采用玄武岩纤维增强的优化陶瓷粉体地质聚合物砂浆，以提高机械耐久性和环境性能

摘要

本研究全面探讨了纤维含量以及水与胶凝材料比例（S/B）对地质聚合物混凝土力学性能和耐久性的影响，包括抗压强度、耐酸性和抗弯强度，旨在确定适用于不同应用的最佳配方。研究变量包括不同的玄武岩纤维含量（0%、0.5%、0.8%和1.0%）、碱性溶液与胶凝材料的比例（S/B）（0.5%、0.6%和0.7%），以及试样在恶劣环境条件下的耐久性，即酸性侵蚀和冻融循环。研究还探讨了化学添加剂在提高地质聚合物基体可加工性和优化微观结构特性方面的作用。混合和浇筑后，试样在100°C下热养护24小时，然后在常温下自然养护28天。通过抗压强度、抗弯强度和超声波脉冲速度（UPV）测试来评估其力学性能。耐久性评估方法包括将试样浸入酸性溶液中15天、30天和45天，以及对其进行冻融循环（50次、75次和100次）处理。结果表明，含有0.8%玄武岩纤维的优化配方在抗酸性能方面，抗压强度提高了26.4%，质量损失减少了35%；在抗弯测试中，含有1%纤维且S/B比为0.7的优化配方样品抗弯强度提高了53.4%。体积占比高达0.8%的玄武岩纤维显著提升了抗弯强度和UPV值。此外，这些纤维在恶劣条件下有效减少了表面裂纹和侵蚀现象。扫描电子显微镜（SEM）分析显示，纤维增强试样的基体更加致密、具有更好的内聚力，这进一步证实了力学性能和UPV测试的结果。总体而言，玄武岩纤维的引入及优化配方参数的结合有效开发出了具有优异力学性能和环境适应性的高性能地质聚合物系统。