本文關(guān)鍵詞：稻殼灰制備水玻璃及其對粉煤灰活性的激發(fā)效果研究

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【摘要】：作為一種極具發(fā)展?jié)摿Φ木G色膠凝材料,粉煤灰地質(zhì)聚合物已經(jīng)成為新世紀(jì)研究的熱點,本文以激發(fā)劑的選擇為突破口,研究了稻殼灰制備水玻璃的最佳工藝和其對不同粉煤灰的激發(fā)效果,分析了不同模數(shù)水玻璃的結(jié)構(gòu)特征,考察了氧化鈣含量和養(yǎng)護條件對粉煤灰活性的影響,并采用SEM、FTIR、NMR、XRD等現(xiàn)代分析方法對試樣進行了表征,探索了水玻璃制備粉煤灰地質(zhì)聚合物的反應(yīng)機理。以稻殼灰為原料制備水玻璃(鈉水玻璃、鉀水玻璃),研究了堿液濃度、反應(yīng)時間、固液比三個工藝參數(shù)對水玻璃模數(shù)和二氧化硅溶出率的影響。研究發(fā)現(xiàn):稻殼灰制備鈉水玻璃的最佳工藝為Na OH濃度8mol/L、固液比為1g:2.5m L、溶煮時間3h;稻殼灰制備鉀水玻璃的最佳工藝條件是KOH濃度為10mol/L,固液比為1g:2.5m L,反應(yīng)時間為5h。并且,稻殼灰中的Si O2在Na OH溶液中的溶出率更高。以稻殼灰制取的鈉水玻璃、鉀水玻璃為激發(fā)劑制備粉煤灰地質(zhì)聚合物,研究了水玻璃種類、水玻璃模數(shù)、水玻璃摻量、水玻璃固含量等因素對粉煤灰地質(zhì)聚合物抗壓強度的影響。研究發(fā)現(xiàn):以稻殼灰制備的鈉水玻璃為激發(fā)劑制備粉煤灰地質(zhì)聚合物,水玻璃模數(shù)為1.1、摻量為33%、固含量為34%時,激發(fā)效果最佳;以稻殼灰制備的鉀水玻璃為激發(fā)劑制備粉煤灰地質(zhì)聚合物,水玻璃模數(shù)為1.2、摻量為47%、固含量為38%時,激發(fā)效果最佳。研究了養(yǎng)護條件對粉煤灰活性的影響,研究發(fā)現(xiàn):低溫養(yǎng)護時,粉煤灰中聚合度較高的硅鋁玻璃體很難解聚,活性較難激發(fā),試樣強度較低。隨著養(yǎng)護溫度的升高,玻璃體較為容易地解聚為單聚體和雙聚體,促進了粉煤灰活性的激活。研究了粉煤灰中Ca O的含量和存在形式對其活性的影響,研究發(fā)現(xiàn):Ca O含量較低時,玻璃體聚合度較高,玻璃體較難破壞,粉煤灰活性較低;Ca O含量較高時,玻璃體聚合度降低,玻璃體解聚難度降低,活性激發(fā)較為容易,因此,Ca O含量高的粉煤灰膠砂試樣抗壓強度較高。當(dāng)粉煤灰中的Ca O較多以游離態(tài)存在時,易形成具有膨脹性的Ca(OH)2,導(dǎo)致體積安定性不良,試樣抗壓強度較低。進行了不同模數(shù)水玻璃的FTIR和NMR分析,發(fā)現(xiàn)水玻璃模數(shù)較低時,水玻璃中硅氧四面體的聚合程度較低,有利于凝膠體的形成,因此低模數(shù)的水玻璃(1.0~1.4)對粉煤灰的激發(fā)效果較好。此外,結(jié)合粉煤灰膠砂試樣的微觀形貌,分析了水玻璃制備粉煤灰地質(zhì)聚合物的反應(yīng)機理,反應(yīng)機理分為水玻璃水解、玻璃體解聚、縮聚硬化三個階段:水玻璃水解釋放出大量OH-,并生成活性Si(OH)4;在OH-作用下,Si-O-Al、Si-O-Si、Al-O-Si等鍵斷裂,聚合度較高的硅鋁玻璃體解聚成低聚的[Si O4]與[Al O4]單體;低聚[Si O4]與[Al O4]單體縮聚形成凝膠,最終形成硅氧和鋁氧四面體相互交錯連接的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的地質(zhì)聚合物。
【關(guān)鍵詞】：稻殼灰 水玻璃 粉煤灰 地質(zhì)聚合物 反應(yīng)機理
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ536.4;TQ177
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-24
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究意義11
