本文選題：粉煤灰 + 地聚合物�。� 參考：《南京大學(xué)》2013年碩士論文

【摘要】：多年來(lái),我國(guó)80%以上的保溫材料都使用了一些易燃材料,這些易燃材料的使用,導(dǎo)致了嚴(yán)重的生命和財(cái)產(chǎn)損失。地聚合物是一種“綠色”的無(wú)機(jī)膠凝材料,擁有優(yōu)異的力學(xué)性能以及耐高溫性能。將粉煤灰基地聚合物材料應(yīng)用到保溫領(lǐng)域,將會(huì)有有機(jī)保溫材料不可比擬的優(yōu)勢(shì),同時(shí)也將是大量綜合利用工業(yè)廢物粉煤灰的一個(gè)有效途徑。為了提高粉煤灰的綜合利用效率,開發(fā)適用于中西部地區(qū)的粉煤灰利用技術(shù),研發(fā)高附加值的粉煤灰基輕質(zhì)防火保溫材料,本論文以神華電廠的粉煤灰為原料,以地聚合化反應(yīng)為基礎(chǔ),分別通過(guò)物理發(fā)泡、鋁粉發(fā)泡的方法制備了粉煤灰基地質(zhì)聚合物輕質(zhì)防火保溫材料,探索了不同的制備工藝參數(shù),并對(duì)優(yōu)化后的發(fā)泡磚進(jìn)行了微觀特性表征和宏觀性能測(cè)試。具體內(nèi)容如下：首先,利用X射線熒光光譜(XRF)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)和激光粒度分析儀等手段對(duì)神華電廠粉煤灰的理化性質(zhì)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,粉煤灰主要成分是硅鋁的氧化物,SiO2+Al2O378%, CaO的含量為8.89%,屬于低鈣灰,燒失量較低；粉煤灰由很多粒徑大小不一的球形玻璃珠體組成,并含有少量珠鏈體和海綿狀玻璃渣；D50=20.70 μm,比表面積大,為1.38 m2/g。這些都表明該粉煤灰具有較高的活性,可用于制備后續(xù)的地聚合物材料。在此基礎(chǔ)上,初步探索了采用物理發(fā)泡法(僅使用發(fā)泡劑不使用外加劑、常溫常壓反應(yīng)及養(yǎng)護(hù)的條件下)制備粉煤灰基地聚合物輕質(zhì)材料的可行性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,制備的最優(yōu)液固比為0.45；攪拌過(guò)程中應(yīng)先制備地聚合物漿體,再添加泡沫。通過(guò)調(diào)節(jié)泡沫的投加量,可以有效調(diào)節(jié)材料的密度。當(dāng)泡沫投加量為3.3 L泡沫/1 kg灰時(shí),發(fā)泡材料的干密度最小,為287.89 kg/m3。材料平均孔徑為0.19mm,孔徑較小,分布均一。本論文同時(shí)探索了采用鋁粉發(fā)泡法制備粉煤灰基地聚合物輕質(zhì)材料的工藝,通過(guò)單因素分析的方法,研究了鋁粉摻量、液固比、水玻璃模數(shù)、攪拌時(shí)間和堿激發(fā)劑摻水率等因素對(duì)于材料性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)液固比為0.475、Al粉摻量為2‰、水玻璃模數(shù)為1.4M、攪拌時(shí)間為10 min和堿激發(fā)劑中的摻水率為20%時(shí),制備的輕質(zhì)發(fā)泡材料孔徑分布均勻,干密度較小(為610 kg/m3),抗壓強(qiáng)度好。最后,為了評(píng)價(jià)材料的應(yīng)用價(jià)值,對(duì)鋁粉發(fā)泡法制備的粉煤灰基地聚物輕質(zhì)材料進(jìn)行了微觀特性的表征和宏觀性能的分析。通過(guò)微觀性能表征可知,制備的材料具有地聚合物的膠凝形貌,其內(nèi)部由于鋁粉發(fā)泡而產(chǎn)生了孔洞；XRD分析與紅外分析共同證實(shí),所制備輕質(zhì)材料的主體是地聚合物。宏觀性能方面,所制備材料具有較好的力學(xué)強(qiáng)度,經(jīng)養(yǎng)護(hù)3天、7天和28天后的抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到0.58、0.66和1.17 MPa；該材料還具有良好的耐高溫性能,經(jīng)800℃煅燒2h后仍然保持完好的外觀形貌,沒(méi)有破損或開裂的跡象,并且煅燒后的抗壓強(qiáng)度比煅燒前稍有提高,達(dá)到了1.29 MPa；制備材料的密度在500～650 kg/m3范圍內(nèi),其導(dǎo)熱系數(shù)在0.08～0.11 W/m.K之間,這優(yōu)于市場(chǎng)常見(jiàn)的發(fā)泡水泥材料(其導(dǎo)熱系數(shù)為0.18 W/m·K)。成本方面,本課題制備的材料生產(chǎn)成本約為132.4～168.6元／立方,較市場(chǎng)上的水泥保溫板生產(chǎn)成本(200元以上)更低。綜上所述,利用神華電廠的粉煤灰,分別采用物理發(fā)泡和鋁粉發(fā)泡的方法,以地聚合化反應(yīng)為基礎(chǔ),可以制備粉煤灰基地聚合物輕質(zhì)防火保溫材料。制備的材料不僅具有優(yōu)異的力學(xué)性能,還有良好的保溫性能,且生產(chǎn)成本也比市場(chǎng)常見(jiàn)的保溫材料更低,在防火保溫領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
[Abstract]:In order to improve the comprehensive utilization efficiency of fly ash and to develop high value - added fly ash - based lightweight fire - insulation material , this paper studied the physical and chemical properties of fly ash base polymer light fireproof thermal insulation material by physical foaming and aluminum powder foaming .
the fly ash is composed of a plurality of spherical glass beads with large particle size and small size , and contains a small amount of pearlite and sponge glass slag ;
The results show that the optimum liquid - solid ratio is 0.45 ;
The results show that when the foam dosage is 3 . 3 L of foam / 1 kg ash , the density of the material can be effectively adjusted . When the foam dosage is 3 . 3 L / 1 kg ash , the density of the foamed material is 287.89 kg / m3 . The average pore size of the material is 0 . 19 mm , the pore size is smaller and the distribution is uniform .
XRD analysis and IR analysis showed that the main body of the prepared light material was the ground polymer . The prepared material had better mechanical strength , and the compressive strength after curing for 3 days , 7 days and 28 days respectively reached 0.58 , 0.66 and 1.17 MPa , respectively .
The material also has good high - temperature resistance , and after calcination at 800 DEG C for 2 hours , the material still keeps good appearance appearance , does not show signs of breakage or cracking , and the compressive strength after calcination is slightly improved than that before calcination , and reaches 1.29 MPa ;
The density of the prepared materials is in the range of 500 - 650 kg / m3 , and the thermal conductivity is between 0.08 and 0.11 W / m.K , which is superior to the common foaming cement material in the market ( the thermal conductivity coefficient is 0.18 W / m 路 K ) . In conclusion , using fly ash of Shenghua Power Plant , the production cost of cement insulation board is lower than that in the market ( more than 200 yuan ) . According to the above , using fly ash of Shenghua Power Plant , using the method of physical foaming and aluminum powder foaming respectively , can prepare the light fireproof thermal insulation material of the fly ash base polymer . The prepared material not only has excellent mechanical property , but also has good thermal insulation performance , and the production cost is lower than that of the common thermal insulation material in the market , and has wide application prospect in the field of fire protection and insulation .

【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TU551;X773

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1893294