碱磷渣加气混凝土制备研究

论文摘要

磷渣是电炉法制取黄磷过程中产生的工业废渣,据统计我国每年排放磷渣500~600万吨,由于其含有磷和氟,长期堆放既占用土地资源,又造成环境污染,而且也是对资源的一种浪费。磷渣中富含氧化硅、氧化钙等,是具有潜在活性的材料,因此充分利用磷渣将具有良好的经济和社会效益。本文以磨细磷渣粉为主要原料,研究用碱激发剂激发磷渣活性的方法制备加气混凝土—一种集质轻、保温、隔热、吸声隔音、防火、可加工性强等优点为一体的墙体材料。论文研究了粉料组成对料浆浇注性能的影响,讨论了各种因素对磷渣加气混凝土容重的影响,分析了养护龄期与试件强度之间的关系。研究结果表明:当粉料中水泥掺量5%~8%,粉煤灰掺量15%~20%时,磷渣加气混凝土料浆浇注稳定性最好。当发气剂掺量在0.01%~0.04%,水玻璃模数在1.2~1.4,碱含量(以Na2O质量计)在6.0%左右,水料比在0.29~0.33时,加气混凝土干容重可以控制在500~800kg/m3。标养28d容重在525~769 kg/m3的免蒸压磷渣加气混凝土,抗压强度达到3.3~7.6MPa,可以达到蒸压加气混凝土强度标准的要求。参照蒸压加气混凝土性能的测试和试验方法,本文对磷渣加气混凝土试件的物理性能、干缩、抗冻性和热工性能等进行了研究,结果表明:与普通蒸压加气混凝土的物理性能类似,磷渣加气混凝土孔径约1~2mm,孔隙率在70%~80%之间,含水率为22.7%~32.3%,吸水率为37.0%~51.5%。试件吸水饱和后干燥收缩值超过2.0mm/m,但收缩主要集中在含水率小于5%的区间内,而在南方地区加气混凝土材料的平衡湿度一般不会低于5%。与传统的墙体材料相比,磷渣加气混凝土材料具有良好的保温隔热性能。通过X射线衍射、热分析和扫描电镜等测试手段对磷渣加气混凝土的水化产物作定性分析,确定其水化产物主要是水化硅酸钙凝胶。在此基础上结合红外分析的结果,对碱磷渣材料的水化机理进行了初步分析,发现其水化过程是在碱性溶液中硅氧键和铝氧键发生断裂、溶解,然后又聚合生成新的物质。经过冻融循环和干湿循环后,试件的质量和强度都有较大的损失,说明磷渣加气混凝土材料的耐久性有待改善。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 加气混凝土
• 1.1.1 定义及分类
• 1.1.2 加气混凝土性能特点
• 1.2 磷渣的现状与利用
• 1.2.1 磷渣简介
• 1.2.2 磷渣的应用现状
• 1.3 问题的提出及研究意义
• 1.3.1 问题的提出
• 1.3.2 课题研究意义
• 1.4 本论文的研究目的和研究内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 2 原材料及实验方法
• 2.1 原材料的选择
• 2.2 实验方法
• 3 制备磷渣加气混凝土影响因素的研究
• 3.1 引言
• 3.2 粉料组成对料浆浇注稳定性的影响
• 3.2.1 实验方法
• 3.2.2 试验结果及讨论
• 3.2.3 小结
• 3.3 各种因素对加气混凝土容重的影响
• 3.3.1 试验基准配合比
• 3.3.2 发气剂掺量的影响
• 3.3.3 水玻璃模数的影响
• 3.3.4 碱含量的影响
• 3.3.5 水料比的影响
• 3.3.6 碱液温度的影响
• 3.4 加气混凝土强度与养护龄期的关系
• 3.5 本章小结
• 4 碱磷渣加气混凝土性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 物理性质
• 4.2.1 磷渣加气混凝土的孔隙
• 4.2.2 磷渣加气混凝土的含水率
• 4.2.3 加气混凝土的吸水率
• 4.3 干燥收缩和耐久性
• 4.3.1 引言
• 4.3.2 磷渣加气混凝土的干燥收缩
• 4.3.3 磷渣加气混凝土的抗冻性
• 4.3.4 磷渣加气混凝土的干湿循环
• 4.4 热工性能
• 4.4.1 引言
• 4.4.2 磷渣加气混凝土主要热工性能的测试
• 4.5 放射性安全测试
• 4.6 本章小结
• 5 碱磷渣加气混凝土物相及微观分析
• 5.1 引言
• 5.2 X-射线衍射分析
• 5.3 扫描电镜分析
• 5.4 热分析
• 5.4.1 差热分析
• 5.4.2 热重分析
• 5.5 红外吸收光谱分析
• 5.6 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 后续研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录