粉煤灰—礦渣地聚合物泡沫混凝土的性能研究
發(fā)布時間：2021-01-30 10:49
泡沫混凝土具有輕質、隔聲、保溫等優(yōu)異性能,被廣泛應用于建筑的各個領域。泡沫混凝土的干體積密度一般在300-1200kg/m3之間,是普通水泥混凝土的1/10-1/3,使用泡沫混凝土作為墻體材料可降低建筑物自重達25-40%。普通的泡沫混凝土是以硅酸鹽水泥為膠凝材料制備的,其存在早期強度低、易塌模、開裂等問題。地聚合物材料是使用工業(yè)固廢為原材料,在堿性條件下制備的膠凝材料。與普通硅酸鹽水泥相比,使用地聚合物制備泡沫混凝土具有以下優(yōu)勢。原材料使用工業(yè)固廢,且產出過程中的碳排放更小;地聚合物具有早強快硬的特點,更適合于穩(wěn)泡;地聚合物較硅酸鹽水泥的粘度更大,可以更好的將氣泡封鎖在漿體內。本文采用地聚合物制備泡沫混凝土,主要研究了粉礦比、Na2O含量及干密度對地聚合物泡沫混凝土抗壓強度、導熱系數、吸水率等宏觀性能的影響,并得出綜合性能較好的配合比。主要得到以下結論:（1）隨著粉礦比的增高,地聚合物泡沫混凝土的抗壓強度逐漸下降,導熱率逐漸升高。隨著Na2O含量從4%增加到8%,地聚合物泡沫混凝土的強度及吸水率先降低后升高,導熱率逐漸升高,Na2...
【文章來源】：遼寧科技大學遼寧省
【文章頁數】：69 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
水泥廠排放污染物Fig.1.1Cementplantsdischargepollutants
遼寧科技大學碩士學位論文3我國碳減排工作已經進入總量控制階段，建筑節(jié)能將是我國實現2030年碳減排目標的關鍵領域[1]。因此若能尋找到一條可持續(xù)發(fā)展的道路，對節(jié)能減排、保護環(huán)境將起到巨大的作用。地聚合物依靠其自身的特性使其可以在這綠色環(huán)保的“道路”上走得更遠。如今，地聚合物在歐美及澳大利亞等國家已經獲得了長足的發(fā)展，有成熟的制備技術及國家規(guī)范支撐地聚合物的推廣。國內對地聚合物的研究起步較晚，雖然國內在地聚合物研究上也已取得了一些研究成果，但在研究水平及制備技術等方面與國外尚有較大的差距，國內地聚合物大部分研究仍停留在學術層面，產品轉化率低，實踐經驗少，不具備地聚合物產品產業(yè)化生產的技術能力。這表明地聚合物的開發(fā)與應用還有很多研究可以進行[11]。1.2.2地聚合物的化學反應機理至今為止，已有很多學者在地聚合物領域取得了一些成果，但卻沒有在其反應機理上獲得一致的認知。這是由于地聚合物原材料和堿性激發(fā)劑的多樣性和不穩(wěn)定性造成的，因此地質聚合物的反應機理仍有許多未解之謎，還需要不斷的進行探索與研究。下面是兩種比較具有代表性的對反應機理的解釋。第一種是Davidovits[12]以偏高嶺土為原材料，氫氧化鈉或氫氧化鉀作為堿性激發(fā)劑制備地聚合物�；谶@個體系，他提出的反應機理模型（圖1.2）。其反應過程主要分三個階段，如下所示：圖1.2偏高嶺土基地聚合物的縮聚反應Fig.1.2Aschematicrenderingthealkali-activationreactionofmetakaolin（1）溶解階段：在堿性激發(fā)劑中，偏高嶺土的化學鍵受到破壞并生成為具有活性的Al-O-Si-O與具有活性的Si-O-Si。同時會有部分Si、Al離子的化學鍵
