利用秸秆和泥渣废弃物制备建筑自保温材料的研究

摘要

我国地域辽阔，湖泊众多，每年清淤而产生的巨大量淤泥废弃物因得不到有效处理，随意堆放，不仅占用大量农用耕田，且对环境造成重大污染。另外，我国是一个农业大国，各种农作物秸秆产量高达8亿多吨/年，其中大部分被露天燃烧，既浪费了资源，又造成严重的空气污染，影响了人们的正常生活。
　　 为清理淤泥、减少秸秆焚烧，提高淤泥与秸秆的利用率，使之变废为宝，拓展新型建筑材料领域，本文基于石灰激发淤泥中SiO2和Al2O3活性组分以产生胶凝产物的原理，在蒸养条件下，将预先粉碎的农作物秸秆与淤泥-石灰复合制备了环境友好型淤泥免烧墙体保温材料。
　　 本文首先系统研究了石灰与淤泥质量比、养护机制、成型方式等关键因素对石灰-淤泥胶凝体系力学强度的影响规律，确定出最佳条件:石灰掺量30％，使用模压成型方式，80℃蒸养条件下养护2d。以此为基础，系统研究了不同掺量的粉煤灰(0％-50％)和水泥(5％-20％)两种增强相对石灰-淤泥胶凝体系力学性能的影响规律，试验结果表明:水泥掺量为20％时坯体强度较纯基体（不掺外掺料）提高了约50％;单掺粉煤灰（最佳掺量30％）可显著改善免烧砖基体的力学性能、细化孔径、提高基体密实度，并确定出最佳混掺配比为粉煤灰20％、水泥5％。在此最佳混掺配比基础上，研究了不同体积掺量的秸秆对免烧砖整体力学性能、耐久性的影响。
　　 试验通过压汞法(MIP)测试了淤泥免烧砖的孔隙率、最可几孔径，通过扫描电镜(SEM)测试分析了淤泥免烧砖的微观结构与组织形貌，并借助X射线衍射仪(XRD)研究了淤泥免烧砖反应机理，反应产物除了少量结晶体外，主要由硅铝凝胶组成。并结合水化放热测试与超声波监测法分阶段给出了淤泥免烧砖的早期结构形成全过程。
　　 本文最后从吸水率、软化系数、碳化以及冻融等多方面研究了淤泥免烧砖的长期耐久性，试验表明，淤泥免烧砖经碳化反应后强度得到大幅度提高。增强相、防水剂的掺入有助于提高免烧砖的抗冻融性，低掺量秸秆的抗冻融性较好。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 淤泥研究现状及存在问题

1．2．1 淤泥分布

1．2．2 淤泥的组成

1．2．3 淤泥的资源化利用的重要性和必要性

1．2．4 淤泥处理方式及资源化利用

1．3 秸秆的研究现状及存在问题

1．3．1 秸秆分布及存在问题

1．3．2 秸秆研究现状

1．4 墙体材料研究现状

1．5 研究目标及内容

1．5．1 研究目标

1．5．2 研究内容

1．6 技术路线

第二章 试验方案与分析

2．1 原材料处理及性质分析

2．1．1 淤泥的预处理

2．1．2 淤泥的级配

2．1．3 淤泥的化学成分

2．1．4 淤泥矿物组成

2．1．5 其他原材料

2．2 探索试验

2．2．1 研究内容

2．2．2 结果分析

2．2．3 模压装置

2．3 试验方案

2．3．1 成型压力及养护机制的确定

2．3．2 配合比初步确定

第三章 淤泥免烧砖力学性能试验研究

3．1 免烧砖强度形成原理

3．2 强度影响因素

3．3 成型压力及养护机制对力学性能的影响

3．3．1 养护温度与时间的影响

3．3．2 成型压力的影响

3．4 石灰掺量的影响

3．5 增强相(粉煤灰、水泥)的影响

3．5．1 增强相掺量的影响

3．5．2 增强相掺加方式(单掺、双掺)的影响

3．5．3 秸秆掺量的影响

3．7 导热性能

3．7．1 试验方法

3．7．2 导热系数的计算

3．7．3 试验结果分析

3．8 本章小结

第四章 免烧砖微观结构分析

4．1 孔结构

4．2 微观形貌

4．2．1 基本原理

4．2．2 样品SEM图

4．2．3 试验结果分析

4．3 水化产物分析(XRD)

4．3．1 基本原理

4．3．2 试验结果分析

4．4 本章小结

第五章 结构形成过程试验分析

5．1 超声法

5．1．1 超声波监测装置

5．1．2 试件制备

5．1．3 试验结果分析

5．2 水化热

5．2．1 试验装置及原理

5．2．2 试验结果分析

5．3 本章小结

第六章 免烧砖耐久性试验分析

6．1 吸水率及饱水强度

6．1．1 试验方法

6．1．2 试验结果分析

6．2 碳化试验

6．2．1 试验方法

6．2．2 试验结果分析

6．3 冻融试验

6．3．1 试验方法

6．3．2 试验结果分析

6．4 其它

6．4．1 石灰爆裂试验

6．4．2 泛霜试验

6．5 本章小结

第七章 结论与建议

7．1 本文结论

7．2 建议

致谢

参考文献

硕士期间科研成果及发表文章