堿激發(fā)礦渣地質(zhì)聚合物的制備與力學(xué)性能

1、堿激發(fā)礦渣地質(zhì)聚合物的制備與力學(xué)性能 專業(yè)班級：材料工程專業(yè)班級：材料工程801學(xué)生姓名：方學(xué)生姓名：方 睿睿指導(dǎo)老師：云斯寧指導(dǎo)老師：云斯寧材料工程科技論文實訓(xùn)答辯 提要一、緒論一、緒論1、研究背景2、研究意義3、研究現(xiàn)狀二、實驗方案二、實驗方案1、原材料2、實驗設(shè)備3、試驗方法4、表征手段三、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系三、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系四、小結(jié)四、小結(jié)材料工程科技論文實訓(xùn)答辯緒論 研究背景灰石資源在我國應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，其中占總產(chǎn)量60.56的資源用于冶金工業(yè)，建筑工業(yè)領(lǐng)域占9.16，化學(xué)工業(yè)占8.99，其余用于環(huán)境保護(hù)和農(nóng)業(yè)等。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和納米技術(shù)的發(fā)展，石灰石的應(yīng)用領(lǐng)域還將進(jìn)一步拓寬。

2、 據(jù)國家發(fā)展與改革委員會2008年預(yù)測，我國石灰石資源可采年限為30a。石灰石作為不可再生資源，在開采年限有限的情況下，進(jìn)行最適耗竭研究，保證可持續(xù)發(fā)展就很有必要了。材料工程科技論文實訓(xùn)答辯緒論 研究意義氧、硅、鋁是地殼中含量最多的三種元素，其質(zhì)量分別占地殼質(zhì)量的47%，27%，8%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于金屬材料在地殼中的含量?？梢灶A(yù)見，未來隨著金屬材料的逐步枯竭，人們會把更多的精力用在非金屬材料的研究上，地質(zhì)聚合物材料將以豐富的儲量和低廉的價格受到更大的重視。材料工程科技論文實訓(xùn)答辯緒論 發(fā)展現(xiàn)狀堿工業(yè)鋁廢料，如粉煤灰或地面高爐礦渣，在高堿性條件下活化產(chǎn)生高強(qiáng)度粘合劑（pH值=12-14.5）。這種粘合

3、劑具有良好的環(huán)保特性從而具有替代portl和水泥的巨大潛力。它可以以較低的成本優(yōu)勢產(chǎn)生一個與硅酸鹽水泥類似的效果。用這種粘結(jié)劑大量減少二氧化碳排放量，并將回收作為生產(chǎn)粘結(jié)劑原料的工業(yè)廢料。材料工程科技論文實訓(xùn)答辯實驗方案 原材料材料工程科技論文實訓(xùn)答辯1)氫氧化鈉(分析純)。試驗中使用的氫氧化鈉,分子量為40.00,含量不少于96.0%,由北京北化精細(xì)化學(xué)品有限責(zé)任公司生產(chǎn)。在制備尾礦高強(qiáng)材料時,采用由氫氧化鈉試劑配置的濃度為10的高濃度氫氧化鈉溶液。強(qiáng)堿NaOH溶液的加入不僅有助于玻璃體結(jié)構(gòu)的解體,并且參與反應(yīng),生成類沸石產(chǎn)物。2）礦渣本次試驗中所使用的礦渣來自唐山鋼鐵集團(tuán)有限公司二煉鐵排放

4、的高爐礦渣。該高爐水淬渣是符合國家標(biāo)準(zhǔn)的磨細(xì)高爐水淬渣,密度為2.97。其主要化學(xué)成分分析結(jié)果見下表實驗方案 原材料材料工程科技論文實訓(xùn)答辯成分CaOMgO含量32.629.9241.538.894.21成分MnOTiO其他含量0.70.290.841.02)礦渣3）工業(yè)液體硅酸鈉。本試驗所用的工業(yè)硅酸鈉的模數(shù)為3.6,密度為1.3681.594 。液體工業(yè)硅酸鈉,由北京市紅星泡花堿廠生產(chǎn)。原料呈無色透明或半透明的粘稠狀液體,其通用的分子式是。材料制備中添加硅酸鈉的目的是調(diào)節(jié)體系的比,為反應(yīng)提供堿性條件。實驗方案 實驗設(shè)備材料工程科技論文實訓(xùn)答辯實驗設(shè)備實驗設(shè)備XJ202- A 型行星式水泥膠

