【摘要】：隨著“一帶一路”等國家戰(zhàn)略的提出,中國海外援建工程已突破3000個(gè)。以援非路橋建設(shè)為例,經(jīng)常遇到水化高膨脹土壤帶來的工程問題。典型膨脹土是黑棉土(BCS),此土“遇水膨脹、脫水收縮”,自由膨脹率在某些地區(qū)高達(dá)160%。本文針對(duì)肯尼亞內(nèi)羅畢擬建南環(huán)線公路路基BCS,首先通過礦物學(xué)分析,給出其粘土含量,獲取其高膨脹性原因;然后基于BCS,通過摻入當(dāng)?shù)氐呢S富資源——泡沫玄武巖,即火山灰,亦采用了吉林柳河玄武巖作為骨料,通過煅燒工藝,制取輕質(zhì)、高強(qiáng)泡沫陶瓷。本工藝為開發(fā)類似高粘土含量的膨脹土提供了一種解決方案。實(shí)驗(yàn)中首先對(duì)肯尼亞BCS進(jìn)行定向片X射線衍射衍射(XRD)分析,確定黑棉土粘土物相為綠脫石、蒙脫石、綠泥石和綠蒙混層礦物,XRD精掃圖譜可知其中非粘土礦物相主要為石英和長(zhǎng)石。針對(duì)黑棉土XRD精掃圖譜第一和第三特征峰,加以洛倫茲高斯分峰擬合,獲取各粘土礦物相含量。通過焦硫酸鈉熔融法分離了黑棉土中粘土與非粘土礦物,獲得兩者相對(duì)比例,分析可知,非粘土礦物相總含量約為19%。為驗(yàn)證這一結(jié)果的準(zhǔn)確性,對(duì)黑棉土原土進(jìn)行化學(xué)全巖分析、微區(qū)電子探針分析(EPMA),并測(cè)定BCS陽離子交換量(CEC)、燒失量等數(shù)據(jù),結(jié)合文獻(xiàn)中各礦物相的物化數(shù)據(jù),建立回歸方程組,基于氧化物組分(SiO_2、Al_2O_3、Fe_2O_3等主要含量)以及CEC、燒失量的線性擬合,獲取黑棉土各礦物相含量為17.3%,蒙脫石10.9%,綠泥石21.7%,綠蒙混層礦物31.9%,石英10.18%,長(zhǎng)石8.36%,上述兩種方法的礦物含量分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合的很好,故本論文提供了內(nèi)羅畢南環(huán)線BCS的定量化礦物學(xué)數(shù)據(jù)。以黑棉土為原料,摻雜泡沫玄武巖,利用燒結(jié)法制備泡沫陶瓷。研究發(fā)現(xiàn),碳酸鈣為發(fā)泡劑,氫氧化鈉為助熔劑,水玻璃為粘結(jié)劑,最優(yōu)原料配比為黑棉土:玄武巖=7:3,碳酸鈣加入量為0.2wt%,氫氧化鈉加入量為13wt%,水玻璃加入量為15wt%,燒結(jié)溫度為850°C,保溫30min,可制得泡沫陶瓷制品。其各項(xiàng)物理性質(zhì)分別為,導(dǎo)熱系數(shù)0.057W/(mk),抗壓強(qiáng)度1.89MPa,體積密度為0.57g/cm~3,顯氣孔率為74.2%,吸水率為16.8%。各項(xiàng)性能均達(dá)到相應(yīng)國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T33500-2017,L型、ASTM C552-14,Grade24、JC/T 647-2014,最優(yōu)級(jí))。XRD分析發(fā)現(xiàn),燒結(jié)后晶相只有單一霞石物相,SEM和偏光顯微分析顯示產(chǎn)品內(nèi)部孔道結(jié)構(gòu)均勻,孔壁相對(duì)較厚,孔徑約為1~2μm。
【圖文】：

規(guī)模均勻的微波磁場(chǎng)及如何獲得具體原材料所對(duì)應(yīng)的具為困難。燒結(jié)法制備泡沫陶瓷發(fā)泡機(jī)理瓷通過發(fā)泡劑造孔機(jī)理為：加熱樣品前驅(qū)體至軟化狀態(tài)，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氣體，在氣體析出時(shí)被熔融態(tài)原料包裹融態(tài)原料粘度降低，析出的氣體聚集使氣體壓力增大，當(dāng)面張力時(shí)，前驅(qū)體熔融態(tài)內(nèi)開始產(chǎn)生氣泡，隨著時(shí)間推移低，氣體的析出繼續(xù)增多，氣泡內(nèi)部壓力繼續(xù)增大，因此相應(yīng)變薄，一定的保溫時(shí)間后冷卻，熔融態(tài)表面張力、粘平衡，生成穩(wěn)定的孔道結(jié)構(gòu)。氣體發(fā)泡示意圖如 1.1 所示部氣泡結(jié)構(gòu)及分布需控制析出氣體的體積、表面張力、熔融保溫時(shí)間。

32圖 3.8 (a) 內(nèi)羅畢黑棉土塊任意截面薄片偏光顯微分析圖像，，(b-f) 不同特征探點(diǎn)背散射圖（點(diǎn) 1#，2#，4#，6#和 7#見圖 3.8a）Figure 3.8 (a) A polarized light micrograph of an arbitrary cross-section of NiarobiBCS presenting different phases, (b-f) The topography of different micro-areas(points 1#, 2#, 4#, 6# and 7# shown in figure 3a) captured by a backscattering cameralinked to the EMPA
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ174.6

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 張劍波;吳勇生;;泡沫玻璃的研究進(jìn)展[J];中國資源綜合利用;2010年04期

本文編號(hào)：2624254