天然水硬性石灰的设计制备及性能研究
发布时间：2021-03-09 03:38
天然水硬性石灰（Natural hydraulic limes,简称NHL）同时具有水硬性和气硬性,其附着力强、透气性好、自修复能力强、并具有很好的抗冻性和耐碱性等特点,被认为是一种节能、环保、绿色和可持续的无机胶凝材料。目前,国内对NHL了解尚不充分,其制备工艺及应用研究也未展开。本论文选取国内低品位高硅石灰石尾矿为原料,研究了NHL的制备工艺及性能。此外,为提高NHL的早期力学性能和耐久性,在NHL体系引入了Nano-SiO2（NS）,研究了NS对NHL水化硬化、胶砂性能及硬化结构的影响。首先,根据CaO-SiO2二元相图,研究了NHL生料的配合比设计,并确定了NHL制备的工艺制度:烧成温度1200℃,升温速率10℃/min,保温时间1 h;消化湿度为70±5%RH,消化时间为8天。上述制备的NHL可分别满足NHL5、NHL3.5和NHL2标准要求。然后,将本研究所制备NHL与市售产品进行了对比研究,发现市售NHL2与NHL5的主要矿物相分别为CaCO3、C2S、SiO2、...
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
NHL的生产流程
西南科技大学硕士毕业论文2图1-1NHL的生产流程NHL早期强度来源于硅酸盐的水化，因此原料中SiO2所占的比例决定了最终NHL的水硬性能。研究表明，为保证生产出达标的NHL，用于生产NHL的泥土质或者硅质石灰石中活性SiO2的含量不能低于4%，如图1-2所示[16]活性SiO2的含量决定了NHL的强度与等级，其含量越低NHL的凝结时间越长，强度越低。从图1-2中还可看出NHL与石灰和水泥的性能差别主要取决于活性SiO2的含量。NHL最终硅酸钙的含量由矿物相SiO2与石灰石分解的CaO的反应程度决定，这主要取决于活性SiO2与CaO的比例及煅烧温度和时间。在煅烧后，需要用足够的水将石灰熟化成氢氧化钙[17]。这一步骤对最终产品的质量至关重要，因为游离石灰的含量应尽可能低，同时必须避免水与硅酸盐和铝酸盐的反应，以保持水硬性能。图1-2可溶硅的比例和相应的水硬性特征关系图[16]1.2.2应用及研究进展天然水硬性石灰最早出现在18世纪中期，当时航海业发达的英国为减少海难事故的发生，需要用一种具有良好耐水性、耐蚀性及力学性能优异的材料来建造灯塔。在经过大量试验研究后，英国工程师J.Smeaton[18]在1756年对“石灰-火山灰-砂”这一体系进行研究时发现，将含有少量粘土的石灰石进行煅烧粉磨后所得到的粉末制成砂浆，其硬化后的耐水性、耐蚀性超越了当时的罗马砂浆，其力学性能也达到了要求，
行古文物的修复，21世纪初，美国将NHL石灰岩及大理石质的文物修复及保护上[3]。日本从2002年开始引进欧洲的NHL并将其主要应用到民用工程中。在文物建筑保护方面，欧美和澳洲也大量应用NHL。德国石质文物研究所IFS从2006年开始采用水硬性石灰注浆加固料以加固文物建筑的石砌体，并研究了不同配比的石灰注浆料的性能。在国内从彭反三[23]博士首次详细地介绍了NHL后，崔源声[24]等也对NHL进行了系统介绍并对其在文物保护领域的应用前景做了展望。从2006年开始，为找到合适的用于文物修缮、加固的材料我国从德国引入NHL见图1-3、图1-4、图1-5。通过现场试验发现，修缮加固材料能够提供一定的粘结强度，并且使用方便，污染小，可以用于花山岩画开裂岩体应急保护的加固处理[5,6]。不仅如此，在我国许多的历史文化悠久的城市中NHL也得到了大量的应用，效果优异[25]。图1-3广西花山岩画加固修复采用NHL注射过程近年来，国内外对NHL的性能影响因素也一直在研究。不同水硬性成分对其性能有不同的影响，将火山灰、瓷粉、白水泥、砖粉、偏高岭土、焙烧过的粘土等[26,27]具有水硬性矿物的胶凝材料掺入NHL后发现在水化过程中的产物与NHL水化并无太大
本文编号：3072180
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
NHL的生产流程
西南科技大学硕士毕业论文2图1-1NHL的生产流程NHL早期强度来源于硅酸盐的水化，因此原料中SiO2所占的比例决定了最终NHL的水硬性能。研究表明，为保证生产出达标的NHL，用于生产NHL的泥土质或者硅质石灰石中活性SiO2的含量不能低于4%，如图1-2所示[16]活性SiO2的含量决定了NHL的强度与等级，其含量越低NHL的凝结时间越长，强度越低。从图1-2中还可看出NHL与石灰和水泥的性能差别主要取决于活性SiO2的含量。NHL最终硅酸钙的含量由矿物相SiO2与石灰石分解的CaO的反应程度决定，这主要取决于活性SiO2与CaO的比例及煅烧温度和时间。在煅烧后，需要用足够的水将石灰熟化成氢氧化钙[17]。这一步骤对最终产品的质量至关重要，因为游离石灰的含量应尽可能低，同时必须避免水与硅酸盐和铝酸盐的反应，以保持水硬性能。图1-2可溶硅的比例和相应的水硬性特征关系图[16]1.2.2应用及研究进展天然水硬性石灰最早出现在18世纪中期，当时航海业发达的英国为减少海难事故的发生，需要用一种具有良好耐水性、耐蚀性及力学性能优异的材料来建造灯塔。在经过大量试验研究后，英国工程师J.Smeaton[18]在1756年对“石灰-火山灰-砂”这一体系进行研究时发现，将含有少量粘土的石灰石进行煅烧粉磨后所得到的粉末制成砂浆，其硬化后的耐水性、耐蚀性超越了当时的罗马砂浆，其力学性能也达到了要求，
行古文物的修复，21世纪初，美国将NHL石灰岩及大理石质的文物修复及保护上[3]。日本从2002年开始引进欧洲的NHL并将其主要应用到民用工程中。在文物建筑保护方面，欧美和澳洲也大量应用NHL。德国石质文物研究所IFS从2006年开始采用水硬性石灰注浆加固料以加固文物建筑的石砌体，并研究了不同配比的石灰注浆料的性能。在国内从彭反三[23]博士首次详细地介绍了NHL后，崔源声[24]等也对NHL进行了系统介绍并对其在文物保护领域的应用前景做了展望。从2006年开始，为找到合适的用于文物修缮、加固的材料我国从德国引入NHL见图1-3、图1-4、图1-5。通过现场试验发现，修缮加固材料能够提供一定的粘结强度，并且使用方便，污染小，可以用于花山岩画开裂岩体应急保护的加固处理[5,6]。不仅如此，在我国许多的历史文化悠久的城市中NHL也得到了大量的应用，效果优异[25]。图1-3广西花山岩画加固修复采用NHL注射过程近年来，国内外对NHL的性能影响因素也一直在研究。不同水硬性成分对其性能有不同的影响，将火山灰、瓷粉、白水泥、砖粉、偏高岭土、焙烧过的粘土等[26,27]具有水硬性矿物的胶凝材料掺入NHL后发现在水化过程中的产物与NHL水化并无太大
本文编号：3072180
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