• 1.2 稻殼灰制備水玻璃的研究進展11-14
• 1.2.1 稻殼灰的組成和結(jié)構(gòu)11-12
• 1.2.2 稻殼灰的利用現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 水玻璃制備方法13-14
• 1.3 水玻璃激發(fā)粉煤灰膠凝材料的研究進展14-21
• 1.3.1 粉煤灰概況14-15
• 1.3.2 粉煤灰的活性15-16
• 1.3.3 粉煤灰活性激發(fā)方法16-19
• 1.3.4 粉煤灰活性激發(fā)機理19-21
• 1.3.5 目前存在的問題21
• 1.4 研究目的及研究內(nèi)容21-24
• 1.4.1 課題研究目的21
• 1.4.2 課題研究內(nèi)容21-24
• 2 試驗方案設(shè)計24-34
• 2.1 試驗原料及分析24-26
• 2.1.1 稻殼灰24
• 2.1.2 粉煤灰24-26
• 2.1.3 試驗方法26
• 2.2 稻殼灰基水玻璃的制備及性能測試26-30
• 2.2.1 稻殼灰基水玻璃的制備26-27
• 2.2.2 水玻璃模數(shù)的測定27-30
• 2.2.3 二氧化硅溶出率的測定30
• 2.3 粉煤灰活性的激發(fā)30-34
• 2.3.1 水玻璃制備粉煤灰地質(zhì)聚合物30-31
• 2.3.2 樣品的表征31-34
• 3 工藝參數(shù)對水玻璃性能的影響34-41
• 3.1 堿液濃度對二氧化硅溶出率和水玻璃模數(shù)的影響34-36
• 3.1.1 NaOH濃度對SiO_2溶出率和鈉水玻璃模數(shù)的影響34-35
• 3.1.2 KOH濃度對SiO_2溶出率和鉀水玻璃模數(shù)的影響35-36
• 3.2 反應(yīng)時間對二氧化硅溶出率和水玻璃模數(shù)的影響36-37
• 3.2.1 反應(yīng)時間對SiO_2溶出率和鈉水玻璃模數(shù)的影響36
• 3.2.2 反應(yīng)時間對SiO_2溶出率和鉀水玻璃模數(shù)的影響36-37
• 3.3 固液比對二氧化硅溶出率和水玻璃模數(shù)的影響37-39
• 3.3.1 固液比對SiO_2溶出率和鈉水玻璃模數(shù)的影響37-38
• 3.3.2 固液比對SiO_2溶出率和鉀水玻璃模數(shù)的影響38-39
• 3.4 稻殼灰制備鈉水玻璃和鉀水玻璃最佳工藝對比39-41
• 4 粉煤灰地質(zhì)聚合物的制備41-52
• 4.1 鈉水玻璃為激發(fā)劑制備粉煤灰地質(zhì)聚合物41-44
• 4.1.1 鈉水玻璃模數(shù)對粉煤灰活性的影響41-43
• 4.1.2 鈉水玻璃摻量對粉煤灰活性的影響43
• 4.1.3 鈉水玻璃固含量對粉煤灰活性的影響43-44
• 4.2 鉀水玻璃為激發(fā)劑制備粉煤灰地質(zhì)聚合物44-47
• 4.2.1 鉀水玻璃模數(shù)對粉煤灰活性的影響44-46
• 4.2.2 鉀水玻璃摻量對粉煤灰活性激發(fā)的影響46
• 4.2.3 鉀水玻璃固含量對粉煤灰活性激發(fā)的影響46-47
• 4.3 鈉水玻璃與鉀水玻璃激發(fā)效果對比47-48
• 4.4 氧化鈣對粉煤灰活性的影響48-50
• 4.5 養(yǎng)護條件對粉煤灰活性的影響50-52
• 5 水玻璃激發(fā)粉煤灰地質(zhì)聚合物反應(yīng)機理探討52-60
• 5.1 不同模數(shù)水玻璃的FTIR分析52
• 5.2 不同模數(shù)水玻璃的核磁共振分析52-54
• 5.3 水玻璃制備粉煤灰地質(zhì)聚合物的微觀形貌分析54-58
• 5.3.1 不同齡期水化產(chǎn)物的微觀形貌54-56
• 5.3.2 不同激發(fā)劑制備粉煤灰地質(zhì)聚合物 28d水化產(chǎn)物的微觀形貌56-58
• 5.4 水玻璃制備粉煤灰地質(zhì)聚合物的反應(yīng)機理58-60
• 6 結(jié)論與展望60-62
• 6.1 結(jié)論60-61
• 6.2 展望61-62
• 參考文獻62-66
• 研究生期間發(fā)表論文情況66-68
• 致謝68

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本文編號：858168