2.試驗材料及方法4處于游離的狀態(tài)；（2）單體重建階段：Si、Al游離的化學鍵在液體中互相碰撞并形成相應的水化產物。其中會有一部分鋁硅酸鹽凝膠，其他部分形成鋁硅酸鹽核；（3）單體縮聚階段：低聚合度的膠凝逐級聚合轉變?yōu)楦呔酆隙饶z凝，同時鋁硅酸鹽成核位點繼續(xù)生長形成了類沸石結構物質[13]。Deventer[14]將以粉煤灰為原材料的堿激發(fā)反應機理分為相應的四個階段，雖然階段不同，但是大部分的認知是一致的，其解釋如下：（1）原材料在堿性溶液中溶解；（2）溶解所得的硅鋁配合物于固體顆粒間隙中擴散；（3）聚合反應過程形成凝膠相；（4）隨著水分的蒸發(fā)漿體硬化形成地聚合物。圖1.3OH－“攻擊”粉煤灰顆粒Fig.1.3OH－"attacking"flyashparticlesFernández-Jiménez等[15]在前人研究的基礎上，以粉煤灰為原材料對堿激發(fā)的反應機理提出了體系相對應的理論和微觀反應模型。由圖1.3可知，堿性激發(fā)劑中的OH－對內部中空球形的粉煤灰顆粒外殼進行“攻擊”。伴隨著“攻擊”的過程中，不斷的形成物質，并不斷的“入侵”粉煤灰顆粒，最終以粉煤灰為基礎形成最終微結構。以上所述理論已得到許多學者的驗證和認同，但由于各種原因，對地聚合物復雜的反應機理研究目前還沒有完整統(tǒng)一的認知，因此還需對其反應機理進行不斷地深入研究。1.緒論
【參考文獻】：
期刊論文
[1]泡沫混凝土導熱系數與孔結構的關系研究[J]. 張冷慶,史振合. 建筑與預算. 2019(06)
[2]泡沫混凝土材料的研究與應用[J]. 宋國林,王在杭,于詠妍. 公路交通科技(應用技術版). 2019(05)
[3]關于地質聚合物的綜述[J]. 劉路路,范鳳英,郭鑫鑫. 四川水泥. 2019(04)
[4]復配組分對復合型發(fā)泡劑性能的影響研究[J]. 陳耿,陳培鑫,李建新,林春. 廣東土木與建筑. 2019(03)
[5]2018中國建筑能耗研究報告[J]. 建筑. 2019(02)
[6]地聚合物材料研究與應用現狀[J]. 杜保聰,張鳴,楊鼎宜,陳霓超,周勛建,蔡雨,李書龍. 四川建材. 2018(12)
[7]泡沫混凝土研究綜述[J]. 劉超,蘇敦磊,于琦,孟丹. 建設科技. 2018(19)
[8]地質聚合物混凝土研究現狀[J]. 張大旺,王棟民. 材料導報. 2018(09)
[9]凍結飽和標準砂壓縮性試驗研究[J]. 孫曉宇,齊吉琳,尹振宇. 巖土工程學報. 2018(09)
[10]氣化與鍋爐粉煤灰的分析研究[J]. 馬樂波. 煤炭技術. 2017(10)
碩士論文
[1]綠色節(jié)能建筑外墻保溫材料力學及熱工特性的研究[D]. 李靈.西南科技大學 2019
本文編號：3008768
【文章來源】：遼寧科技大學遼寧省
【文章頁數】：69 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
水泥廠排放污染物Fig.1.1Cementplantsdischargepollutants
遼寧科技大學碩士學位論文3我國碳減排工作已經進入總量控制階段，建筑節(jié)能將是我國實現2030年碳減排目標的關鍵領域[1]。因此若能尋找到一條可持續(xù)發(fā)展的道路，對節(jié)能減排、保護環(huán)境將起到巨大的作用。地聚合物依靠其自身的特性使其可以在這綠色環(huán)保的“道路”上走得更遠。如今，地聚合物在歐美及澳大利亞等國家已經獲得了長足的發(fā)展，有成熟的制備技術及國家規(guī)范支撐地聚合物的推廣。國內對地聚合物的研究起步較晚，雖然國內在地聚合物研究上也已取得了一些研究成果，但在研究水平及制備技術等方面與國外尚有較大的差距，國內地聚合物大部分研究仍停留在學術層面，產品轉化率低，實踐經驗少，不具備地聚合物產品產業(yè)化生產的技術能力。這表明地聚合物的開發(fā)與應用還有很多研究可以進行[11]。1.2.2地聚合物的化學反應機理至今為止，已有很多學者在地聚合物領域取得了一些成果，但卻沒有在其反應機理上獲得一致的認知。