【硕士】粉煤灰烧结制品微孔调控技术

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内容简介

　　【学位年度】2009　　【摘要】　　 本论文的研究工作来源于国家科技支撑计划项目“新型墙体材料绿色制造工艺技术与装备”（2006BAF02A29）的子课题《新型自保温承重高孔洞率制品的绿色制造技术与装备》。主要研究内容包括以下方面： 1、粉煤灰烧结制品造孔基体选择及高温烧结机理（1）页岩和钠基膨润土等粘结剂掺量的增加，使粉煤灰试样在烧结过程中更加容易出现液相，试件的密实度提高，氧气难于进入试件内部，试件进行无氧烧成，影响试件的一致性。同样，烧成温度和烧成时间也会影响试样的烧成过程及制品性能。 （2）使用质量比30％的页岩做粘结剂的试件（A70a30）1050℃保温2h的抗压强度为26.81MPa，明显优于使用30％钠基膨润土的试件（A70b30）的9.82MPa，气孔率为35.49％，低于A70b30试件的48.08％，体积密度为1.58g·cm—3。与A70a30相比，A70b30试样1050℃最佳烧成保温时间为4h，烧成需要消耗更多时间和能量。 （3）粉煤灰制品烧成的最佳配比及温度制度为：A70a30试样，<400℃时，2℃/min；≥400℃时，3℃/min；1000℃时，保温烧成2h；烧成结束后，试块置于高温炉中自然冷却。 （4）页岩的加入可以有效的降低粉煤灰试样的烧成温度，提高试件的耐火度。页岩的小颗粒填充了粉煤灰颗粒间的空隙，增大了试样的堆积密度。页岩中的矿物在较低的温度下形成了可以流动的液相，使烧成的第二阶段提前结束，所以，在烧结温度点时，纯粉煤灰试样的收缩大于掺加了页岩的试样。液相量的增加也加大了试样熔融状态下的粘度，更有利于试样保持原有的形状。温度继续升高使液相表现出更好的流动性，因而掺加页岩的试样在熔融时呈近似半球状塌落，试样底角部尺寸明显增加，顶端尺寸减少，纯粉煤灰表现为竖直方向的不规则膨胀。 （5）粉煤灰烧结制品在高温下的主要产物为莫来石与SiO2。粉煤灰颗粒是高温后形成的玻璃态物质，XRD图谱中各种矿物的峰形都不尖锐，表现出了其玻璃态的性质。页岩中存在Na2CO3，可以与莫来石在高温下发生反应，使莫来石分解生成霞石。 （6）页岩填充了粉煤灰大颗粒的孔隙，增加了堆积密度，促进了固固反应的进行，增加了高温下生成的液相的数量，降低了试件的烧成温度，使试件的强度发挥的更加充分。 2、不同机理的造孔剂对粉煤灰烧结制品性能的影响（1）烧成制品中掺加造孔剂可以抑制试件基体的收缩，降低试件的烧成收缩率；由于各种造孔剂的造孔原理不同，导致了试件抗压强度损失程度的不同；试件的气孔率都有不同程度的提高，体积密度降低。 （2）生物质造孔剂（PF、R、S），在减少试件的体积收缩的效果方面相差不大；由于各种造孔剂自身的体积密度和高温燃烧后的灰分不同，造成试件的质量损失率稍有不同。 掺加了S造孔剂试件的抗压强度、气孔率和体积密度等性能优于其他生物质造孔剂。S10试件的强度为12.26MPa，比相同掺量的PF、R试件强度稍高；气孔率为42.43％，比其他两种生物质造孔剂试件高约2％；体积密度为1.32g·cm—3，低于其它两组试件。 （3）矿物内燃型造孔剂（M）可以降低试件的抗压强度损失率，M10试件的抗压强度仍可以达到20MPa的标准；试件的气孔率为43.1％，高于掺加了生物质造孔剂烧成的试件；烧成试样的体积密度较高，为1.38g·cm—3。 （4）热分解造孔剂（L）控制试件的体积收缩效果较好，直径收缩和高度变化率随掺量的增加降低明显，L15试件的尺寸收缩均降低至约2％；L对抗压强度的影响效果与生物质造孔剂试件相当，L10试件强度约为12MPa；试样的气孔率提高明显，可以达到45％。 （5）各种不同造孔机理、不同掺量的造孔剂在影响试件各个区间的孔径分布的规律是一致的，掺加了造孔能力强的造孔剂的试件在每个孔径分布区间的气孔数均高于掺加了相同体积掺量造孔效果弱的试件。 （6）类型相近的制品的导热系数与该试件的气孔率、体积密度两因素间均近似呈线性关系。在烧结制品体系中，导热系数y（W/m·k）与气孔率x（％）之间近似的线性关系近似为y=—0.0326x+1.872；y与体积密度z（g·cm—3）之间的线性关系近似为y=0.4999z—0.1851。　　共75页

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