[2] Hardjito,D.,B.V.Rangan, DEVELOPMENT AND PROPERTIES OF LOW-CALCIUM FLY ASH-BASED GEOPOLYMER CONCRETE.2005, Faculty of Engineering Curtin University ofTechnology : Perth, Australia.
[3] 黄毅.地质聚合物的制备、改性及应用于环境治理的研究.中国矿业大学学位论文D.2012.
