【摘 要】
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富含钙质、硅质组分的固体废弃物在蒸压硅酸盐材料生产中得到越来越广泛的应用。固废类原料的水热活性直接影响蒸压硅酸盐材料的配料设计、水热产物组成以及材料性能。本论文以废弃混凝土作为钙质原料和部分硅质原料,采用煅烧—水热合成工艺制备蒸压硅酸盐材料;以煅烧产物中CaO含量和CaO活性表征废弃混凝土中钙质组分的水热活性,研究CaO含量和CaO活性对蒸压硅酸盐材料性能的影响。本论文研究可为优化废弃混凝土煅烧预
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富含钙质、硅质组分的固体废弃物在蒸压硅酸盐材料生产中得到越来越广泛的应用。固废类原料的水热活性直接影响蒸压硅酸盐材料的配料设计、水热产物组成以及材料性能。本论文以废弃混凝土作为钙质原料和部分硅质原料,采用煅烧—水热合成工艺制备蒸压硅酸盐材料;以煅烧产物中CaO含量和CaO活性表征废弃混凝土中钙质组分的水热活性,研究CaO含量和CaO活性对蒸压硅酸盐材料性能的影响。本论文研究可为优化废弃混凝土煅烧预处理制度、提升蒸压硅酸盐材料性能提供理论依据,同时对其他固废原料水热活性的研究有参考意义。论文主要研究内容:采用不同方法测试CaO含量和CaO活性,研究不同煅烧制度下,不同测试方法得到的CaO含量和CaO活性对蒸压硅酸盐材料抗压强度、物相组成以及微观结构的影响,确定适合废弃混凝土原料的水热活性测试方法,探明钙质组分水热活性对蒸压硅酸盐材料性能影响的作用机制;以CaO含量为响应目标,利用CCD响应面实验设计方法优化废弃混凝土煅烧制度;综合考虑煅烧制度对CaO含量、CaO活性以及蒸压硅酸盐材料性能的影响,确定废弃混凝土原料最佳煅烧制度。论文的主要研究结论:（1）不同煅烧制度下,不同测试方法得到的CaO含量测定值:蔗糖法＞乙二醇-EDTA法＞乙二醇法。以废弃混凝土煅烧产物为原料,蒸压试件强度普遍高于分析纯配料组;不同煅烧制度下,根据蔗糖法CaO含量测试结果配料,试件强度最高;依据蔗糖法CaO含量测试结果配料,890℃/30min和890℃/60min煅烧产物配料组,试件实际钙硅比接近设计钙硅比0.9;确定本论文条件下废弃混凝土原料适宜的CaO含量测试方法为蔗糖法。（2）以CaO含量为响应值,各因素对废弃混凝土中Ca CO3热分解影响的显著性:煅烧温度＞保温时间＞升温速率;升温速率和煅烧温度之间、保温时间和升温速率之间,交互作用显著;CCD响应面试验设计法优化得到的最佳煅烧制度为:890℃、升温速率3℃/min、保温90min,对应CaO含量预测值为37.03%。（3）采用草酸法测定CaO活性,煅烧制度及CaO含量对CaO活性的影响规律、CaO活性对蒸压试件强度的影响规律,均与冶金石灰活性度测试法和温升速率法不同;采用草酸法,CaO活性随CaO含量增加总体呈下降趋势;随煅烧温度升高、保温时间延长,CaO含量提高而活性降低,即高CaO活性和高CaO含量对煅烧制度的要求相矛盾;升温速率对CaO活性的影响与煅烧温度有关;确定本论文条件下废弃混凝土原料适宜的CaO活性测试方法为草酸法。（4）以废弃混凝土煅烧产物配料,蒸压试件水热产物中均存在托贝莫来石相,无定型物质主要为C-S-H凝胶;废弃混凝土煅烧制度不同,水热产物中还存在C2SH（A）、CSH（Ⅰ）和C2SH（B）相;随着煅烧温度提高,托贝莫来石结晶度降低、水化硅酸二钙有序度和含量增加;当无定型物质含量超过50%时,试件强度随无定型物质含量增加而显著提高;水化硅酸二钙含量提高、则试件强度降低。（5）煅烧制度中,煅烧温度对蒸压试件强度影响最显著,保温时间和升温速率对强度的影响存在明显交互作用;过高温度煅烧、高温长时间煅烧以及高温快烧,影响原料水热活性匹配度和蒸压试件水热产物物相组成,进而导致试件强度偏低;综合考虑煅烧制度对CaO含量、CaO活性以及蒸压试件性能的影响,确定本论文试验条件下废弃混凝土的最佳煅烧制度组合为:低煅烧温度+高升温速率+长保温时间,此时废弃混凝土原料中钙质组分水热活性高、试件强度高。
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