【摘要】：隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步,生態(tài)文明建設(shè)的重要性日益凸顯,高效安全地利用工業(yè)廢棄物并獲得較高的社會(huì)效益、生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益,己經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志。在鋼廠脫硫治理工程的廣泛實(shí)施后,土地占用、二次污染等環(huán)境壓力使得脫硫灰的研究利用變得更加緊迫。此外,傳統(tǒng)的水泥工業(yè)資源消耗和污染嚴(yán)重,基礎(chǔ)建設(shè)對(duì)膠凝材料的巨大需求量使堿激發(fā)膠凝材料這類節(jié)能利廢、更具潛力的材料成為了研究熱點(diǎn)。高鈣脫硫灰可以作為膠凝材料中的鈣質(zhì)原料,且含有未反應(yīng)完全的氫氧化鈣,可以替代部分堿激發(fā)所需的激發(fā)劑,復(fù)合激發(fā)基材的潛在活性。為此,本文擬利用高鈣脫硫灰的特點(diǎn),結(jié)合礦粉、鋼渣等鋼廠大宗工業(yè)廢棄物,探索制備大摻量高鈣脫硫灰堿激發(fā)膠凝材料并應(yīng)用于強(qiáng)度適宜、性能優(yōu)良、環(huán)保節(jié)能、成本較低的干混砌筑砂漿開發(fā)。由于不同工藝的副產(chǎn)物在理化性能上存在較大差異,本文首先對(duì)特定來(lái)源的高鈣脫硫灰、礦粉、鋼渣等工業(yè)廢棄物的化學(xué)成分、物理特性和微觀結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了詳細(xì)的表征,在此基礎(chǔ)上分析討論其用于制備堿激發(fā)膠凝材料的可行性。繼而進(jìn)行了系列探索性實(shí)驗(yàn),分析了水泥、堿激發(fā)劑等對(duì)膠凝材料性能的影響,確定了以高鈣脫硫灰、礦粉、鋼渣、水泥和碳酸鈉為主要組分的膠凝材料體系。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)分析了各因素對(duì)膠凝材料性能的影響,結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)因素對(duì)強(qiáng)度的影響程度由大到小為鋼渣摻量、水泥和激發(fā)劑質(zhì)量比、水泥和激發(fā)劑摻量、脫硫灰和礦粉質(zhì)量比。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)確定該堿激發(fā)膠凝材料的較優(yōu)配合比為脫硫灰37.5%、礦粉37.5%、鋼渣10%、水泥11.25%、激發(fā)劑3.75%,所制備的膠凝材料各項(xiàng)性能均達(dá)到現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)XRD、SEM、EDS等微觀表征方法探索其反應(yīng)機(jī)理,分析表明,在該膠凝材料的反應(yīng)過(guò)程中,鋁硅酸鹽聚合反應(yīng)與水泥水化反應(yīng)疊加,反應(yīng)產(chǎn)物相互補(bǔ)充、交織,逐步填充密實(shí)顆粒間的間隙,提高了材料的致密度和各項(xiàng)性能。在此基礎(chǔ)上,按照較優(yōu)配比制備膠凝材料,以天然河砂為骨料,制備了系列符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的干混砌筑砂漿,具備較好的工作性能、力學(xué)性能、成本優(yōu)勢(shì),具有應(yīng)用于實(shí)際工程的可行性。
【圖文】：

是一種既能成為網(wǎng)絡(luò)形成體，又能成為網(wǎng)絡(luò)改變體的元素。當(dāng)它成為體時(shí)，配位數(shù)為 4，成為網(wǎng)絡(luò)改變體時(shí)，配位數(shù)為 6，中間體與氧原子約為 210~335kJ/mol。礦粉中各氧化物的單鍵強(qiáng)度如表 1.5 所示。表 1.5 礦粉玻璃體中各氧化物的單鍵強(qiáng)度[ 3 9 ]MxOy中的 M Si Al Al Ca M價(jià)數(shù) 4 3 3 2 配位數(shù) 4 4 6 8 O 單鍵強(qiáng)度（kJ/mol） 25~36 16.75~25.12 12.68~15.79 7.66 8由表 1.5 可知，Si4+是網(wǎng)絡(luò)形成體，Na+、K+、Ca2+是玻璃體中的網(wǎng)絡(luò)Al、Mg 是典型的中間體。礦粉是以 Si4+與 O2-所組成的 SiO44-四面體構(gòu)單元，再以 SiO44-之間的“橋氧”連接而成的空間網(wǎng)絡(luò)，而四配位的lO45-四面體的形式參入網(wǎng)絡(luò)。Ca2+、Mg2+及六配位的 Al3+等網(wǎng)絡(luò)改變絡(luò)結(jié)構(gòu)之外，又以一定的配位狀態(tài)分布于網(wǎng)絡(luò)中，如圖 1.1 所示。

圖 2.1 水泥凈漿攪拌機(jī) 圖 2.2 恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱1.2.3 強(qiáng)度的測(cè)定試件強(qiáng)度的測(cè)定參照標(biāo)準(zhǔn)《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO 法)》（G671-1999）[98]。從養(yǎng)護(hù)箱中取出達(dá)到規(guī)定齡期的每個(gè)配比各 3 個(gè)試件，測(cè)將試件放在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)（圖 2.3）的墊板上，試件的承壓面應(yīng)與成型時(shí)的垂直，試件中心應(yīng)與墊板中心對(duì)準(zhǔn)，調(diào)整上壓板的高度，使其與試件上表勻地輕度接觸。啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，，加載速率為 0.25kN/s，當(dāng)試件破壞時(shí)，停止，記錄破壞荷載�？箟簭�(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算：FRA= （ 2.中：R 為抗壓強(qiáng)度（MPa）F 為破壞荷載（kN）A 為承壓面積（mm2）
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU526

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本文編號(hào)：2608935