【碩士】粉煤灰燒結(jié)制品微孔調(diào)控技術(shù)

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　　【學(xué)位年度】2009　　【摘要】　　本論文的研究工作來源于國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“新型墻體材料綠色制造工藝技術(shù)與裝備”（2006BAF02A29）的子課題《新型自保溫承重高孔洞率制品的綠色制造技術(shù)與裝備》。主要研究內(nèi)容包括以下方面： 1、粉煤灰燒結(jié)制品造孔基體選擇及高溫?zé)Y(jié)機(jī)理（1）頁巖和鈉基膨潤土等粘結(jié)劑摻量的增加，使粉煤灰試樣在燒結(jié)過程中更加容易出現(xiàn)液相，試件的密實(shí)度提高，氧氣難于進(jìn)入試件內(nèi)部，試件進(jìn)行無氧燒成，影響試件的一致性。同樣，燒成溫度和燒成時(shí)間也會(huì)影響試樣的燒成過程及制品性能。（2）使用質(zhì)量比30％的頁巖做粘結(jié)劑的試件（A70a30）1050℃保溫2h的抗壓強(qiáng)度為26.81MPa，明顯優(yōu)于使用30％鈉基膨潤土的試件（A70b30）的9.82MPa，氣孔率為35.49％，低于A70b30試件的48.08％，體積密度為1.58g·cm—3。與A70a30相比，A70b30試樣1050℃最佳燒成保溫時(shí)間為4h，燒成需要消耗更多時(shí)間和能量。（3）粉煤灰制品燒成的最佳配比及溫度制度為：A70a30試樣，<400℃時(shí)，2℃/min；≥400℃時(shí)，3℃/min；1000℃時(shí)，保溫?zé)?h；燒成結(jié)束后，試塊置于高溫爐中自然冷卻。（4）頁巖的加入可以有效的降低粉煤灰試樣的燒成溫度，提高試件的耐火度。頁巖的小顆粒填充了粉煤灰顆粒間的空隙，增大了試樣的堆積密度。頁巖中的礦物在較低的溫度下形成了可以流動(dòng)的液相，使燒成的第二階段提前結(jié)束，所以，在燒結(jié)溫度點(diǎn)時(shí)，純粉煤灰試樣的收縮大于摻加了頁巖的試樣。液相量的增加也加大了試樣熔融狀態(tài)下的粘度，更有利于試樣保持原有的形狀。溫度繼續(xù)升高使液相表現(xiàn)出更好的流動(dòng)性，因而摻加頁巖的試樣在熔融時(shí)呈近似半球狀塌落，試樣底角部尺寸明顯增加，頂端尺寸減少，純粉煤灰表現(xiàn)為豎直方向的不規(guī)則膨脹。（5）粉煤灰燒結(jié)制品在高溫下的主要產(chǎn)物為莫來石與SiO2。粉煤灰顆粒是高溫后形成的玻璃態(tài)物質(zhì)，XRD圖譜中各種礦物的峰形都不尖銳，表現(xiàn)出了其玻璃態(tài)的性質(zhì)。頁巖中存在Na2CO3，可以與莫來石在高溫下發(fā)生反應(yīng)，使莫來石分解生成霞石。（6）頁巖填充了粉煤灰大顆粒的孔隙，增加了堆積密度，促進(jìn)了固固反應(yīng)的進(jìn)行，增加了高溫下生成的液相的數(shù)量，降低了試件的燒成溫度，使試件的強(qiáng)度發(fā)揮的更加充分。 2、不同機(jī)理的造孔劑對粉煤灰燒結(jié)制品性能的影響（1）燒成制品中摻加造孔劑可以抑制試件基體的收縮，降低試件的燒成收縮率；由于各種造孔劑的造孔原理不同，導(dǎo)致了試件抗壓強(qiáng)度損失程度的不同；試件的氣孔率都有不同程度的提高，體積密度降低。（2）生物質(zhì)造孔劑（PF、R、S），在減少試件的體積收縮的效果方面相差不大；由于各種造孔劑自身的體積密度和高溫燃燒后的灰分不同，造成試件的質(zhì)量損失率稍有不同。摻加了S造孔劑試件的抗壓強(qiáng)度、氣孔率和體積密度等性能優(yōu)于其他生物質(zhì)造孔劑。S10試件的強(qiáng)度為12.26MPa，比相同摻量的PF、R試件強(qiáng)度稍高；氣孔率為42.43％，比其他兩種生物質(zhì)造孔劑試件高約2％；體積密度為1.32g·cm—3，低于其它兩組試件。（3）礦物內(nèi)燃型造孔劑（M）可以降低試件的抗壓強(qiáng)度損失率，M10試件的抗壓強(qiáng)度仍可以達(dá)到20MPa的標(biāo)準(zhǔn)；試件的氣孔率為43.1％，高于摻加了生物質(zhì)造孔劑燒成的試件；燒成試樣的體積密度較高，為1.38g·cm—3。（4）熱分解造孔劑（L）控制試件的體積收縮效果較好，直徑收縮和高度變化率隨摻量的增加降低明顯，L15試件的尺寸收縮均降低至約2％；L對抗壓強(qiáng)度的影響效果與生物質(zhì)造孔劑試件相當(dāng)，L10試件強(qiáng)度約為12MPa；試樣的氣孔率提高明顯，可以達(dá)到45％。（5）各種不同造孔機(jī)理、不同摻量的造孔劑在影響試件各個(gè)區(qū)間的孔徑分布的規(guī)律是一致的，摻加了造孔能力強(qiáng)的造孔劑的試件在每個(gè)孔徑分布區(qū)間的氣孔數(shù)均高于摻加了相同體積摻量造孔效果弱的試件。（6）類型相近的制品的導(dǎo)熱系數(shù)與該試件的氣孔率、體積密度兩因素間均近似呈線性關(guān)系。在燒結(jié)制品體系中，導(dǎo)熱系數(shù)y（W/m·k）與氣孔率x（％）之間近似的線性關(guān)系近似為y=—0.0326x+1.872；y與體積密度z（g·cm—3）之間的線性關(guān)系近似為y=0.4999z—0.1851?！　」?5頁

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