不同成因高岭土热活化特性比较研究开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

混凝土是世界上应用最广的建筑材料之一,随着社会和经济的发展,其需求量日益增大,但作为混凝土的胶凝材料的水泥, 其使用在给人们带来方便的同时也产生了一系列的环境问题。水泥的生产伴随着能源和资源的大量消耗,在水泥的生产过程中,石灰石的分解、化石燃料的燃烧都导致二氧化碳温室气体的排放,每年由于水泥生产而排放的二氧化碳总量约占全部二氧化碳排放量的5%~8%。同时在水泥生产过程中会产生三氧化硫及氮氧化合物,这些都给环境带来了较大的污染,加速了温室效应。为了减少水泥在生产和使用过程中带来的环境负担,实现建筑行业的可持续发展,很多学者致力于研究辅助胶凝材料(SCMs),这种材料必须具备高活性、耐久性、持续的生命周期,并且在其生产过程中不会破坏生态环境。

试验和应用证明, 混凝土材料在使用过程中, 会受到其内部有害成分的破坏及环境有害介质侵蚀,宏观上表现为开裂、溶蚀、膨胀、松软及强度下降等劣化,以致结构破坏, 造成极大的经济损失,因此需要加入辅助胶凝材料,以提高其耐久性,现研究证明在混凝土中应用各种超细粉技术可大大改善混凝土材料的负面影响, 在保证混凝土强度的同时, 极大地提高了混凝土保护层微观结构方面的性能。在众多水泥替代材料中,矿渣、粉煤灰、硅灰这些常见辅助胶凝材料的供应相对于水泥的广泛生产存在的一定的局限性,不足以满足所需代替的水泥量的要求,想要推动混凝土行业的可持续发展,开发优质价廉的新型超细粉技术势在必行。在我国,高岭土尤其是煤系高岭土储量很大,并且煅烧后生成的偏高岭土由于具备较高的活性且制作过程中节省能源、无环境污染,与一些相对较为成熟的超细粉相比较, 偏高岭土具有更为优异的性价比,因此逐渐成为国内外研究的热点。

偏高岭土(简称M K) 是高岭土(Al2O 3·2SiO 2·2H2O )在一定温度(500~ 900℃) 下煅烧、脱水形成的无水硅酸铝(Al2O3·2SiO2)白色粉末, 其SiO2和Al2O3的含量,特别是Al2O3 的含量较高. 由于偏高岭土中原子排列是不规则的, 呈现热力学介稳状态, 因此具有强烈的火山灰活性。偏高岭土与水泥水化产物Ca(OH)2和水反应后生成的水化产物主要是CSH 凝胶, 以及水化铝酸钙和水化硫铝酸钙,将这种具有高火山灰活性的偏高岭土加入水泥中,不仅可以促进水泥水化,提高水泥混凝土的强度,在掺量与硅灰相同时,强度甚至高于硅灰混凝土,而且可以很大程度上提高混凝土的抗渗性、抗冻性以及耐腐蚀性,并且对抑制碱集料反应也有很好的正面作用,是一种理想的高活性新型矿物掺合料。由偏高岭土制备的胶凝材料既有有机高分子、水泥的优良性能,并且活性与硅灰相似,又有原材料丰富、节约能源等优点,是一种很有发展前景的绿色建筑材料。

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