天然水硬性石灰（Natural hydraulic limes,簡(jiǎn)稱NHL）同時(shí)具有水硬性和氣硬性,其附著力強(qiáng)、透氣性好、自修復(fù)能力強(qiáng)、并具有很好的抗凍性和耐堿性等特點(diǎn),被認(rèn)為是一種節(jié)能、環(huán)保、綠色和可持續(xù)的無(wú)機(jī)膠凝材料。目前,國(guó)內(nèi)對(duì)NHL了解尚不充分,其制備工藝及應(yīng)用研究也未展開(kāi)。本論文選取國(guó)內(nèi)低品位高硅石灰石尾礦為原料,研究了NHL的制備工藝及性能。此外,為提高NHL的早期力學(xué)性能和耐久性,在NHL體系引入了Nano-SiO₂（NS）,研究了NS對(duì)NHL水化硬化、膠砂性能及硬化結(jié)構(gòu)的影響。首先,根據(jù)CaO-SiO₂二元相圖,研究了NHL生料的配合比設(shè)計(jì),并確定了NHL制備的工藝制度:燒成溫度1200℃,升溫速率10℃/min,保溫時(shí)間1 h;消化濕度為70±5%RH,消化時(shí)間為8天。上述制備的NHL可分別滿足NHL5、NHL3.5和NHL2標(biāo)準(zhǔn)要求。然后,將本研究所制備NHL與市售產(chǎn)品進(jìn)行了對(duì)比研究,發(fā)現(xiàn)市售NHL2與NHL5的主要礦物相分別為CaCO₃、C₂S、SiO₂、... 

【文章來(lái)源】：西南科技大學(xué)四川省

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

NHL的生產(chǎn)流程

西南科技大學(xué)碩士畢業(yè)論文2圖1-1NHL的生產(chǎn)流程N(yùn)HL早期強(qiáng)度來(lái)源于硅酸鹽的水化，因此原料中SiO2所占的比例決定了最終NHL的水硬性能。研究表明，為保證生產(chǎn)出達(dá)標(biāo)的NHL，用于生產(chǎn)NHL的泥土質(zhì)或者硅質(zhì)石灰石中活性SiO2的含量不能低于4%，如圖1-2所示[16]活性SiO2的含量決定了NHL的強(qiáng)度與等級(jí)，其含量越低NHL的凝結(jié)時(shí)間越長(zhǎng)，強(qiáng)度越低。從圖1-2中還可看出NHL與石灰和水泥的性能差別主要取決于活性SiO2的含量。NHL最終硅酸鈣的含量由礦物相SiO2與石灰石分解的CaO的反應(yīng)程度決定，這主要取決于活性SiO2與CaO的比例及煅燒溫度和時(shí)間。在煅燒后，需要用足夠的水將石灰熟化成氫氧化鈣[17]。這一步驟對(duì)最終產(chǎn)品的質(zhì)量至關(guān)重要，因?yàn)橛坞x石灰的含量應(yīng)盡可能低，同時(shí)必須避免水與硅酸鹽和鋁酸鹽的反應(yīng)，以保持水硬性能。圖1-2可溶硅的比例和相應(yīng)的水硬性特征關(guān)系圖[16]1.2.2應(yīng)用及研究進(jìn)展天然水硬性石灰最早出現(xiàn)在18世紀(jì)中期，當(dāng)時(shí)航海業(yè)發(fā)達(dá)的英國(guó)為減少海難事故的發(fā)生，需要用一種具有良好耐水性、耐蝕性及力學(xué)性能優(yōu)異的材料來(lái)建造燈塔。在經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)研究后，英國(guó)工程師J.Smeaton[18]在1756年對(duì)“石灰-火山灰-砂”這一體系進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，將含有少量粘土的石灰石進(jìn)行煅燒粉磨后所得到的粉末制成砂漿，其硬化后的耐水性、耐蝕性超越了當(dāng)時(shí)的羅馬砂漿，其力學(xué)性能也達(dá)到了要求，

行古文物的修復(fù)，21世紀(jì)初，美國(guó)將NHL石灰?guī)r及大理石質(zhì)的文物修復(fù)及保護(hù)上[3]。日本從2002年開(kāi)始引進(jìn)歐洲的NHL并將其主要應(yīng)用到民用工程中。在文物建筑保護(hù)方面，歐美和澳洲也大量應(yīng)用NHL。德國(guó)石質(zhì)文物研究所IFS從2006年開(kāi)始采用水硬性石灰注漿加固料以加固文物建筑的石砌體，并研究了不同配比的石灰注漿料的性能。在國(guó)內(nèi)從彭反三[23]博士首次詳細(xì)地介紹了NHL后，崔源聲[24]等也對(duì)NHL進(jìn)行了系統(tǒng)介紹并對(duì)其在文物保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用前景做了展望。從2006年開(kāi)始，為找到合適的用于文物修繕、加固的材料我國(guó)從德國(guó)引入NHL見(jiàn)圖1-3、圖1-4、圖1-5。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，修繕加固材料能夠提供一定的粘結(jié)強(qiáng)度，并且使用方便，污染小，可以用于花山巖畫(huà)開(kāi)裂巖體應(yīng)急保護(hù)的加固處理[5,6]。不僅如此，在我國(guó)許多的歷史文化悠久的城市中NHL也得到了大量的應(yīng)用，效果優(yōu)異[25]。圖1-3廣西花山巖畫(huà)加固修復(fù)采用NHL注射過(guò)程近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)NHL的性能影響因素也一直在研究。不同水硬性成分對(duì)其性能有不同的影響，將火山灰、瓷粉、白水泥、磚粉、偏高嶺土、焙燒過(guò)的粘土等[26,27]具有水硬性礦物的膠凝材料摻入NHL后發(fā)現(xiàn)在水化過(guò)程中的產(chǎn)物與NHL水化并無(wú)太大


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