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锰渣作为锰系合金冶炼时排放的水淬废渣,排放量巨大且利用率低;经过水淬的锰渣具有独特的蜂窝状多孔结构,外壳坚硬、质量相对较轻,可作为轻质保温骨料。论文依托2012年广西教育厅研究生科研创新项目“水淬锰渣轻质保温砂浆的孔结构及热物性研究(No.YCSZ2012079)”,针对目前保温砂浆强度低及锰渣建材资源化高效利用等问题,开展了多孔锰渣-玻化微珠复合保温砂浆的制备及性能研究。 本文开展的主要研究工作和取得的成果有: 以玻化微珠和锰渣为轻质骨料,水泥、矿物掺合料为胶凝材料,胶粉、羟丙基甲基纤维素为改性外加剂,剑麻纤维、聚丙烯纤维为增强组分,经过拌合物制备、轻振成型以及养护工艺,制备得到多孔锰渣-玻化微珠复合保温砂浆。 研究了多孔锰渣掺量对保温砂浆性能影响,发现锰渣掺量从0%增加到75%时,保温砂浆的干密度大幅度增加,多孔锰渣最佳掺量为50%。掺合料的掺入或膨胀珍珠岩等体积部分替代玻化微珠,可以有效降低保温砂浆的干密度,但同时也会降低抗压强度,当石灰石粉掺量为10%、粉煤灰为20%、矿渣微粉为10%时,膨胀珍珠岩掺量为40%时,保温砂浆性能最优。系统研究了胶粉和纤维素醚对保温砂浆粘结性能和保水性能的影响规律,结果表明,两者均能显著提高保温砂浆的粘结强度,且纤维素醚能够大幅度的提高砂浆的保水率,当掺量从0%增加到1%时,保水率从53%提高到93%,两者的最适宜掺量分别为2%、0.6%。剑麻纤维和聚丙烯纤维复掺时,可形成双重网络纤维结构,提高砂浆抗折抗压强度,两者最适宜掺量分别为0.6%、0.15%;且20mm与10mm剑麻纤维以1:1复合时,韧性最好。多孔锰渣-玻化微珠复合保温砂浆各项指标都满足 JGJ253-2011《无机轻集料砂浆保温系统技术规程》规定的Ⅱ型标准要求。 通过XRD和SEM手段分析了复合胶凝材料水化的矿物组成和微观结构,发现由于粉煤灰后期发挥的火山灰效应、矿渣微粉后期发挥了潜在水硬性,参与了胶凝材料的二次水化,生成较多的水化硅酸钙等产物,改善保温砂浆的微观结构,使得微观结构非常密实。通过采用MATLAB图像处理技术分析发现保温砂浆内部存在大量的由于外加剂引气产生的宏观孔,加上轻质骨料内部存在的蜂窝状微观孔,使得保温性能较好。所配制的保温砂浆成本较低,每吨约节约256元(每方节约74元),经济效益明显,社会效益显著。