發(fā)布時(shí)間：2018-04-01 21:07

  本文選題：玄武巖　切入點(diǎn)：粉磨機(jī)理　出處：《東南大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加快、新型城鎮(zhèn)化及“一帶一路”戰(zhàn)略向縱深推進(jìn),以水電為主的我國(guó)西南地區(qū)和帶路沿線的東南亞國(guó)家,對(duì)水泥基礦物輔料需求量大幅增加,供需矛盾較突出。玄武巖主要應(yīng)用于建筑石料和玄武巖纖維的制備,這兩種應(yīng)用途徑皆要求對(duì)原料進(jìn)行嚴(yán)格篩選,導(dǎo)致在選礦和生產(chǎn)過(guò)程中排放了大量的尾礦和廢料,若不合理利用,既浪費(fèi)資源又可能造成環(huán)境污染。當(dāng)前,磨細(xì)玄武巖作為水泥混合材的研究和應(yīng)用已有一些實(shí)踐和個(gè)例,但對(duì)玄武巖的組成、結(jié)構(gòu)、性能及相關(guān)膠凝體系完整制備工藝研究尚不完善,玄武巖的火山灰活性及其反應(yīng)機(jī)理研究尚不夠系統(tǒng)和明晰。本文圍繞玄武巖-水泥膠凝體系的制備及其反應(yīng)機(jī)理研究,針對(duì)玄武巖硬質(zhì)難磨的問(wèn)題,系統(tǒng)的研究了玄武巖-水泥復(fù)合粉體制備工藝,玄武巖粉磨功耗高的內(nèi)在本質(zhì)原因,分析推演了玄武巖粉磨細(xì)化過(guò)程,并開(kāi)發(fā)了適用于玄武巖的助磨劑;研究了玄武巖-水泥膠凝體系砂漿和混凝土的拌合物性能,力學(xué)性能和部分耐久性,成功解決了該體系與外加劑適應(yīng)性不穩(wěn)定的問(wèn)題;掌握了玄武巖-水泥膠凝體系的關(guān)鍵制備技術(shù),制備了符合國(guó)標(biāo)的復(fù)合硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥產(chǎn)品,技術(shù)成果成功在當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)化;明確了玄武巖火山灰活性的影響因素,揭示了其火山灰活性與石英粉、粉煤灰和偏高嶺土存在差異的原因。取得的主要結(jié)論與成果如下:·玄武巖粉磨特性與助磨劑開(kāi)發(fā)。用球磨/行星磨/攪拌磨等粉磨設(shè)備,分別采用單獨(dú)粉磨/混合粉磨的方式,制備了玄武巖-水泥膠凝粉體,分析了粉磨工藝對(duì)混合粉體細(xì)度和粒度分布的影響規(guī)律;以邦德功指數(shù)為主要指標(biāo)考察了熱處理后的玄武巖的功耗變化,結(jié)合巖相分析,揭示了玄武巖礦物組成和微觀結(jié)構(gòu)與粉磨過(guò)程的相互影響機(jī)制,并分析推演了玄武巖的粉磨過(guò)程;研究了不同有機(jī)物和官能團(tuán)對(duì)玄武巖的助磨效果。研究結(jié)果表明:(1)粉磨特性。采用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室球磨玄武巖(進(jìn)料最大粒度4.75mm) 1h,可達(dá)到“粉磨平衡”狀態(tài);混合粉磨時(shí),玄武巖具有一定的“微級(jí)研磨體”助磨效應(yīng)。(2)粉磨過(guò)程。玄武巖粉體粒徑分布呈現(xiàn)雙峰特征,左峰體現(xiàn)為玄武巖礦物結(jié)構(gòu)中玻璃體組分的離解和細(xì)化,右峰則主要是其中包含的長(zhǎng)石、輝石類(lèi)礦物硬度較高所致。(3)助磨劑開(kāi)發(fā)。