石膏基复合保温砂浆的制备工艺及性能研究

摘要

我国每年排放大量的工业副产石膏,存放这些固体废弃物不仅占用大量的土地而且污染环境和地下水资源。从工业废石膏的资源化利用和建筑节能出发,本文提出以脱硫石膏和氟石膏为主要原料,利用矿渣改性,并掺入普通硅酸盐水泥以及激发剂、保水剂等制备成高强、耐水的石膏基复合胶凝材料。并以石膏基复合胶凝材料为主要胶凝材料制备高性能的保温砂浆,从而提高石膏墙材的隔热保温性能。系统研究了各种因素对石膏基复合胶凝材料和保温砂浆的影响。
　　 本文通过实验,获得了一些重要结果,结果表明:
　　 1.促凝剂掺量和碱性激发剂掺量各为2％时,石膏基复合胶凝材料性能最佳,其中抗折强度为7.4MPa,抗压强度40.5MPa,软化系数为0.96,与普通石膏制品相比,强度和耐水性能提高很大。
　　 2.石膏基复合胶凝材料的水化产物主要为二水硫酸钙、水化硅酸钙凝胶和少量的钙矾石以及硬硅钙石(Ca6Si6O17(OH)2)。硅酸钙凝胶含量越高,材料的强度越高,耐水性能越好。
　　 3.石膏基复合胶凝材料硬化体结构为二水石膏、钙矾石晶体和硬硅钙石交叉共生,C-S—H凝胶包围在其周围及接触点,未反应完全的矿渣颗粒填充孔隙。这种晶胶体系结构致密。
　　 4.膨胀珍珠岩和EPS颗粒掺量增加使保温砂浆干表观密度减小、强度下降、软化系数变小、导热系数下降。膨胀珍珠岩与浆体材料形成互穿网络结构,结合紧密,然而,EPS颗粒表面与浆体材料不相容,结合界面疏松。炉渣的掺入改善了砂浆的和易性,提高了砂浆的强度和软化系数,增大了砂浆的导热系数。乳胶粉掺量增加使抗折强度、粘结强度和软化系数增大,但使抗压强度减小。有机硅胶粉的掺入,降低了砂浆的吸水率和吸水速率。
　　 5.确定合理配比,得到两组性能优良的保温砂浆。其中保温砌筑砂浆导热系数为0.23W/m·K,抗压强度达到7.1MPa,达到了承重保温砌筑砂浆的要求,软化系数值为0.92,超出标准53％。保温抹面砂浆导热系数为0.053W/m·K,抗压强度达到0.63MPa,超出标准32.5％,软化系数值为0.67,超出标准34％。
　　 6.建立了石膏基保温砂浆干表观密度和导热系数的定量关系,以及吸水率和导热系数的定量关系。

目录

文摘

英文文摘

第1章 文献综述

1.1 建筑节能的背景及意义

1.1.1 建筑节能的背景

1.1.2 建筑节能的意义

1.2 建筑节能的发展状况和主要措施

1.2.1 国内外建筑节能的发展状况

1.2.2 建筑节能的主要措施

1.3 国内外建筑节能材料的研究进展

1.4 保温砂浆的研究情况及发展趋势

1.4.1 保温砂浆的种类及特点

1.4.2 保温砂浆的研究现状

1.4.3 保温砂浆的发展趋势

1.5 石膏基建筑材料的发展现状及趋势

1.6 工业副产石膏的应用研究

1.7 本文主要研究工作

第2章 实验材料及方法

2.1 原材料及分析

2.1.1 脱硫石膏

2.1.2 氟石膏

2.1.3 冶金矿渣

2.1.4 水泥

2.1.5 复合促凝剂

2.1.6 碱性激发剂

2.1.7 甲基纤维素醚(MC)

2.1.8 膨胀珍珠岩

2.1.9 聚苯乙烯泡沫(EPS)颗粒

2.1.10 炉渣

2.1.11 可再分散乳胶粉

2.1.12 有机硅胶粉

2.2 材料制备

2.2.1 石膏基复合胶凝材料的制备

2.2.2 石膏基复合保温砂浆的制备

2.3 基本性能测试及表征

2.3.1 稠度测定

2.3.2 凝结时间测定

2.3.3 表观密度p测定

2.3.4 吸水率W测定

2.3.5 导热系数λ测定

2.3.6 粘结强度(T)测定

2.3.7 抗折强度(σb)测定

2.3.8 抗压强度(σc)测定

2.3.9 软化系数(Sc)测定

2.3.10 原料粒度分析

2.3.11 材料物相分析

2.3.12 显微结构分析

2.3.13 DSC-TG分析

第3章 石膏基复合胶凝材料性能的研究

3.1 复合材料配方的确定

3.2 石膏基复合胶凝材料宏观物理性能

3.2.1 力学性能

3.2.2 耐水性能

3.2.3 抗冻性

3.2 添加剂对石膏基复合胶凝材料性能的影响

3.3.1 促凝剂对石膏基复合胶凝材料物理性能的影响

3.3.2 碱性激发剂对石膏基复合胶凝材料物理性能的影响

3.3.3 添加剂对石膏基复合胶凝材料物相组成的影响

3.3.4 添加剂对石膏基复合胶凝材料物相结构的影响

3.4 养护温度对石膏基复合胶凝材料性能的影响

3.4.1 养护温度对石膏基复合胶凝材料宏观物理性能的影响

3.4.2 对不同温度养护的石膏基复合胶凝材料的热分析和结构分析

3.5 养护时间对石膏基复合胶凝材料性能的影响

3.5.1 养护时间对石膏基复合胶凝材料宏观物理性能的影响

3.5.2 养护时间对石膏基复合胶凝材料水化产物物相组成的影响

3.6 石膏基复合胶凝材料水化硬化机理的分析

3.6.1 硬石膏的水化机理以及影响因素

3.6.2 矿渣的水化

3.6.3 石膏基复合胶凝材料水化硬化机理

3.7 本章小结

第4章 石膏基复合保温砂浆的性能研究

4.1 石膏基复合保温砂浆配合比的确定

4.1.1 轻质骨料种类和掺量对石膏基复合保温砂浆的影响

4.1.2 炉渣掺量对石膏基复合保温砂浆的影响

4.1.3 可再分散乳胶粉掺量对石膏基复合保温砂浆的影响

4.1.4 有机硅胶粉对石膏基复合保温砂浆吸水率的影响

4.1.5 合理配比的保温砂浆性能

4.2 石膏基复合保温砂浆导热系数的影响因素

4.2.1 石膏基复合保温砂浆干表观密度和导热系数的相互关系

4.2.2 石膏基复合保温砂浆含水率对导热系数的影响

4.3 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文