粉煤灰—矿渣地聚合物泡沫混凝土的性能研究
发布时间：2021-01-30 10:49
泡沫混凝土具有轻质、隔声、保温等优异性能,被广泛应用于建筑的各个领域。泡沫混凝土的干体积密度一般在300-1200kg/m3之间,是普通水泥混凝土的1/10-1/3,使用泡沫混凝土作为墙体材料可降低建筑物自重达25-40%。普通的泡沫混凝土是以硅酸盐水泥为胶凝材料制备的,其存在早期强度低、易塌模、开裂等问题。地聚合物材料是使用工业固废为原材料,在碱性条件下制备的胶凝材料。与普通硅酸盐水泥相比,使用地聚合物制备泡沫混凝土具有以下优势。原材料使用工业固废,且产出过程中的碳排放更小;地聚合物具有早强快硬的特点,更适合于稳泡;地聚合物较硅酸盐水泥的粘度更大,可以更好的将气泡封锁在浆体内。本文采用地聚合物制备泡沫混凝土,主要研究了粉矿比、Na2O含量及干密度对地聚合物泡沫混凝土抗压强度、导热系数、吸水率等宏观性能的影响,并得出综合性能较好的配合比。主要得到以下结论:（1）随着粉矿比的增高,地聚合物泡沫混凝土的抗压强度逐渐下降,导热率逐渐升高。随着Na2O含量从4%增加到8%,地聚合物泡沫混凝土的强度及吸水率先降低后升高,导热率逐渐升高,Na2...
【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水泥厂排放污染物Fig.1.1Cementplantsdischargepollutants
辽宁科技大学硕士学位论文3我国碳减排工作已经进入总量控制阶段，建筑节能将是我国实现2030年碳减排目标的关键领域[1]。因此若能寻找到一条可持续发展的道路，对节能减排、保护环境将起到巨大的作用。地聚合物依靠其自身的特性使其可以在这绿色环保的“道路”上走得更远。如今，地聚合物在欧美及澳大利亚等国家已经获得了长足的发展，有成熟的制备技术及国家规范支撑地聚合物的推广。国内对地聚合物的研究起步较晚，虽然国内在地聚合物研究上也已取得了一些研究成果，但在研究水平及制备技术等方面与国外尚有较大的差距，国内地聚合物大部分研究仍停留在学术层面，产品转化率低，实践经验少，不具备地聚合物产品产业化生产的技术能力。这表明地聚合物的开发与应用还有很多研究可以进行[11]。1.2.2地聚合物的化学反应机理至今为止，已有很多学者在地聚合物领域取得了一些成果，但却没有在其反应机理上获得一致的认知。这是由于地聚合物原材料和碱性激发剂的多样性和不稳定性造成的，因此地质聚合物的反应机理仍有许多未解之谜，还需要不断的进行探索与研究。下面是两种比较具有代表性的对反应机理的解释。第一种是Davidovits[12]以偏高岭土为原材料，氢氧化钠或氢氧化钾作为碱性激发剂制备地聚合物。基于这个体系，他提出的反应机理模型（图1.2）。其反应过程主要分三个阶段，如下所示：图1.2偏高岭土基地聚合物的缩聚反应Fig.1.2Aschematicrenderingthealkali-activationreactionofmetakaolin（1）溶解阶段：在碱性激发剂中，偏高岭土的化学键受到破坏并生成为具有活性的Al-O-Si-O与具有活性的Si-O-Si。同时会有部分Si、Al离子的化学键
