晶态和孔结构调控在城市污泥制备多孔保温材料中的应用研究
发布时间：2023-02-23 18:22
城市化进程的加快,每年产生的污水在处理之后产生数百万吨的城市污泥,无害化处置这些城市污泥需要大量的人力物力,而且在全球各地累计量越来越多,给环境保温和社会发展带来了巨大压力。利用城市污泥制备多孔保温砖,可以实现环境保护和废弃物回收利用制备高附加值的绿色建材,这对于研发利用城市污泥制备绿色建材的全新技术,并推动城市污泥固废的大规模资源利用化,支撑绿色建筑及建筑工业化发展具有重要的理论意义和应用价值。本文通过在城市污泥中掺加粉煤灰、硅灰和硼砂制备多孔保温砖,并分别利用Bauer模型和Gibson模型定量化分析了烧结样品的孔结构和连续致密相(实心)对导热和力学性能的影响。最后通过ANSYS Workbench软件将优化设计得到的材料应用于成品多孔砖中,实现了从基础材料到成品的设计应用。具体包括以下五个方面:(1)原材料物相、成分和形貌分析。通过XRF和XRD对城市污泥、渣土、粉煤灰和硅灰主要化学成分及物相进行了表征,通过TG-DSC分析了城市污泥的热稳定性和组分,并确定烧结条件,并通过SEM分析了各原材料的微观形貌。(2)低导热系数高强度多孔保温砖连续致密相晶态及孔隙结构调控。测试了城市污泥...
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究现状
1.2.1 城市污泥制备多孔保温材料研究
1.2.2 粉煤灰在制备多孔保温材料研究
1.2.3 高细度非晶态材料在制备多孔保温材料研究
1.2.4 液相发泡在制备多孔保温材料研究
1.2.5 多孔材料计算模型
1.2.6 ANSYS模拟预测多孔保温砖导热系数
1.3 本课题的研究意义和内容
第二章 城市污泥及原材料性质分析
2.1 引言
2.2 试验材料与设备
2.2.1 试验材料
2.2.2 仪器设备
2.3 样品制备与测试方法
2.3.1 样品制备
2.3.2 化学成分分析
2.3.3 物相分析
2.3.4 热重-差热分析仪
2.3.5 原材料微观形貌分析
2.4 结果与讨论
2.4.1 城市污泥性质
2.4.2 渣土、粉煤灰和硅灰性质
2.5 本章小结
第三章 低导热系数高强度多孔材料连续致密相晶态及孔隙结构调控的研究
3.1 引言
3.2 试验材料与设备
3.2.1 试验材料
3.2.2 仪器设备
3.3 样品制备与测试方法
3.3.1 样品的制备
3.3.2 导热系数测试
3.3.3 体积密度测试
3.3.4 抗压强度测试
3.3.5 吸水率测试
3.3.6 冻融循环测试
3.3.7 孔结构微观形貌表征
3.3.8 晶体结构表征
3.3.9 重金属浸出浓度测试
3.4 结果与讨论
3.4.1 城市污泥对烧结多孔保温材料性能影响
3.4.2 高细度非晶态材料对烧结多孔保温材料性能影响
3.4.3 液相发泡对烧结多孔保温材料性能影响
3.4.4 城市污泥烧结制备多孔保温材料孔结构调控
3.4.5 城市污泥烧结制备多孔保温材料连续相晶态调控
3.4.6 城市污泥烧结制备多孔保温材料重金属浸出浓度测试
3.5 本章小结
第四章 基于Bauer模型和Gibson模型分析连续致密相与孔结构对烧结材料性能的影响
4.1 引言
4.2 理论基础
4.2.1 Bauer多孔材料导热模型
4.2.2 Gibson多孔材料强度模型
4.3 理论应用
4.3.1 Bauer多孔材料导热模型改进
4.3.2 Gibson多孔材料强度模型改进
4.4 结果与讨论
4.4.1 定量化连续致密相和孔隙率对导热系数的影响
4.4.2 定量化连续致密相和孔结构对抗压强度的影响
4.5 本章小结
第五章 基于ANSYS Workbench对多孔砖保温性能的模拟
5.1 引言
5.2 理论基础
5.3 结果与讨论
5.4 本章小结
第六章 结论
6.1 论文内容总结
6.2 论文创新点
6.3 研究展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术专利和论文
本文编号：3748503
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究现状
1.2.1 城市污泥制备多孔保温材料研究
1.2.2 粉煤灰在制备多孔保温材料研究
1.2.3 高细度非晶态材料在制备多孔保温材料研究
1.2.4 液相发泡在制备多孔保温材料研究
1.2.5 多孔材料计算模型
1.2.6 ANSYS模拟预测多孔保温砖导热系数
1.3 本课题的研究意义和内容
第二章 城市污泥及原材料性质分析
2.1 引言
2.2 试验材料与设备
2.2.1 试验材料
2.2.2 仪器设备
2.3 样品制备与测试方法
2.3.1 样品制备
2.3.2 化学成分分析
2.3.3 物相分析
2.3.4 热重-差热分析仪
2.3.5 原材料微观形貌分析
2.4 结果与讨论
2.4.1 城市污泥性质
2.4.2 渣土、粉煤灰和硅灰性质
2.5 本章小结
第三章 低导热系数高强度多孔材料连续致密相晶态及孔隙结构调控的研究
3.1 引言
3.2 试验材料与设备
3.2.1 试验材料
3.2.2 仪器设备
3.3 样品制备与测试方法
3.3.1 样品的制备
3.3.2 导热系数测试
3.3.3 体积密度测试
3.3.4 抗压强度测试
3.3.5 吸水率测试
3.3.6 冻融循环测试
3.3.7 孔结构微观形貌表征
3.3.8 晶体结构表征
3.3.9 重金属浸出浓度测试
3.4 结果与讨论
3.4.1 城市污泥对烧结多孔保温材料性能影响
3.4.2 高细度非晶态材料对烧结多孔保温材料性能影响
3.4.3 液相发泡对烧结多孔保温材料性能影响
3.4.4 城市污泥烧结制备多孔保温材料孔结构调控
3.4.5 城市污泥烧结制备多孔保温材料连续相晶态调控
3.4.6 城市污泥烧结制备多孔保温材料重金属浸出浓度测试
3.5 本章小结
第四章 基于Bauer模型和Gibson模型分析连续致密相与孔结构对烧结材料性能的影响
4.1 引言
4.2 理论基础
4.2.1 Bauer多孔材料导热模型
4.2.2 Gibson多孔材料强度模型
4.3 理论应用
4.3.1 Bauer多孔材料导热模型改进
4.3.2 Gibson多孔材料强度模型改进
4.4 结果与讨论
4.4.1 定量化连续致密相和孔隙率对导热系数的影响
4.4.2 定量化连续致密相和孔结构对抗压强度的影响
4.5 本章小结
第五章 基于ANSYS Workbench对多孔砖保温性能的模拟
5.1 引言
5.2 理论基础
5.3 结果与讨论
5.4 本章小结
第六章 结论
6.1 论文内容总结
6.2 论文创新点
6.3 研究展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术专利和论文
本文编号：3748503
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