本文以堿式硫酸鎂水泥為基體材料,以稻草秸稈纖維作為增強材料,制備新型節(jié)能的輕質(zhì)水泥基復(fù)合材料。研究分析了稻草秸稈預(yù)處理、水泥基體摩爾比、稻草秸稈長度、稻草秸稈摻量和礦渣取代量對稻草纖維增強堿式硫酸鎂水泥材料的物理性能、力學(xué)性能和抗凍性能的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,通過正交試驗,按照復(fù)合材料各項性能的重要程度,分清了多個因素對復(fù)合材料性能影響程度的主次順序,并確定了復(fù)合材料的最佳配比設(shè)計。研究結(jié)果表明,采用NaOH溶液對稻草秸稈進行預(yù)處理,能有效萃取稻草中的水溶性物質(zhì)。預(yù)處理后秸稈由空心桿狀變成扁平狀,秸稈表面粗糙,減小萃取液對堿式硫酸鎂水泥的緩凝作用,降低了復(fù)合材料內(nèi)部的孔隙率,增強水泥基材料與稻草秸稈的界面粘合力。通過分析原材料組分對復(fù)合材料物理力學(xué)性能的影響發(fā)現(xiàn):水泥原料中MgO/MgSO_4/H_2O摩爾比為8/1/20,稻草秸稈纖維長度為15mm,復(fù)合材料韌性指數(shù)最高,同時具有較好的抗彎強度,但其他性能略有降低。隨著秸稈摻量增大,復(fù)合材料的抗彎強度逐漸降低,但摻量為5%~10%時,其韌性指數(shù)提高10%~20%。礦渣取代輕燒氧化鎂粉使得復(fù)合材料孔隙變大,結(jié)構(gòu)強度降低,復(fù)合材料韌性下降,但摻量為15%時,抗凍性能略有提升。根據(jù)正交試驗結(jié)果,確定了復(fù)合材料最佳配比設(shè)計,即采用質(zhì)量分數(shù)為2%的NaOH溶液對稻草預(yù)處理后,水泥原料中MgO/MgSO_4/H_2O摩爾比為8/1/20,礦渣取代量為0%,稻草秸稈摻量為10%,稻草秸稈長度為15mm。在此最優(yōu)配合比設(shè)計條件下,復(fù)合材料的體積密度為1.5 g/cm~3,吸水率為8.47%,抗彎破壞強度為21.28MPa,斷裂韌性指數(shù)為9.64,試樣在-20℃條件下經(jīng)過25次凍融循環(huán)后表面完好,且強度保留85%左右,充分達到預(yù)期設(shè)定指標值,從而論證了利用農(nóng)作物廢棄資源稻草秸稈增強堿式硫酸鎂水泥基材料制備輕質(zhì)復(fù)合材料的理論可行性和實際應(yīng)用價值。
【學(xué)位單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ172.1
【部分圖文】：

圖 2-3 稻草秸稈的外觀形貌Figure2-3 Appearance of straw stalk2.3試樣制備與養(yǎng)護2.3.1 主要儀器設(shè)備（1）電熱恒溫干燥箱：GZX-DH.600-BS-Ⅱ型，工作溫度 50℃~300℃，溫度顯示精度 0.1℃，控制精度為 0.1℃，上海躍進醫(yī)療器械廠生產(chǎn)。（2）電子天平：TP-A500 型，500g 可讀量程，0.01g 重復(fù)性誤差；MP51001型，5100g 最大量程，精確度 0.1g，上海恒平科學(xué)儀器有限公司。（3）電子數(shù)顯卡尺：B217-113 型，最大測量范圍 300mm，最大測速 1.5m/s，分度值為 0.01mm，哈爾濱量具刃具集團有限公司。（4）恒溫水浴鍋：KW 系列，工作溫度為室溫~100℃，控溫精度 0.5℃，上海必爾得儀器實業(yè)有限公司。（5）水泥凈漿攪拌機：NJ-160A 型，符合《GB/T3350.8-1989 水泥物理檢驗儀器水泥凈漿攪拌機》的技術(shù)指標，無錫建議儀器機械有限公司。

圖 2-4 試樣Figure2-4 The prepared tec2.4.2 拌合物工作性能測試（1）凝結(jié)時間的測定參照國家標準 GB/T 1346-2011《水檢驗方法》進行凝結(jié)時間測試操作，整沉至距離底板 4±1mm 時，水泥達到初面留下痕跡時，水泥等到終凝狀態(tài)。（2）流動度的測定參照國家標準 GB/T 2419-2005《水從材料開始加入溶液到試驗結(jié)束，試樣準確性，取漿體底面兩個相互垂直方向材料的流動度值。

哈爾濱理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文5 所示，每個齡期的測試都采用三個試樣，以保證結(jié)果的準確試時，先進行抗折試驗，然后將折斷且無其他破壞的試樣進行抗折強度、抗壓強度可直接讀取。在確定強度值時，應(yīng)取同組試，當出現(xiàn)某組值與平均值之差大于 10%，則去掉此值，取剩下為最終試驗結(jié)果，如果同組試樣出現(xiàn)兩個及以上數(shù)據(jù)無效，則效。

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本文編號：2810670