2.试验材料及方法4处于游离的状态；（2）单体重建阶段：Si、Al游离的化学键在液体中互相碰撞并形成相应的水化产物。其中会有一部分铝硅酸盐凝胶，其他部分形成铝硅酸盐核；（3）单体缩聚阶段：低聚合度的胶凝逐级聚合转变为高聚合度胶凝，同时铝硅酸盐成核位点继续生长形成了类沸石结构物质[13]。Deventer[14]将以粉煤灰为原材料的碱激发反应机理分为相应的四个阶段，虽然阶段不同，但是大部分的认知是一致的，其解释如下：（1）原材料在碱性溶液中溶解；（2）溶解所得的硅铝配合物于固体颗粒间隙中扩散；（3）聚合反应过程形成凝胶相；（4）随着水分的蒸发浆体硬化形成地聚合物。图1.3OH－“攻击”粉煤灰颗粒Fig.1.3OH－"attacking"flyashparticlesFernández-Jiménez等[15]在前人研究的基础上，以粉煤灰为原材料对碱激发的反应机理提出了体系相对应的理论和微观反应模型。由图1.3可知，碱性激发剂中的OH－对内部中空球形的粉煤灰颗粒外壳进行“攻击”。伴随着“攻击”的过程中，不断的形成物质，并不断的“入侵”粉煤灰颗粒，最终以粉煤灰为基础形成最终微结构。以上所述理论已得到许多学者的验证和认同，但由于各种原因，对地聚合物复杂的反应机理研究目前还没有完整统一的认知，因此还需对其反应机理进行不断地深入研究。1.绪论
【参考文献】：
期刊论文
[1]泡沫混凝土导热系数与孔结构的关系研究[J]. 张冷庆,史振合. 建筑与预算. 2019(06)
[2]泡沫混凝土材料的研究与应用[J]. 宋国林,王在杭,于咏妍. 公路交通科技(应用技术版). 2019(05)
[3]关于地质聚合物的综述[J]. 刘路路,范凤英,郭鑫鑫. 四川水泥. 2019(04)
[4]复配组分对复合型发泡剂性能的影响研究[J]. 陈耿,陈培鑫,李建新,林春. 广东土木与建筑. 2019(03)
[5]2018中国建筑能耗研究报告[J]. 建筑. 2019(02)
[6]地聚合物材料研究与应用现状[J]. 杜保聪,张鸣,杨鼎宜,陈霓超,周勋建,蔡雨,李书龙. 四川建材. 2018(12)
[7]泡沫混凝土研究综述[J]. 刘超,苏敦磊,于琦,孟丹. 建设科技. 2018(19)
[8]地质聚合物混凝土研究现状[J]. 张大旺,王栋民. 材料导报. 2018(09)
[9]冻结饱和标准砂压缩性试验研究[J]. 孙晓宇,齐吉琳,尹振宇. 岩土工程学报. 2018(09)
[10]气化与锅炉粉煤灰的分析研究[J]. 马乐波. 煤炭技术. 2017(10)
硕士论文
[1]绿色节能建筑外墙保温材料力学及热工特性的研究[D]. 李灵.西南科技大学 2019
本文编号：3008768
【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水泥厂排放污染物Fig.1.1Cementplantsdischargepollutants
辽宁科技大学硕士学位论文3我国碳减排工作已经进入总量控制阶段，建筑节能将是我国实现2030年碳减排目标的关键领域[1]。因此若能寻找到一条可持续发展的道路，对节能减排、保护环境将起到巨大的作用。地聚合物依靠其自身的特性使其可以在这绿色环保的“道路”上走得更远。如今，地聚合物在欧美及澳大利亚等国家已经获得了长足的发展，有成熟的制备技术及国家规范支撑地聚合物的推广。国内对地聚合物的研究起步较晚，虽然国内在地聚合物研究上也已取得了一些研究成果，但在研究水平及制备技术等方面与国外尚有较大的差距，国内地聚合物大部分研究仍停留在学术层面，产品转化率低，实践经验少，不具备地聚合物产品产业化生产的技术能力。这表明地聚合物的开发与应用还有很多研究可以进行[11]。1.2.2地聚合物的化学反应机理至今为止，已有很多学者在地聚合物领域取得了一些成果，但却没有在其反应机理上获得一致的认知。