多元醇和醇胺類(lèi)高分子化合物對(duì)玄武巖均具有顯著的助磨效果,從作用效果來(lái)看,多元醇(BS) 三乙醇胺(T) 丙二醇(BE)≈乙二醇(YE)�！ば鋷r-水泥膠凝體系基本性能及工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)踐。研究了玄武巖粉磨方式、摻量、細(xì)度對(duì)玄武巖-水泥膠凝體系基本物理性能的影響規(guī)律;采用Marsh筒法、流動(dòng)度法和自由液相量法,對(duì)比研究了不同玄武巖-水泥膠凝體系與減水劑的適應(yīng)性,測(cè)試了不同細(xì)度玄武巖粉、熟料和粉煤灰的Zeta電位,明確了該體系與減水劑適應(yīng)性不穩(wěn)定的根本原因,并提出了適宜的解決方案。研究結(jié)果顯示:(1)物理力學(xué)性能。玄武巖單摻摻量不大于15%時(shí),可促進(jìn)水泥熟料的早期水化,長(zhǎng)期而言,玄武巖粉體具有一定的火山灰活性。(2)玄武巖-水泥膠凝體系與減水劑適應(yīng)性。當(dāng)玄武巖摻量在8%以?xún)?nèi),玄武巖-水泥膠凝體系混合粉體比表面積370m2/kg左右時(shí),玄武巖的摻入對(duì)外加劑相容性影響較小。(3)中試試驗(yàn)。當(dāng)固定混合材摻量16% (玄武巖:礦渣=1:1)時(shí),隨比表面積增大,3d強(qiáng)度顯著增加,對(duì)所配制的C30混凝土而言,當(dāng)比表面積小于370m2/kg時(shí),拌合物和易性較好,但比表面積超過(guò)370m2/kg后,拌合物坍落度和擴(kuò)展度顯著降低。(4)玄武巖-水泥膠凝體系耐久性初步分析。單摻玄武巖的普通混凝土和玄武巖機(jī)制砂混凝土,其抗硫酸鹽侵蝕和抗碳化性能皆?xún)?yōu)于以粉煤灰或礦渣為摻合料的混凝土,而復(fù)摻時(shí),玄武巖與粉煤灰或礦渣具有互補(bǔ)效應(yīng)。·玄武巖-水泥膠凝體系微觀測(cè)試及其水化過(guò)程分析。選擇石英粉、粉煤灰、偏高嶺土以及兩種細(xì)度的玄武巖粉,采用水化熱分析、X射線衍射(XRD)、熱重-差熱分析(TG-DSC)、掃描電子顯微鏡(SEM)、電感耦合等離子體光譜儀(ICP)等測(cè)試方法,對(duì)比分析了水化放熱量、水化放熱速率,水化產(chǎn)物形貌、種類(lèi)及其相對(duì)含量,以及玄武巖粉體在強(qiáng)堿性環(huán)境中的硅鋁離子溶出規(guī)律等。結(jié)合玄武巖的礦物組成特點(diǎn)和基質(zhì)包裹微晶的微觀結(jié)構(gòu),探討了玄武巖參與水泥熟料水化的火山灰反應(yīng)過(guò)程與機(jī)理。研究結(jié)果表明:玄武巖-水泥凈漿力學(xué)性能與砂漿比強(qiáng)度法分析的結(jié)果具有較好的相關(guān)性。玄武巖礦物中活性硅鋁質(zhì)含量相對(duì)較低,故其28d活性指數(shù)較低。在較早齡期(7d以前),玄武巖架狀結(jié)構(gòu)中的微孔道和空隙中的金屬陽(yáng)離子與H+的交換,其交換速率在高堿性環(huán)境中被加速,其表面結(jié)構(gòu)開(kāi)始產(chǎn)生破壞和解體,與熟料的水化相互促進(jìn)。在中后期(28d及以后),玄武巖粉體顆粒表面進(jìn)一步被緩慢分解,少量水化產(chǎn)物附著在表面上,有利于混凝土長(zhǎng)期力學(xué)性能的發(fā)展。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TQ177

【參考文獻(xiàn)】

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1 韓松;閻培渝;安明U，

本文編號(hào)：1697279