作為典型的的大宗工業(yè)廢棄物,鋼渣、粉煤灰、脫硫石膏等大量的排放和堆存對環(huán)境帶來嚴重的危害。利用鋼渣、粉煤灰、脫硫石膏制備無機膠凝材料以替代部分水泥用于工業(yè)生產,不僅可以促進工業(yè)固廢的大規(guī)模處置,同時可以實現(xiàn)水泥減產降耗、節(jié)約成本等目的。本文采用超音速蒸汽粉碎機對粉煤灰和鋼渣進行超微粉磨,通過理論分析與實驗研究,探討了粉煤灰、鋼渣的超微粉化作用機理和其對膠凝材料的增強作用機制。同時選用所制備的鋼渣超微粉、粉煤灰超微粉為主要膠凝材料,脫硫石膏微粉作為輔助膠凝材料和活性激發(fā)劑,設計一種鋼渣-粉煤灰-脫硫石膏（SS-FA-DG）全固廢三元膠凝體系,對此膠凝體系的水化產物、反應機理、反應過程進行了重點研究。并通過養(yǎng)護條件優(yōu)化、強化碳化實驗,進一步提升了膠凝材料的力學性能。最后,在理論研究的基礎上,初步探索了SS-FA-DG全固廢三元膠凝體系在高性能免燒透水磚方面的工程應用。主要工作和結論如下:（1）對比研究了流化床粉煤灰（CFBFA）和煤粉爐粉煤灰（PCFA）在超微粉磨前后的特性變化。結果表明,粉煤灰的超微粉化不僅使得其比表面積的增加,而且導致了粉煤灰中硅鋁酸鹽礦物的結晶度和陰離子聚合度的降低。... 

【文章來源】：山西大學山西省

【文章頁數(shù)】：129 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

本課題研究的技術路線圖

鋼渣-粉煤灰-脫硫石膏復合膠凝體系的反應機制及應用研究18模具（圖2.1）中，在液壓機（TYA-2000）裝置上靜壓成型，成型壓力為20MPa，穩(wěn)壓時間2min。成型后的粉煤灰-水泥試塊被放入標準養(yǎng)護箱，在溫度為20℃，濕度為98％的條件下進行養(yǎng)護。分別測定試塊在養(yǎng)護3天、7天、28天的抗壓強度，抗壓強度測試方法參照“GBT17671-1999水泥膠砂強度檢驗方法”。根據(jù)標準“GB/T4111-2013”測定養(yǎng)護28天的4種粉煤灰-水泥試塊樣品的吸水率。圖2.1成型模具示意圖Fig.2.1theschematicofthemold2.1.3分析表征使用激光粒度測試儀（LSA,S/N42027,AnkersmidEyetech）分別測定超微粉磨前后兩種粉煤灰的粒度分布特性。測試條件為：采用無水乙醇作為分散介質；測試樣品與分散介質的比例為0.1mg:1ml；通過超聲裝置對樣品超聲分散10min后進行測試。依照標準《GB/T8074-2008》分別測定超微粉磨前后兩種粉煤灰的比表面積，測定方法為勃氏法。使用X射線衍射儀（XRD，D2PHASER，Bruker，CuKa靶源，電壓為30Kv，電流為10mA，以10°/min的速度掃描，掃描范圍在10-80°，步長為0.02°）測定四個粉煤灰樣品的礦物組成；采用掃描電子顯微鏡（SEM,JSM-670F，JEOL）測定四個粉煤灰樣品的微觀形貌。實驗樣品在測試前，其表面經(jīng)過噴金處理。采用傅立葉變換紅外光譜儀（FT-IR,PerkinElmer,Spectrum2）測定四個粉煤灰樣品的化學基團種類和分子鍵結構的變化。測試范圍為400-4000cm-1，連續(xù)掃描200次，樣品采用KBr壓片法制備而成。使用熱重分析儀（TGA，PerkinElmerPyris1）分別測定養(yǎng)護3天和28天粉煤灰-水泥試塊的熱失重特性，設定加熱速率為10℃/min，測試溫度范圍為

第二章粉煤灰的超微粉磨特性及對水泥膠凝體系的影響研究1950-800℃。分析儀使用氮氣用作吹掃氣體，流速為90ml/min，氣壓為0.1-0.2MPa。2.2結果與討論2.2.1粉煤灰超微粉的特性研究2.2.1.1粒度分度和比表面積圖2.2為O-CFBFA、O-PCFA、UF-CFBFA和UF-PCFA的粒徑分布曲線，表2.2列出了四種粉煤灰的粒徑特征參數(shù)和比表面積。由表2.2可以看出，O-CFBFA和O-PCFA的中位徑（D50）分別為30.50μm和39.72μm，比表面積分別為360m2/kg和310m2/kg。UF-CFBFA和UF-PCFA的D50分別為4.04μm和5.32μm，比表面積分別為660m2/kg和610m2/kg。實驗結果表明，粉煤灰的超微粉磨導致了粉煤灰的粒徑減小，比表面積增大。粉煤灰粒度的減少使得粉煤灰中大顆粒的數(shù)目降低，細小顆粒數(shù)目增加，從而提高了粉煤灰顆粒的潤滑作用和均化作用，利于顯現(xiàn)粉煤灰的物理活性。而粉煤灰的比表面積的增加，顯著增加了其在化學反應的有效接觸面積和反應過程中分子的有效碰撞頻率，加速粉煤灰的化學反應，利于顯現(xiàn)粉煤灰的化學活性。另外，表2.2數(shù)據(jù)表明，粉煤灰經(jīng)過超微粉磨后，粒徑分布的標準偏差（STD）由約15.8μm變?yōu)榧s3.4μm，這說明粉煤灰超微粉的粒度分布范圍更小，粉煤灰超微粉的性質較為穩(wěn)定，從而也保證了其制品性能的穩(wěn)定性。圖2.2粉煤灰的粒度分布曲線Fig.2.2Particlesizedistributioncurveofflyash

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本文編號：3521956