铸造粉尘/水泥基轻质复合材料和磷渣/水泥基轻质复合材料的研究

摘要

随着国家对环境问题的重视，铸造粉尘、磷渣等这类固体废弃物处理及资源化问题的日益突出，按照墙体材料改革的要求，从绿色环境材料和水泥基复合材料的观点出发，本课题研究了以铸造粉尘或磷渣为填充料的“轻质免蒸免烧水泥基复合发泡材料及制品”。该材料及制品具有如下特点： (1)可大量利用固体废弃物，铸造粉尘利用率达到总料量的48％，磷渣利用率达到了总料量的56％； (2)轻质，试验制品：铸造粉尘轻质免蒸免烧发泡水泥基复合材料容重达到了839.4kg/m3，磷渣细粉轻质免蒸免烧发泡水泥基复合材料容重达到了800.9kg/m3； (3)该材料及制品具有保温、隔热、隔音等功能； (4)免蒸养和免烧结，生产工艺中免去了高压釜蒸养和烧结炉烧结等工序，大大降低了二次污染和生产成本； (5)生产工艺简单； (6)粉煤灰可根据实际情况选用。 本课题采用理论配合比作为初期试验的配合比，确定了各原材料以及各工艺因素对材料性能的影响，然后调节配合比、改进工艺，最后通过正交试验优化了轻质复合发泡混凝土墙体材料及制品的配合比。 通过试验制品与参照对象在宏观性能和微观结构上的分析、对比，找出了本课题试验过程中存在的一些问题，针对这些问题提出了改进意见： (1)粉状原材料应经过研磨，减少颗粒表面的棱角，减少制品应力集中； (2)改进发泡方式，可得到细小、均匀的泡沫，提高制品的气孔率，降低容重； (3)料浆混合时应采用封闭滚筒强力搅拌，可减少料浆的“团聚”现象。 本论文最后对课题进行了总结，希望该技术能进一步深入研究下去。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪言

1.1选题背景

1.1.1粉尘危害性概述

1.1.2铸造粉尘

1.1.3磷渣的应用现状

1.2环境材料概念的提出

1.3本课题的研究意义

1.3.1符合墙体材料改革的趋势

1.3.2建筑砌块是墙体改革的主导材料

1.3.3泡沫混凝土技术

1.3.4绿色建材在国内外的发展特点

1.3.5本课题研究的意义

第二章理论分析

2.1水泥基复合材料

2.1.1国内外研究概况

2.1.2增强原理

2.1.3颗粒增强体及其相容性

2.1.4粘结结合界面

2.2试验材料的结构——孔分布、大小、形状和数量

2.3发泡机理分析

2.3.1气泡的形成和稳定

2.3.2发泡剂作用机理分析

2.3.3气泡及气孔对水泥基复合材料性能的影响

2.3.4目前常用发泡剂性能分析

2.4理论混凝土配合比

2.4.1配合比的初步确定

2.4.2工艺流程

2.5免蒸复合发泡混凝土墙体材料及制品的技术要求

2.6本章小结

第三章实验研究

3.1实验设计

3.2实验材料

3.2.1主要实验原料及分析

3.1.2发泡剂

3.1.3复合材料基体材料及其他添加剂的分析和选择

3.2实验设备

3.3试验及试验结果

3.3.1试样测试方法

3.3.2第一阶段试验试样测试结果

3.3.3正交实验

3.4本章小结

第四章结果分析与讨论

4.1宏观性能分析

4.2微观结构分析

4.2.1孔的微观形貌

4.2.2孔间壁截面的微观结构

4.2.3试验材料制品内部孔的分布

4.3改进措施

4.3.1原材料的粒形控制

4.3.2发泡方式的改进

4.3.3浆料的制备

4.4本章小结

第五章结论

致谢

参考文献

附录A攻读硕士期间发表的论文

附录B落砂工部粉尘和造型工部粉尘的X-RAY衍射结果