这是由于地聚合物原材料和碱性激发剂的多样性和不稳定性造成的，因此地质聚合物的反应机理仍有许多未解之谜，还需要不断的进行探索与研究。下面是两种比较具有代表性的对反应机理的解释。第一种是Davidovits[12]以偏高岭土为原材料，氢氧化钠或氢氧化钾作为碱性激发剂制备地聚合物。基于这个体系，他提出的反应机理模型（图1.2）。其反应过程主要分三个阶段，如下所示：图1.2偏高岭土基地聚合物的缩聚反应Fig.1.2Aschematicrenderingthealkali-activationreactionofmetakaolin（1）溶解阶段：在碱性激发剂中，偏高岭土的化学键受到破坏并生成为具有活性的Al-O-Si-O与具有活性的Si-O-Si。同时会有部分Si、Al离子的化学键
2.试验材料及方法4处于游离的状态；（2）单体重建阶段：Si、Al游离的化学键在液体中互相碰撞并形成相应的水化产物。其中会有一部分铝硅酸盐凝胶，其他部分形成铝硅酸盐核；（3）单体缩聚阶段：低聚合度的胶凝逐级聚合转变为高聚合度胶凝，同时铝硅酸盐成核位点继续生长形成了类沸石结构物质[13]。Deventer[14]将以粉煤灰为原材料的碱激发反应机理分为相应的四个阶段，虽然阶段不同，但是大部分的认知是一致的，其解释如下：（1）原材料在碱性溶液中溶解；（2）溶解所得的硅铝配合物于固体颗粒间隙中扩散；（3）聚合反应过程形成凝胶相；（4）随着水分的蒸发浆体硬化形成地聚合物。图1.3OH－“攻击”粉煤灰颗粒Fig.1.3OH－"attacking"flyashparticlesFernández-Jiménez等[15]在前人研究的基础上，以粉煤灰为原材料对碱激发的反应机理提出了体系相对应的理论和微观反应模型。由图1.3可知，碱性激发剂中的OH－对内部中空球形的粉煤灰颗粒外壳进行“攻击”。伴随着“攻击”的过程中，不断的形成物质，并不断的“入侵”粉煤灰颗粒，最终以粉煤灰为基础形成最终微结构。以上所述理论已得到许多学者的验证和认同，但由于各种原因，对地聚合物复杂的反应机理研究目前还没有完整统一的认知，因此还需对其反应机理进行不断地深入研究。1.绪论
【参考文献】：
期刊论文
[1]泡沫混凝土导热系数与孔结构的关系研究[J]. 张冷庆,史振合. 建筑与预算. 2019(06)
[2]泡沫混凝土材料的研究与应用[J]. 宋国林,王在杭,于咏妍. 公路交通科技(应用技术版). 2019(05)
[3]关于地质聚合物的综述[J]. 刘路路,范凤英,郭鑫鑫. 四川水泥. 2019(04)
[4]复配组分对复合型发泡剂性能的影响研究[J]. 陈耿,陈培鑫,李建新,林春. 广东土木与建筑. 2019(03)
[5]2018中国建筑能耗研究报告[J]. 建筑. 2019(02)
[6]地聚合物材料研究与应用现状[J]. 杜保聪,张鸣,杨鼎宜,陈霓超,周勋建,蔡雨,李书龙. 四川建材. 2018(12)
[7]泡沫混凝土研究综述[J]. 刘超,苏敦磊,于琦,孟丹. 建设科技. 2018(19)
[8]地质聚合物混凝土研究现状[J]. 张大旺,王栋民. 材料导报. 2018(09)
[9]冻结饱和标准砂压缩性试验研究[J]. 孙晓宇,齐吉琳,尹振宇. 岩土工程学报. 2018(09)
[10]气化与锅炉粉煤灰的分析研究[J]. 马乐波. 煤炭技术. 2017(10)
硕士论文
[1]绿色节能建筑外墙保温材料力学及热工特性的研究[D]. 李灵.西南科技大学 2019
本文编号：3008768
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