發(fā)布時間：2020-06-26 16:06

【摘要】：開發(fā)鹽湖鎂資源已引起政府高度重視,已成為科研、投資者的熱點。青海察爾汗鹽湖的鎂資源品位高、儲量大、雜質含量低、易于開采,是生產氯氧鎂水泥制品的理想原料。氯氧鎂水泥(Magnesium Oxychloride Cement,MOC)是以一定濃度氯化鎂溶液拌合輕燒氧化鎂粉而形成的氣硬性膠凝材料,由于它具有凝固體質密、強度高、抗鹽堿性能好、快速固化、以及易養(yǎng)護等優(yōu)點,在許多領域都有廣泛的應用。利用鹽湖副產氯化鎂制作成MOC泡沫混凝土材料,不僅能將大宗氯化鎂直接應用于建材領域,實現資源的綜合利用,而且資源的就近利用可突顯經濟價值,是一種在農牧區(qū)易推廣且可行的途徑。尤其在青海地區(qū)發(fā)展MOC泡沫混凝土研究與應用具有經濟、環(huán)境、社會等諸多效益。因此,本文以MOC泡沫混凝土的設計制備及應用為研究方向,對其性能改善方法、形成條件、材料配合比的計算模型等基礎問題做了系統(tǒng)的研究,并將研究成果展現于高寒地區(qū)的實際應用中,為MOC泡沫混泥土在高寒地區(qū)的生產、工程應用提供理論指導和現實方法。主要研究內容及結論如下:1)研究了粉煤灰+磷酸+納米二氧化硅對MOC抗水性能的影響。通過納米二氧化硅、磷酸、粉煤灰等改性劑的不同摻雜方式對MOC材料凝固時間、水化放熱過程、抗壓強度、耐水性、熱穩(wěn)定性、水化產物和微觀形貌的影響研究,發(fā)現單獨摻入工業(yè)級粉煤灰或納米二氧化硅不能提高MOC的軟化系數,磷酸+粉煤灰的摻入能夠大幅度提高MOC的軟化系數,而在磷酸+粉煤灰摻入的基礎上加入納米二氧化硅進一步提高了MOC基體的抗水性。同時,將粉煤灰+磷酸+納米二氧化硅和粉煤灰+磷酸兩種摻入方式在MOC泡沫混凝土體系中進行了研究,結果表明:兩種摻入方式改善了MOC泡沫混凝土的抗水性,28 d強度保留系數至少能達到75%以上,能夠滿足MOC泡沫混凝土在基本應用中的要求。2)討論了發(fā)泡方式對MOC泡沫混凝土的影響因素,同時分析了不同發(fā)泡劑對MOC泡沫混凝土孔結構、力學性能、容重、溶蝕性及形成機理等的影響。結果表明:化學發(fā)泡方式獲得的MOC混凝土呈現上下層氣孔大小不均的現象,而物理發(fā)泡方式獲得的MOC混凝土氣孔較均勻更適合于MOC材料的應用。物理發(fā)泡劑中動物蛋白類發(fā)泡劑獲得的MOC泡沫混凝土無論是力學性能、結構穩(wěn)定性還是抗水性能(材料基體的致密度)都表現良好。同時,結合物理發(fā)泡劑,通過MOC混凝土中泡沫的不同摻入方式研究了伴摻苛性白云石粉MOC泡沫混凝土容重、抗壓強度及導熱系數的關系。結果表明:苛性白云石粉和輕燒氧化鎂粉配合比為3:1、4:1和2:1時MOC泡沫混凝土制品的性質比較相近,物理性能也較為穩(wěn)定。其中原料配比為4:1時可在保證質量的同時兼顧MOC泡沫混凝土的經濟性。3)通過對鹽湖水氯鎂石在水中的物理性能研究,得出溶液的質量分數與波美度的恒定差,并根據恒定差對傳統(tǒng)的計算方法進行了改進,建立了簡化的MOC鹵水用量的計算模型。在此基礎上,建立了MOC泡沫混凝土的水灰比計算模型,根據模型計算出MOC泡沫混凝土的自由水用量、調節(jié)水用量,并結合實驗,確定出最佳水灰比和摻入改性劑后的最佳水灰比。4)基于前面的研究,對不同強度等級的MOC泡沫混凝土進行了實例計算,結果顯示:設計值與實驗結果一致。同時,將計算結果用于大體積MOC泡沫混凝土的生產和應用。對大體積MOC泡沫混凝土制備中出現的開裂、粉化現象進行了解析和改善。結果表明:開裂、粉化現象是MOC泡沫混凝土內部較大的溫度梯度造成的,通過改變氧化鎂活性摻量和抑制外部環(huán)境溫度對泡沫混凝土內部的沖擊,提高了大體積MOC泡沫混凝土的成品率。
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院青海鹽湖研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU528.2
【圖文】：

圖 1.1 鎂資源綜合利用示意圖Fig. 1.1 The schematic diagram for comprehensive utilization of magnesium resources1.2.2 MOC 泡沫混凝土的應用背景

圖 2.1 輕燒氧化鎂的 XRD 圖譜ig. 2.1 The XRD pattern of the light-burnt magne表 2.1 輕燒氧化鎂化學組成

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 王雨華;楊帆;韓古月;;泡沫混凝土人工引入孔結構分形特征研究[J];低溫建筑技術;2015年10期

2 王路明;馮扣寶;陳雪霏;;復合改性氯氧鎂水泥泡沫混凝土耐水性能與機理的研究[J];功能材料;2015年12期

3 賈三妞;趙青華;;探析新型的建筑材料達到節(jié)能環(huán)保[J];科技致富向導;2013年15期

4 文靜;余紅發(fā);吳成友;李穎;董金美;鄭利娜;;氯氧鎂水泥水化歷程的影響因素及水化動力學[J];硅酸鹽學報;2013年05期

5 林曉萍;;菱鎂礦煅燒活性氧化鎂工藝研究[J];科技創(chuàng)新導報;2012年27期

6 胡文強;;提高建筑中能源利用效率的探討[J];經營管理者;2012年17期

7 肖斌;邱戰(zhàn)洪;陳明輝;毛天立;屠國偉;趙先鋒;李曉龍;劉雨柔;黃丹娜;;氯氧鎂水泥配合比的試驗研究[J];臺州學院學報;2012年03期

8 曹占芳;鐘宏;閆升;劉廣義;王帥;;貴州白云石礦制備氧化鎂工藝[J];輕金屬;2012年05期

9 李相國;劉敏;馬保國;蹇守衛(wèi);蘇雷;趙志廣;;孔結構對泡沫混凝土性能的影響與控制技術[J];材料導報;2012年07期

10 文靜;余紅發(fā);李穎;董金美;;礦物外加劑對氯氧鎂水泥水化放熱特性的影響[J];混凝土;2011年12期

相關博士學位論文 前2條

1 黃茜;節(jié)能建筑模塊化體系設計與評價及仿真優(yōu)化方法研究[D];武漢理工大學;2012年

2 鄧德華;提高鎂質堿式鹽水泥性能的理論與應用研究[D];中南大學;2005年

相關碩士學位論文 前4條

1 關凌岳;泡沫混凝土孔結構表征與調控方法及其性能研究[D];武漢理工大學;2014年

2 高艷娜;高密度泡沫混凝土的研究[D];重慶大學;2012年

3 高立;泡沫混凝土孔結構的調控與評價[D];武漢理工大學;2012年

4 黃汝強;氯氧鎂水泥改性的新方法[D];汕頭大學;2006年

本文編號：2730553