废玻璃钢纤维增强粘结砂浆的研究

摘要

废玻璃钢是一种区域性工业废弃物，如果处理不当会严重污染环境。因此，科学合理的处置势在必行。在众多的处理处置方法中，资源化是首选。本文以水泥做胶结材料，废玻璃钢粉体取代部分河砂，废玻璃钢纤维作为增强材料，添加聚合物制备了一种高性能的粘结砂浆，实现物尽其用。
　　首先，考察了废玻璃钢纤维掺量、废玻璃钢粉体、聚合物的种类及掺量、灰砂比对砂浆粘结性能的影响，确定各因素适宜范围。在此基础上，以灰砂比、聚合物掺量、废玻璃钢粉体、废玻璃钢纤维为主要影响因素，采用响应面法进行配方优化设计，得到粘结砂浆的优化工艺条件。粘结砂浆的初步优化物料配比为:灰砂比1∶2，聚合物掺量8％（以水泥质量计），废玻璃钢纤维掺量6％（以水泥质量计），粉体掺量9％（以水泥质量计）。利用Design-expert8.0软件拟合的数学模型预测砂浆粘结强度，与实验值吻合。产品粘结强度满足JCT547-2005《陶瓷墙地砖胶结剂》要求。
　　其次，对上述粘结砂浆配方和工艺进一步调优，提高产品性能，拓展应用范围。一是在体系中掺入硅粉，用于改善纤维分散性能，进而提高粘结强度。二是利用改性剂对废玻璃钢纤维进行表面改性，旨在改善纤维与砂浆基体之间的亲和力。对不同种类的改性剂及掺量进行筛选，确定适宜的改性剂和掺量。与改性前砂浆试样相比，VAE聚合物对纤维表面进行处理和硅灰协同改性的粘结砂浆的粘结强度和抗渗压力分别提高了6.2％和43.75％，开裂指数和导热系数分别下降了74.12％和56.86％。
　　最后，采用SEM手段对废玻璃钢纤维增强粘结砂浆的微观形貌进行了观察，分析了废玻璃钢纤维对砂浆的增强机制。结果表明，聚合物乳液的掺入可在水泥水化物与骨料、废玻璃钢纤维之间形成聚合物薄膜，使骨料和水泥浆体间的微裂纹减少。加之多种材料的协同组合作用，减少了收缩裂缝，进而提高了砂浆的粘结性能和防水性能。
　　总之，本研究利用不同材料的协同组合效应，开发了一种低廉价、高性能、多功能的粘结砂浆，同时，也为废玻璃钢的合理处置找到一条有效途径。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景

1．2 废玻璃钢资源化利用技术现状

1．2．1 能量回收

1．2．2 化学回收

1．2．3 物理回收

1．2．4 综合回收

1．3 废玻璃钢纤维增强混凝土及砂浆领域相关技术研究进展

1．4．1 研究课题的提出

1．4．2 研究目的

1．4．3 研究内容

第2章 实验部分

2．1 主要原材料

2．1．1 普通硅酸盐水泥

2．1．2 河砂

2．1．3 聚合物

2．1．4 废玻璃钢

2．1．5 硅灰

2．1．6 保水剂

2．1．7 偶联剂

2．1．8 水

2．2 实验仪器

2．3 砂浆性能检测方法

2．3．1 骨料模数的测定

2．3．2 砂浆抗压强度和抗折强度测试

2．3．3 砂浆抗渗压力测试

2．3．4 导热系数的测定

2．3．5 抗裂性能的测试

2．3．6 粘接砂浆试件制备与测试

2．4 分析方法

第3章 废玻璃钢纤维增强粘结砂浆的制备

3．1．1 骨料配比

3．1．2 聚合物对砂浆粘结性能的影响

3．1．3 废玻璃钢纤维掺量对砂浆粘结性能的影响

3．1．4 废玻璃钢粉体掺量对砂浆粘结，性能的影响

3．1．5 灰砂比对砂浆粘结强度的影响

3．2 响应面法实验设计与分析

3．2．1 实验设计

3．2．2 响应面分析及结果讨论

3．2．3 回归模型的试验验证

3．3 本章小结

第4章 废玻璃钢纤维改性与砂浆性能调优

4．1 废玻璃钢纤维的改性

4．1．1 不同种类的硅烷偶联剂及用量

4．1．2 聚合物处理对废玻璃钢纤维增强砂浆的影响

4．1．3 硅灰的作用

4．2．1 砂浆保温性能评价

4．2．2 砂浆防水性能评价

4．2．3 砂浆抗裂性能评价

4．3 本章小结

第5章 砂浆的微观结构及粘结机理分析

5．1 废玻璃钢纤维增强砂浆的微观形貌及粘结机理分析

5．2 废玻璃钢纤维增强砂浆微强度形成过程的解释模型

5．3 本章小结

第6章 效益分析

6．1 产品方案

6．2 砂浆生产工艺流程

6．3 投资估算和成本核算

6．4 经济评价

6．5 经济效益

6．6 社会效益和环境效益

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的科研成果及奖项

致谢