這是由于地聚合物原材料和堿性激發(fā)劑的多樣性和不穩(wěn)定性造成的，因此地質聚合物的反應機理仍有許多未解之謎，還需要不斷的進行探索與研究。下面是兩種比較具有代表性的對反應機理的解釋。第一種是Davidovits[12]以偏高嶺土為原材料，氫氧化鈉或氫氧化鉀作為堿性激發(fā)劑制備地聚合物�；谶@個體系，他提出的反應機理模型（圖1.2）。其反應過程主要分三個階段，如下所示：圖1.2偏高嶺土基地聚合物的縮聚反應Fig.1.2Aschematicrenderingthealkali-activationreactionofmetakaolin（1）溶解階段：在堿性激發(fā)劑中，偏高嶺土的化學鍵受到破壞并生成為具有活性的Al-O-Si-O與具有活性的Si-O-Si。同時會有部分Si、Al離子的化學鍵
2.試驗材料及方法4處于游離的狀態(tài)；（2）單體重建階段：Si、Al游離的化學鍵在液體中互相碰撞并形成相應的水化產物。其中會有一部分鋁硅酸鹽凝膠，其他部分形成鋁硅酸鹽核；（3）單體縮聚階段：低聚合度的膠凝逐級聚合轉變?yōu)楦呔酆隙饶z凝，同時鋁硅酸鹽成核位點繼續(xù)生長形成了類沸石結構物質[13]。Deventer[14]將以粉煤灰為原材料的堿激發(fā)反應機理分為相應的四個階段，雖然階段不同，但是大部分的認知是一致的，其解釋如下：（1）原材料在堿性溶液中溶解；（2）溶解所得的硅鋁配合物于固體顆粒間隙中擴散；（3）聚合反應過程形成凝膠相；（4）隨著水分的蒸發(fā)漿體硬化形成地聚合物。圖1.3OH－“攻擊”粉煤灰顆粒Fig.1.3OH－"attacking"flyashparticlesFernández-Jiménez等[15]在前人研究的基礎上，以粉煤灰為原材料對堿激發(fā)的反應機理提出了體系相對應的理論和微觀反應模型。由圖1.3可知，堿性激發(fā)劑中的OH－對內部中空球形的粉煤灰顆粒外殼進行“攻擊”。伴隨著“攻擊”的過程中，不斷的形成物質，并不斷的“入侵”粉煤灰顆粒，最終以粉煤灰為基礎形成最終微結構。以上所述理論已得到許多學者的驗證和認同，但由于各種原因，對地聚合物復雜的反應機理研究目前還沒有完整統(tǒng)一的認知，因此還需對其反應機理進行不斷地深入研究。1.緒論
【參考文獻】：
期刊論文
[1]泡沫混凝土導熱系數與孔結構的關系研究[J]. 張冷慶,史振合. 建筑與預算. 2019(06)
[2]泡沫混凝土材料的研究與應用[J]. 宋國林,王在杭,于詠妍. 公路交通科技(應用技術版). 2019(05)
[3]關于地質聚合物的綜述[J]. 劉路路,范鳳英,郭鑫鑫. 四川水泥. 2019(04)
[4]復配組分對復合型發(fā)泡劑性能的影響研究[J]. 陳耿,陳培鑫,李建新,林春. 廣東土木與建筑. 2019(03)
[5]2018中國建筑能耗研究報告[J]. 建筑. 2019(02)
[6]地聚合物材料研究與應用現狀[J]. 杜保聰,張鳴,楊鼎宜,陳霓超,周勛建,蔡雨,李書龍. 四川建材. 2018(12)
[7]泡沫混凝土研究綜述[J]. 劉超,蘇敦磊,于琦,孟丹. 建設科技. 2018(19)
[8]地質聚合物混凝土研究現狀[J]. 張大旺,王棟民. 材料導報. 2018(09)
[9]凍結飽和標準砂壓縮性試驗研究[J]. 孫曉宇,齊吉琳,尹振宇. 巖土工程學報. 2018(09)
[10]氣化與鍋爐粉煤灰的分析研究[J]. 馬樂波. 煤炭技術. 2017(10)
碩士論文
[1]綠色節(jié)能建筑外墻保溫材料力學及熱工特性的研究[D]. 李靈.西南科技大學 2019
本文編號：3008768
本文鏈接：http://www.sikaile.net/kejilunwen/huaxuehuagong/3008768.html
