建筑垃圾基浆体膨胀充填材料制备技术

发布时间：2017-10-18 16:28

  本文关键词：建筑垃圾基浆体膨胀充填材料制备技术

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【摘要】：循环经济理论中指出“垃圾是放错了地方的资源”,建筑垃圾可以作为其它材料的填充物或者粉碎后重新使用,所以它是一种具有潜在价值的资源。目前缺乏对建筑垃圾的有效性技术处理,大多采用最原始的处理办法,露天堆放或直接填埋方式,这样不但导致大量耕地被长期占用,还对河道、水源、土壤和植被等造成严重危害。浆体膨胀充填材料,是以粉煤灰、建筑垃圾粉料、尾砂、赤泥等硅质废弃物为基料,水泥、石膏、石灰、添加剂等辅料制作而成的一种新型充填材料。用建筑垃圾制备浆体膨胀充填材料的技术研究,主要目标是开发新型的充填材料,将建筑垃圾的处理问题和充填采矿结合在一起,两者相互利用与补充,既解决日益严重的建筑垃圾问题,又能有效进行采空区充填,保证矿山开采安全,避免破坏生态环境。文中通过试验研究,探讨了制备建筑垃圾基浆体膨胀充填材料的最佳工艺参数。建筑垃圾膨胀充填材料的充填浓度为55%时,既可以保证浆体具有一定的流动性,又没有泌水离析现象。由于物料间水化反应限制,以及水泥和石灰含量相互制约,导致过量石灰掺入,会引起浆体碱浓度过高,因此降低体系液相中Ca2+浓度,制约水泥水化反应,从而确定水泥、石灰含量分别为20%、5%。其他辅料中各组分配比是固定参数,最终确定辅料添加量为12%。为保证建筑垃圾基浆体膨胀充填材料在矿山充填中的实际应用,对最佳配方制备的充填体试样了进行了性能研究,包括浆体粘度、充填体强度、流变、抗碳化能力等。试验表明,建筑垃圾基浆体膨胀充填材料的性能优良,符合井下充填的需要。借助XRD、SEM、TG-DSC等方法,对建筑垃圾基浆体膨胀充填材料的微观结构进行分析:钙矾石是充填体前期水化的主要产物,而后期多以硅铝凝胶类物质为主;在原材料现有的水化反应理论基础上,探究得出建筑垃圾基浆体膨胀充填材料的胶凝过程:通过建筑垃圾粉料CaO-SiO2-Al2O3系统的不稳定玻璃体结构被打破,Si-O、Al-O键发生断裂,颗粒表面受到侵蚀作用发生溶解。建筑垃圾粉料和辅料中各组分物质分别发生水化反应产生钙矾石和凝胶类物质,从而形成网状结构并支撑整个充填体的内部。
【关键词】：建筑垃圾 浆体膨胀充填材料 工艺参数 性能 胶凝机理
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X799.1;TD80
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 课题背景及来源9-10
• 1.2 建筑垃圾简介10-12
• 1.2.1 建筑垃圾的产生及危害10
• 1.2.2 建筑垃圾的处理现状10-12
• 1.3 浆体膨胀充填材料简介12-13
• 1.3.1 浆体膨胀充填材料的组成12
• 1.3.2 浆体膨胀充填充填材料性能特点12-13
• 1.4 国内外充填材料研究与应用13-14
• 1.5 研究内容和技术路线14-16
• 1.5.1 研究内容14-15
• 1.5.2 技术路线15-16
• 第二章 试验材料、仪器及工艺16-22
• 2.1 原材料性能分析16-19
• 2.1.1 建筑垃圾16-17
• 2.1.2 水泥17-18
• 2.1.3 石灰18
• 2.1.4 辅料18-19
• 2.2 试验仪器与设备19-20
• 2.3 工艺流程20-22
• 第三章 建筑垃圾基浆体膨胀充填材料的制备22-31
• 3.1 工艺参数的设计22-23
• 3.1.1 水泥、石灰的掺量比22
• 3.1.2 辅料的添加量22
• 3.1.3 充填浓度22-23
• 3.2 原料配比的优化23-30
• 3.2.1 水泥、石灰掺量比的优化23-28
• 3.2.2 辅料添加量的优化28-29
• 3.2.3 充填浓度的优化29-30
• 3.3 本章小结30-31
• 第四章 建筑垃圾基浆体膨胀充填材料性能研究31-49
• 4.1 物理性能测试31-35
• 4.1.1 浆体粘度测试31
• 4.1.2 充填体强度测试31-32
• 4.1.3 充填体流变性能测试32-33
• 4.1.4 充填体碳化性能测试33-35
• 4.2 试验结果和讨论35-48
• 4.2.1 浆体粘度35-38
• 4.2.2 充填体强度的影响38-42
• 4.2.3 充填体流变性能42-46
• 4.2.4 充填体碳化性能46-48
• 4.3 本章小结48-49
• 第五章 建筑垃圾基浆体膨胀充填材料胶凝机理49-59
• 5.1 建筑垃圾活性激发49-51
• 5.1.1 机械激发49
• 5.1.2 化学活化49-51
• 5.2 建筑垃圾基浆体膨胀充填材料水化机理51-53
• 5.2.1 单矿物水化51-52
• 5.2.2 多矿物水化52-53
• 5.3 建筑垃圾基浆体膨胀充填材料微观结构分析53-56
• 5.3.1 物相结构分析53-56
• 5.3.2 微观形貌分析56
• 5.4 建筑垃圾基浆体膨胀充填材料胶凝过程56-58
• 5.5 本章小结58-59
• 第六章 结论与建议59-61
• 6.1 主要结论59-60
• 6.2 下一步工作建议60-61
• 参考文献61-64
• 攻读硕士期间取得的研究成果64-65
• 致谢65

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本文编号：1055989