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磷石膏做混凝土膨胀剂的实验研究

作　者: 谭晨曦
导　师: 刘开平
学　校: 长安大学
专　业: 矿物学、岩石学、矿床学
关键词: 膨胀剂磷石膏铝矾土膨胀机理锻烧温度配比掺量
分类号: TU528.042
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

混凝土由于冷缩和干缩等原因所导致的开裂问题一直是混凝土使用中未能很好解决的一大难题。为解决此问题，目前都采取在混凝土中添加膨胀剂的作法，以抵消这些收缩所带来的开裂，而膨胀剂普遍采用的多是以天然硬石膏为原料所制备的硫铝酸钙类膨胀剂。由于天然硬石膏与煅烧后的废渣磷石膏性质基本相似，且我国磷肥企业众多，每年都排放出大量的废渣磷石膏，所以本研究以廉价的废渣磷石膏替代天然硬石膏为原料，来与铝矾土制备混凝土膨胀剂。在对磷石膏与铝矾土原料进行化学分析、DTA、XRD表征的基础上，通过两种原料的最佳煅烧温度试验、原料的配比和掺量对水泥胶砂强度、限制膨胀率影响的试验，最终表明，磷石膏进行650℃的煅烧、铝矾土进行700℃的煅烧，配比为磷石膏∶铝矾土=60∶40，膨胀剂掺量为8％时，可以使制备的膨胀剂达到强度和限制膨胀率最佳的综合效果；当配比改为65∶35时，虽然其前期强度较低，但28d后期强度增加的很快，特别是此时可以达到最大的抗压强度。如果仅就限制膨胀率来看，限制膨胀率最大的三组依次为掺量12％，配比55∶45、掺量10％，配比60∶40、掺量8％，配比65∶35。各试验结果表明，掺膨胀剂的水泥胶砂3d、7d前期强度都低于不掺的，但其28d后期强度提高的很快，可以达到甚至超过不掺膨胀剂的。膨胀剂在起到膨胀作用的同时还起到增强水泥胶砂后期强度的作用。随膨胀剂掺量的增加，限制膨胀率增加，抗折、抗压强度则会降低；膨胀剂掺量对水泥胶砂强度和限制膨胀率的影响大于配比对它们的影响。通过对试验所选取的按最佳配比和掺量所制备的膨胀剂进行的物性表征，结果表明，该膨胀剂的化学成分、物理性能都符合国家标准。将综合效果最佳的膨胀应用于混凝土实验中，结果显示，膨胀剂的掺入对混凝土强度没有明显的不利影响，反而在后期还可以起到增加混凝土强度的作用。本研究为廉价的废渣磷石膏向更高经济价值的膨胀剂的利用奠定了一定的基础

全文目录

摘要、关键词 (中文)  3-4
摘要、关键词 (英文)  4-9
第一章绪论  9-24
  1.1 膨胀剂的研究  11-18
    1.1.1 硫铝酸钙类混凝土膨胀剂的膨胀机理与特性  12-15
    1.1.2 氧化钙类混凝土膨胀剂的膨胀机理与特性  15-17
    1.1.3 其他类型膨胀剂的膨胀机理与特性  17-18
  1.2 发展循环经济的提倡及必要性  18-19
  1.3 废渣磷石膏及其利用的相关研究  19-22
    1.3.1 磷石膏的形成和排放  20-21
    1.3.2 磷石膏的利用情况  21-22
  1.4 本研究选题的可行性及主要任务  22-24
第二章磷石膏最佳锻烧温度的选取及表征  24-39
  2.1 实验方法  24-26
    2.1.1 制备原料  24
    2.1.2 主要仪器设备  24-25
    2.1.3 工艺流程及步骤  25-26
    2.1.4 有关物性表征  26
  2.2 实验结果与讨论  26-38
    2.2.1 磷石膏原料的表征  26-27
    2.2.2 铝矾土三级矿的表征  27-28
    2.2.3 磷石膏最佳煅烧温度的配比实验  28-30
    2.2.4 磷石膏最佳温度配比实验结果及分析  30-37
    2.2.5 煅烧磷石膏的 X射线衍射分析  37
    2.2.6 实验结果的讨论  37-38
  2.3 小结  38-39
第三章磷石膏煅烧时物相晶形的转变及 P_2O_5杂质的影响  39-51
  3.1 磷石膏煅烧时物相晶形的转变  39-44
    3.1.1 石膏相的说明  39-40
    3.1.2 磷石膏与煅烧最终产物硬石膏的晶体结构讨论  40-42
    3.1.3 磷石膏晶相转变的过程  42-44
  3.2 煅烧所得最终产物-硬石膏的探讨  44-46
  3.3 磷石膏中杂质及 P_2O_5组分的讨论  46-51
    3.3.1 磷石膏中的杂质  46-47
    3.3.2 磷石膏中P_2O_5形态、分布及其对性能的影响  47-51
第四章铝矾土最佳煅烧温度的选取及表征  51-56
  4.1 实验方法  51-52
    4.1.1 实验原料和仪器设备  51
    4.1.2 工艺流程和步骤  51-52
    4.1.3 有关物性的表征  52
  4.2 实验结果与讨论  52-55
    4.2.1 铝矾土的化学分析检测  52
    4.2.2 铝矾土最佳煅烧温度的配比实验  52-53
    4.2.3 实验结果及分析  53-55
    4.2.4 结果与讨论  55
  4.3 小结  55-56
第五章膨胀剂配比、掺量实验  56-68
  5.1 实验方法  56-57
    5.1.1 实验原料、仪器、工艺流程和步骤  56
    5.1.2 有关物性的表征  56-57
  5.2 实验结果与讨论  57-66
    5.2.1 实验安排及计算  57-58
    5.2.2 实验结果及分析  58-65
    5.2.3 结果与讨论  65-66
  5.3 小结  66-68
第六章膨胀剂混凝土试块实验  68-72
  6.1 实验部分  68-69
    6.1.1 原料及仪器设备  68
    6.1.2 实验方法  68-69
    6.1.3 有关物性的表征  69
  6.2 结果与讨论  69-71
    6.2.1 按最佳配比所配制的膨胀剂的表征  69
    6.2.2 混凝土试块抗压强度检测  69-70
    6.2.3 对实验结果的讨论  70-71
  6.3 小结  71-72
第七章结论与建议  72-74
  7.1 结论  72-73
  7.2 对今后工作的建议和想法  73-74
致谢  74-75
参考文献  75-80
附图  80-83
附录发表论文及参加科研项目  83

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