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全固废免烧陶粒试验研究

全固废免烧陶粒试验研究

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作者：崔皓楠北方工业大学

学位级别：硕士

我国工业固废产量巨大,仅2020年即达37.87亿吨,但综合利用率仅约57%。其中,黄金尾矿和赤泥的利用率分别为34.05%和7.05%。本文以赤泥、黄金尾矿和矿粉三种固废为主要材料,研究制作全固废免烧陶粒,并进一步配制轻骨料混凝土。主要研究内... 详细信息

我国工业固废产量巨大,仅2020年即达37.87亿吨,但综合利用率仅约57%。其中,黄金尾矿和赤泥的利用率分别为34.05%和7.05%。本文以赤泥、黄金尾矿和矿粉三种固废为主要材料,研究制作全固废免烧陶粒,并进一步配制轻骨料混凝土。主要研究内容和结果如下:（1）研究了赤泥-黄金尾矿-矿粉三元固废胶凝体系配合比,并以此为基础,研究了石膏掺量、碱激发剂的种类对胶凝体系性能的影响。结果表明:当m（赤泥）∶m（黄金尾矿）∶m（矿渣）∶m（石膏）=2∶8∶9∶1,且使用2%的NaSi O为碱激发剂时,固废胶凝材料28d抗压强度达45.9Mpa、抗折强度达8.8Mpa;微观分析（XRD、FT-IR、TG/DTG、SEM和EDS）显示,固废胶凝材料的水化产物主要是钙钒石（AFt）、水化硅酸钙凝胶（C-S-H）和水化硅铝酸钙凝胶（C-A-S-H）;重金属浸出测试表明,固废胶凝材料中重金属浸出含量低于相关规定要求。（2）研究了水灰比、降密度方式及养护方法对全固废免烧陶粒性能的影响。结果表明:水灰比为0.3、不掺轻质材料和发泡剂、水中养护时制作的固废免烧陶粒,其堆积密度为962.3kg/m,28d筒压强度高达14.7Mpa,远远大于《轻集料及其试验方法第1部分》GB 17431.1-2010中对密度等级为1000的陶粒筒压强度的要求（3.5Mpa）;1h吸水率为23.56%,48h吸水率为24.5%。SEM分析可知,不掺轻质材料和发泡剂的全固废免烧陶粒本身即为多孔结构,因此可降低其密度,但EDS能谱分析显示,陶粒孔隙周围的水化产物主要为C-S-H或C-A-S-H凝胶及AFt等固体,凝胶对固体的有效填充使陶粒孔隙周围结构密实,因此,虽然制作的全固废免烧陶粒孔隙率大、吸水率也较高,但其强度仍然很高。（3）将全固废免烧陶粒用于配制轻骨料混凝土,并与其它两种常用的陶粒（一种为水泥基粘土免烧陶粒,另一种为粘土烧结陶粒）配制的轻骨料混凝土进行比较。结果表明:全固废免烧陶粒配制的轻骨料混凝土,28d抗压强度为53.4MPa、劈裂抗拉强度6.6MPa、干表观密度为1781kg/m,与同等条件下两种常用的陶粒制作的混凝土相比,抗压强度分别高15.6%和81.4%,劈裂抗拉强度分别高38.9%和131.1%;采用SEM观察三种陶粒混凝土中陶粒和水泥砂浆的界面,可以发现全固废免烧陶粒与水泥砂浆的界面区被密实的水化产物所填充,其界面结构优于其它两种常用陶粒配制的混凝土。

关键词：多元固废协同利用碱激发全固废免烧陶粒陶粒混凝土微观分析

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废玻璃钢在固废免烧陶粒及其混凝土中的应用

废玻璃钢在固废免烧陶粒及其混凝土中的应用

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作者：赵文豪北方工业大学

学位级别：硕士

随着风电行业大力发展,大批的风电叶片达到设计使用寿命,风电叶片开始退役报废,预计到2030年将产生7.1万吨叶片等废料,到2050年全球预计将产生4500万吨的风电叶片废弃物,而风电叶片主要材料为玻璃钢,因此,废玻璃钢的再生利用成为亟待解... 详细信息

随着风电行业大力发展,大批的风电叶片达到设计使用寿命,风电叶片开始退役报废,预计到2030年将产生7.1万吨叶片等废料,到2050年全球预计将产生4500万吨的风电叶片废弃物,而风电叶片主要材料为玻璃钢,因此,废玻璃钢的再生利用成为亟待解决的问题。本文将废玻璃钢应用于全固废免烧陶粒及其混凝土中,主要研究内容和结果如下:（1）将废玻璃钢筛分处理为原状玻璃钢、再生玻璃纤维、再生树脂粉末三种类型,研究三种类型的废玻璃钢掺加方式和掺量对全固废免烧陶粒胶凝体系的影响。结果表明:内掺原状玻璃钢、内掺再生玻璃纤维、外掺再生树脂粉末时胶凝体系性能较好,其中内掺原状玻璃钢15%时综合性能最好,抗压强度为36.5MPa,略有下降,但抗折强度达到9.4MPa,提高了4%;折压比提高了17%;微观分析表明:废玻璃钢的掺入在胶凝体系中并未生成新的物相。（2）将原状玻璃钢内掺、再生玻璃纤维内掺、再生树脂粉末外掺至全固废免烧陶粒中,研究三种类型废玻璃钢掺量对全固废免烧陶粒性能的影响。结果表明,掺加15%原状玻璃钢的固废免烧陶粒综合性能较优,其28d筒压强度达10.5MPa,堆积密度为893kg/m,1h吸水率为7.6%,降低了57%,性能优于规范中筒压强度6.5MPa的要求;微观分析表明:废玻璃钢的掺入,虽然并未生成新物相,但废玻璃钢中的树脂和短纤维具有填充陶粒内部孔隙,提高的密实度作用,从而优化其性能。（3）将原状玻璃钢、再生玻璃纤维、再生树脂粉末分别外掺入以废玻璃钢全固废陶粒为粗骨料的混凝土中,研究其工作性、力学性能及耐久性能的变化。结果表明,废玻璃钢的掺量过多会降低废玻璃陶粒混凝土的工作性;掺加20%原状玻璃钢时,废玻璃陶粒轻混凝土的力学性能最优,28d抗压强度达到51.6MPa,提高率为12.4%;劈拉强度为4.83MPa,提高率17.2%;拉压比为9.3%,提高率为4.5%;掺加20%原状玻璃钢时,抗冻性、抗碳化性及抗氯离子渗透性也达到最优。

关键词：废玻璃钢全固废免烧陶粒废玻璃钢陶粒混凝土

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