煅烧白云石对水泥基材料性能的影响开题报告

 2023-10-18 09:20:47

1. 研究目的与意义

水泥自诞生和工业化生产至今已有 180 年的历史，因其价格低廉、用途广泛而逐渐成为人们生产生活中不可缺少的材料。水泥与水、砂和碎石混合形成混凝土，可以在空气和水中硬化，并且长期保持高强度，但硬化后的体积收缩易使混凝土发生开裂并导致混凝土破坏，影响其使用寿命，造成资源、能源和资金浪费，并增加环境负荷。小尺寸的混凝土收缩主要来自自收缩和干燥收缩；对于大体积混凝土，由于大体积混凝土导热性差，在硬化初期，水泥水化产生的热量不断积累，外部温度降低快，而内部难以向外传导，可能造成内外温差高达作为 50℃，此时，混凝土内部的热膨胀大于表面的膨胀，导致表面拉应力过大而开裂 。随着社会的不断进步和科学技术的不断创新与发展，研制了不同种类的混凝土膨胀剂，用以补偿混凝土的收缩。这种外加剂的作用是减少混凝土的收缩，提高混凝土的耐久性。早期开发的膨胀剂主要有硫铝酸盐类和 CaO 类膨胀剂。20 世纪 70 年代，中国开始用菱镁矿煅烧制备氧化镁膨胀剂，并且将MgO 膨胀剂作为外加剂加入混凝土中来补偿大体积混凝土的收缩，防止大体积混凝土开裂。另外，还采用白云岩和蛇纹石制备了方镁石基 MgO 膨胀剂。以白云石为主要矿物的白云岩在自然界中储量丰富，常应用于建筑领域中，一般是作为集料或填料。白云岩作为天然矿产，在北美、南欧、北非、西非、中东、远东等世界各地拥有丰富的储量。白云岩在我国已有超 40 亿吨的储存量，其中辽宁、内蒙古、山西、江苏、福建、湖南、河北和广西的储存量占有总量的绝大部分。目前解决混凝土收缩的最简单实用的方法是添加混凝土膨胀剂，而氧化镁和氧化钙膨胀剂是目前市场最主要的膨胀剂，主要用于补偿大体积混凝土的温降收缩。白云石粉作为一种天然的矿物原料，其主要成分为MgCa(CO3)2。通过煅烧白云石获得以MgO和CaO为主矿物相的材料，其可作为膨胀剂用于补偿收缩。本课题通过对白云石进行不同温度煅烧，分析其对水泥基材料工作性、强度和膨胀性能的影响，以期实现这类膨胀剂在水泥基材料中的应用。


2. 研究内容和预期目标


主要研究内容：

研究煅烧白云石混合材制备的煅烧制度。

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3. 研究的方法与步骤

通过煅烧产物在水中产生水化反应的结合水量测定水化活性和水化反应程度。运用控制变量法进行多组实验并结合仪器观察水泥基材料的微观结构来确定温度和掺量对于水泥基材料的膨胀率、力学性能与水化性能的影响。

1、将750℃、850℃、950℃温度下煅烧相同时间的产物以0%、5%、10%、15%掺量内掺至水泥基材料中，并进行标准养护来测定其7d、28d、60d的抗压强度与变形性能，最后与空白组进行对比，以此来分析煅烧温度对于水泥基材料力学性能与变形性能的影响；

2、用白云石在各煅烧制度下制备的膨胀剂以内掺法代替 0wt%、5wt%、10wt%和 15wt%的水泥制备不同比例的水泥浆体试件，研究水泥浆体的水化热和不同龄期时 Mg(OH)2 的估计量，并从孔结构的角度分析含 CaO 和 MgO 的钙镁复合膨胀剂对水泥浆体内部孔结构的影响。比较使用膨胀剂后水泥基材料膨胀率和抗压强度的变化。从全方面来分析白云石制备的钙镁复合膨胀剂作为水泥膨胀剂的可行性。

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4. 参考文献

[1] 陈登, 宋旭艳, 何智海. 煅烧渣土-白云石对水泥砂浆强度和膨胀性能的影响[J]. 长江科学院院报, 2021, 38(1):146-150.

[2] 陆采荣. 白云岩石粉对水泥胶凝体系力学性能及孔结构的影响[J]. 材料导报, 2013, 27(22): 305-306.

[3] 谢晓丽. 白云石煅烧制备水泥基胶凝材料的实验研究[J]. 非金属矿, 2011, 34(2):32-35.

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5. 计划与进度安排

第一阶段（第1～3周）：2月20日～3月12日

准备试验原材料，试验研究，论文开题，写出开题报告；

第二阶段（第4～8周）：3月13日～4月16日

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