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赤泥改性及其轻质保温墙材应用探讨

作　者: 姜葱葱
导　师: 李国忠
学　校: 济南大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 赤泥改性发泡轻质材料烧结轻质材料保温墙材
分类号: TU551
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

赤泥是制铝工业产生的固体废弃物，堆存量大，利用率低，大都采用露天堆放或填埋的方式处理，占用了大量的土地资源，且造成了环境的严重污染，因此赤泥的综合利用已经成为铝工业急需解决的课题。本论文针对赤泥存在的组成复杂、活性差、难以自凝和粘结等问题，在对赤泥进行基本性能测试的基础上进行多种手段的改性激发，并利用其分别制备了发泡轻质材料和烧结轻质材料，探讨其在轻质保温墙材中的应用。利用X射线荧光光谱仪、XRD、SEM、粒度分析等测试方法，对赤泥的化学组成、物相组成、微观形貌及粒度分布进行了测试表征。结果表明，赤泥的主要化学组成为SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等，主要矿物质组成为石英、硫化硅、赤铁矿、水钙沸石、方解石等，矿物成分复杂，是一种整体物相稳定性比较高的物质。研究了粉磨时间和煅烧温度对赤泥性能的影响规律，并探讨其作用机理。结果表明，随着粉磨时间的延长，赤泥过0.2mm方孔筛筛余量呈现先减小后增大的趋势，最佳粉磨时间为25min；赤泥经煅烧后，其凝结时间和力学强度的变化波动不是很大，且不具有规律性，仅在600°C时存在凝结时间的一个谷值和抗压强度的一个峰值。掺合料生石灰的加入显著提高了物料浆体的和易性，赤泥胶凝材料的凝结时间随着生石灰掺量的增大逐渐减小，且抗折、抗压强度随之呈现先增大后减小的趋势，生石灰最佳掺量为16%；掺合料粉煤灰的加入产生了明显的减水效果，增加了胶凝材料的塑性，赤泥胶凝材料的凝结时间随着粉煤灰掺量的增大逐渐减小，且抗折、抗压强度随着粉煤灰掺量的增加而增大，粉煤灰的最佳掺量为15%。赤泥经改性处理后，赤泥复合胶凝材料较空白试样，凝结时间和力学性能得到了一定的提高，其初凝时间缩短了45.5h，终凝时间缩短了44.4h，3d抗折、抗压强度分别提高了4.1MPa和7.8MPa，7d抗折、抗压强度分别提高了7.8MPa和11.6MPa。赤泥发泡轻质材料试验中，研究了发泡剂、稳泡剂、聚丙烯纤维、防水剂对赤泥发泡轻质材料性能的影响。结果表明，发泡剂适宜掺量为6%，稳泡剂最佳掺量为1.5%、聚丙烯纤维掺量为0.6%时适宜，防水剂最佳掺量为2.0%。研制的赤泥发泡轻质材料具有轻质保温、强度高、耐火、防水性能好等特点，可替代有机轻质保温墙材，其推广应用不仅可消耗大量赤泥，而且拓宽了轻质保温墙材的种类。赤泥烧结轻质材料试验中，研究了成孔剂、煅烧温度、升温速率等因素对赤泥烧结轻质材料性能的影响，并探讨其烧结机理。结果表明，成孔剂的适宜掺量为10%，最佳煅烧温度为1150°C，最佳升温速率为6°C/min。研制的赤泥烧结轻质材料，具有质轻高强、保温隔热、防火性能好等特点，适合用于轻质保温墙材领域，应用前景广阔。

全文目录

目录  5-7
摘要  7-9
Abstract  9-11
第一章绪论  11-21
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 赤泥研究现状  12-16
    1.2.1 赤泥的产生及分类  12-13
    1.2.2 赤泥的处理方法及危害  13
    1.2.3 赤泥的资源化利用  13-16
  1.3 泡沫混凝土轻质保温墙材研究现状  16-17
  1.4 烧结多孔材料研究现状  17-18
  1.5 研究目的与意义  18-19
  1.6 研究内容  19-20
  1.7 创新点  20-21
第二章实验原料、仪器与方法  21-27
  2.1 试验原料  21-22
  2.2 试验仪器及设备  22-23
  2.3 试验方案  23-24
  2.4 测试方法  24-27
    2.4.1 物理性能测试  24-25
    2.4.2 力学性能测试  25-26
    2.4.3 导热系数测试  26
    2.4.4 微观性能测试  26-27
第三章赤泥的基本性能研究  27-31
  3.1 成分分析  27-28
  3.2 热分析  28
  3.3 微观形貌分析  28-29
  3.4 粒度分析  29
  3.5 本章小结  29-31
第四章赤泥改性研究及作用机理分析  31-41
  4.1 粉磨处理对赤泥性能的影响  31-33
  4.2 煅烧处理对赤泥性能的影响  33-34
  4.3 掺合料对赤泥性能的影响  34-39
    4.3.1 生石灰对赤泥胶凝材料性能的影响  34-36
    4.3.2 粉煤灰对赤泥胶凝材料性能的影响  36-39
  4.4 赤泥复合胶凝材料基本性能研究  39
  4.5 本章小结  39-41
第五章赤泥发泡轻质材料的制备与性能研究  41-49
  5.1 发泡剂对赤泥发泡轻质材料性能的影响  41-43
  5.2 稳泡剂对赤泥发泡轻质材料抗压强度的影响  43-44
  5.3 聚丙烯纤维对赤泥发泡轻质材料抗折强度的影响  44-45
  5.4 防水剂对赤泥发泡轻质材料吸水率的影响  45-46
  5.5 机理分析  46-47
  5.6 赤泥发泡轻质材料应用可行性探讨  47-48
  5.7 本章小结  48-49
第六章赤泥烧结轻质材料的制备与性能研究  49-61
  6.1 试样制备  49-50
  6.2 成孔剂对赤泥烧结轻质材料性能的影响  50-52
  6.3 煅烧温度对赤泥烧结轻质材料性能的影响  52-54
  6.4 升温速率对赤泥烧结轻质材料气孔率的影响  54-55
  6.5 机理分析  55-58
  6.6 赤泥烧结轻质材料应用可行性探讨  58
  6.7 本章小结  58-61
第七章结论与展望  61-65
  7.1 结论  61-62
  7.2 今后工作展望  62-65
参考文献  65-69
致谢  69-71
附录  71-72

赤泥改性及其轻质保温墙材应用探讨

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