5、砂攪拌機(jī);K JZ- 500 型電動抗折試驗機(jī);YAW - 300型電子液壓式壓力試驗機(jī)；采用美國FEI公司生產(chǎn)的Quanta200型掃描電鏡(SEM) 對樣品進(jìn)行形貌觀察，工作參數(shù)：20kV高真空，真空度810-5，樣品的觀察距離1010.5mm，利用該掃描電鏡配備的X-射線能譜儀對樣品進(jìn)行微區(qū)元素分析；采用日本理學(xué)D-MAX/2500PC X-射線衍射對樣品進(jìn)行物相分析。工作參數(shù)：Cu-K靶，電壓40kV、電流100mA。實驗方案 試驗方法1、實驗原料制備2、力學(xué)性能試驗3 、堿度及活性Al、Si 表征4、水化程度試驗材料工程科技論文實訓(xùn)答辯實驗方案 表征手段觀察試驗中各試件各齡期的掃描電

6、鏡照片。（SEM）材料工程科技論文實訓(xùn)答辯實驗方案 表征手段觀察試驗中各試件各齡期的掃描電鏡照片。（SEM）正常情況下的掃描電鏡照片，：初凝時，礦渣顆粒表面覆蓋薄薄的一層白色的NaOH，終凝時，有少量的地質(zhì)聚合物生成，局部疏散的礦渣顆粒連接起來；水化1d時，生成的地質(zhì)聚合物已將礦渣顆粒連成一片，偶爾會發(fā)現(xiàn)未反應(yīng)完全的的礦渣顆粒。水化3d時，礦渣表面及內(nèi)部進(jìn)一步發(fā)生水化，礦渣顆粒之間的縫隙縮小，連接緊密；水化7d時，從照片中發(fā)現(xiàn)地質(zhì)聚合物的結(jié)構(gòu)更加密實，至28d時，形成了結(jié)構(gòu)致密的聚合物。材料工程科技論文實訓(xùn)答辯實驗方案 表征手段對各齡期試件中的Al和Si進(jìn)行能譜分析。元素元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)/wt%初

7、凝終凝1d3d7d28d蒸養(yǎng)28dAl08.8006.9706.9910.2309.4607.4513.61Si17.0313.7315.1721.6419.7616.7932.09Al/Si1.9351.972.172.1152.082.2382.357材料工程科技論文實訓(xùn)答辯實驗方案 表征手段對各齡期試件中的Al和Si進(jìn)行能譜分析。根據(jù)Davidovits對地質(zhì)聚合物結(jié)構(gòu)的分，當(dāng)?shù)刭|(zhì)聚合物的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)單元為-Si-O-Al-O-Si-O-（Poly-sialatesiloxo，簡稱PSS）時，在各水化齡內(nèi)，Si/Al的原子比值幾乎保持在2左右，表明堿激發(fā)礦渣地質(zhì)聚合物的硅鋁網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為PSS型。材料工程科技論文實訓(xùn)答辯實驗方案 表征手段采用XRD對試件各齡期的水化產(chǎn)物進(jìn)行晶相分析。若各曲線介于處，出現(xiàn)隆起的包峰，則歸屬于玻璃態(tài)的SiO2。材料工程科技論文實訓(xùn)答辯小結(jié)自然資源匱乏、工業(yè)副產(chǎn)品的廢棄、環(huán)境的破壞與污染無一不觸動每一個材料研究者的思緒。在擁有等同工作性能的同時，我們更加親睞這些近環(huán)境的綠色材料（環(huán)境友好材料）。本