【摘要】：開發(fā)鹽湖鎂資源已引起政府高度重視,已成為科研、投資者的熱點。青海察爾汗鹽湖的鎂資源品位高、儲量大、雜質(zhì)含量低、易于開采,是生產(chǎn)氯氧鎂水泥制品的理想原料。氯氧鎂水泥(Magnesium Oxychloride Cement,MOC)是以一定濃度氯化鎂溶液拌合輕燒氧化鎂粉而形成的氣硬性膠凝材料,由于它具有凝固體質(zhì)密、強(qiáng)度高、抗鹽堿性能好、快速固化、以及易養(yǎng)護(hù)等優(yōu)點,在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。利用鹽湖副產(chǎn)氯化鎂制作成MOC泡沫混凝土材料,不僅能將大宗氯化鎂直接應(yīng)用于建材領(lǐng)域,實現(xiàn)資源的綜合利用,而且資源的就近利用可突顯經(jīng)濟(jì)價值,是一種在農(nóng)牧區(qū)易推廣且可行的途徑。尤其在青海地區(qū)發(fā)展MOC泡沫混凝土研究與應(yīng)用具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會等諸多效益。因此,本文以MOC泡沫混凝土的設(shè)計制備及應(yīng)用為研究方向,對其性能改善方法、形成條件、材料配合比的計算模型等基礎(chǔ)問題做了系統(tǒng)的研究,并將研究成果展現(xiàn)于高寒地區(qū)的實際應(yīng)用中,為MOC泡沫混泥土在高寒地區(qū)的生產(chǎn)、工程應(yīng)用提供理論指導(dǎo)和現(xiàn)實方法。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:1)研究了粉煤灰+磷酸+納米二氧化硅對MOC抗水性能的影響。通過納米二氧化硅、磷酸、粉煤灰等改性劑的不同摻雜方式對MOC材料凝固時間、水化放熱過程、抗壓強(qiáng)度、耐水性、熱穩(wěn)定性、水化產(chǎn)物和微觀形貌的影響研究,發(fā)現(xiàn)單獨摻入工業(yè)級粉煤灰或納米二氧化硅不能提高M(jìn)OC的軟化系數(shù),磷酸+粉煤灰的摻入能夠大幅度提高M(jìn)OC的軟化系數(shù),而在磷酸+粉煤灰摻入的基礎(chǔ)上加入納米二氧化硅進(jìn)一步提高了MOC基體的抗水性。同時,將粉煤灰+磷酸+納米二氧化硅和粉煤灰+磷酸兩種摻入方式在MOC泡沫混凝土體系中進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:兩種摻入方式改善了MOC泡沫混凝土的抗水性,28 d強(qiáng)度保留系數(shù)至少能達(dá)到75%以上,能夠滿足MOC泡沫混凝土在基本應(yīng)用中的要求。2)討論了發(fā)泡方式對MOC泡沫混凝土的影響因素,同時分析了不同發(fā)泡劑對MOC泡沫混凝土孔結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、容重、溶蝕性及形成機(jī)理等的影響。結(jié)果表明:化學(xué)發(fā)泡方式獲得的MOC混凝土呈現(xiàn)上下層氣孔大小不均的現(xiàn)象,而物理發(fā)泡方式獲得的MOC混凝土氣孔較均勻更適合于MOC材料的應(yīng)用。物理發(fā)泡劑中動物蛋白類發(fā)泡劑獲得的MOC泡沫混凝土無論是力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性還是抗水性能(材料基體的致密度)都表現(xiàn)良好。同時,結(jié)合物理發(fā)泡劑,通過MOC混凝土中泡沫的不同摻入方式研究了伴摻苛性白云石粉MOC泡沫混凝土容重、抗壓強(qiáng)度及導(dǎo)熱系數(shù)的關(guān)系。結(jié)果表明:苛性白云石粉和輕燒氧化鎂粉配合比為3:1、4:1和2:1時MOC泡沫混凝土制品的性質(zhì)比較相近,物理性能也較為穩(wěn)定。其中原料配比為4:1時可在保證質(zhì)量的同時兼顧MOC泡沫混凝土的經(jīng)濟(jì)性。3)通過對鹽湖水氯鎂石在水中的物理性能研究,得出溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與波美度的恒定差,并根據(jù)恒定差對傳統(tǒng)的計算方法進(jìn)行了改進(jìn),建立了簡化的MOC鹵水用量的計算模型。在此基礎(chǔ)上,建立了MOC泡沫混凝土的水灰比計算模型,根據(jù)模型計算出MOC泡沫混凝土的自由水用量、調(diào)節(jié)水用量,并結(jié)合實驗,確定出最佳水灰比和摻入改性劑后的最佳水灰比。4)基于前面的研究,對不同強(qiáng)度等級的MOC泡沫混凝土進(jìn)行了實例計算,結(jié)果顯示:設(shè)計值與實驗結(jié)果一致。同時,將計算結(jié)果用于大體積MOC泡沫混凝土的生產(chǎn)和應(yīng)用。對大體積MOC泡沫混凝土制備中出現(xiàn)的開裂、粉化現(xiàn)象進(jìn)行了解析和改善。結(jié)果表明:開裂、粉化現(xiàn)象是MOC泡沫混凝土內(nèi)部較大的溫度梯度造成的,通過改變氧化鎂活性摻量和抑制外部環(huán)境溫度對泡沫混凝土內(nèi)部的沖擊,提高了大體積MOC泡沫混凝土的成品率。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院青海鹽湖研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU528.2
【圖文】：

圖 1.1 鎂資源綜合利用示意圖Fig. 1.1 The schematic diagram for comprehensive utilization of magnesium resources1.2.2 MOC 泡沫混凝土的應(yīng)用背景

圖 2.1 輕燒氧化鎂的 XRD 圖譜ig. 2.1 The XRD pattern of the light-burnt magne表 2.1 輕燒氧化鎂化學(xué)組成

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2730553