电热壁炉用水泥基仿真木炭制备与性能研究

摘要

近年来，蕴含着西方历史文化的取暖装饰设施――壁炉，逐渐步入国内市场，而生活品质的提升，使得民众对壁炉产品提出高性能、低能耗、无污染等要求。
　　本课题研制轻质耐热混凝土材质的具有生产周期短、质轻、表面无泛霜、耐高温及耐重烧等性能的仿真木炭，以用作电热壁炉中的装饰木炭，满足生产商及消费者的需求。
　　针对粉煤灰基地聚物和铝酸钙水泥两种胶凝体系，以常温力学性能、不同温度烧后的力学性能和线收缩率、重烧力学性能为主要考察指标，研究了不同种类、不同掺量的矿物掺合料对两种胶凝材料体系性能的影响。
　　结果表明：（1）在粉煤灰基地聚物水泥体系中，矿渣、偏高岭土、钾长石分别掺入后，其常温力学性能随矿渣掺量的增加呈现先增后减的趋势，随偏高岭土掺量的增加而增大，随钾长石掺量的增加而减小；在1000℃恒温5h后，地聚物水泥均发生收缩和开裂，三者对地聚物高温开裂的抑制效果如下：钾长石>偏高岭土>纯粉煤灰>矿渣。（2）针对铝酸钙水泥中温强度下降幅度较大、烧后收缩大、高湿环境易泛霜等缺点，试验采用低水泥配比（高铝水泥：硅铝质粉料：铝矾土熟料粉=1:0.72:2.58），用粉煤灰和偏高岭土逐渐取代硅灰，二者虽降低基质浆体流动度，但均能抑制基质泛霜，减小烧后线收缩率；在偏高岭土与硅灰质量比为2:3时，常温及烧后力学强度取得较佳值，尽管重烧10次后强度下降，但强度保持率仍在77.7％以上；而随粉煤灰的掺加，基质烧后表面开裂状况恶化，力学强度先增后减，重烧强度下降大。综合上述性能，基质材料的较优组成为：高铝水泥为23.3%、硅灰为10%、偏高岭土为6.7%、铝矾土熟料粉为60%、三聚磷酸钠为0.2%。
　　以容重、抗折强度、烧后收缩为主要性能，研究了陶砂、膨胀珍珠岩两种轻质骨料和玄武岩纤维增强材料对上述性能的影响。结果表明：陶粒耐热混凝土随着基质用量的增大，其流动性、常温力学强度增大、烧后线收缩率及容重均增大，其中在胶集比为1.50:1时混凝土具有平整的表面，常温抗折强度和抗压强度分别达到3.6MPa和23.8MPa，烧后抗折强度和抗压强度能够达到8.1和42.3MPa，干容重、烧后容重分别达到1583.7 kg/m3、1574.8kg/m3。膨胀珍珠岩耐热混凝土随着基质用量的增大，其流动性、常温力学强度均增大，烧后线收缩率、力学强度及容重均呈不规律变化。玄武岩纤维的掺入降低了陶砂耐热混凝土的流动性，但能够增加陶粒耐热混凝土的常温力学性能，且在其体积掺量为0.10%时，增强效果最明显；玄武岩纤维对陶粒耐热混凝土的烧后线收缩率及强度均有一定的改善作用，改善效果与纤维的分散程度相关。
　　以上述较优基质材料配比条件下，当胶集比为1.5:1，玄武岩纤维掺量为0.1%，促凝剂掺量为0.6%时，满足了壁炉用仿真木炭生产工艺要求，其耐火、抗断裂等性能满足企业控制的性能要求。

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1 绪论

1.1 课题来源及研究意义

1.2 耐热混凝土研究现状

1.3 综合与评述

1.4 课题主要研究内容

2 原材料、设备及试验方法

2.1 原材料

2.2 试验设备

2.3 试验方法

3 仿真木炭用耐热混凝土基质性能研究

3.1 粉煤灰基地聚物性能研究

3.2 高铝水泥耐热混凝土基质性能研究

3.3 小结

4 仿真木炭用纤维增强轻骨料耐热混凝土性能研究

4.1 仿真木炭用陶粒耐热混凝土性能研究

4.2 仿真木炭用膨胀珍珠岩耐热混凝土性能研究

4.3 玄武岩纤维对仿真木炭用陶粒耐热混凝土性能研究

4.4 小结

5 电热壁炉用水泥基仿真木炭的实验室制备

5.1 考察指标

5.2 仿真木炭的制备工艺过程

5.3 仿真木炭的性能验证

5.4 小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间的成果