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1. 研究目的与意义(文献综述)
随着国家的快速发展,城市建设的快速推进使水泥的使用量日益增大。据报道,波特兰水泥工业占全球二氧化碳排放量的5%至8%,占世界二氧化硫排放总量的5%至6%。而二氧化碳及二氧化硫作为温室气体,大量排放会加重温室效应,温室效应的加重将会导致全球持续变暖,进而引发严重的环境问题。基于这一考虑,工业副产品部分替代水泥已被证明是减少温室气体排放和能源消耗的有效途径。
因此选取了几种典型矿物掺合料作为这次实验的研究对象:矿粉、粉煤灰(高钙、高铝)和煤矸石等。矿粉,是用水淬高炉矿渣,经干燥,粉磨等工艺处理后得到的高细度,高活性粉料,是优质的混凝土掺合料和水泥混合材料,是当今世界公认的配制高性能混凝土的重要材料。通过使用粒化高炉矿渣粉,可有效提高混凝土的抗压强度,降低混凝土的成本,同时对抑制碱骨料反应,降低水化热,减少混凝土结构早期温度裂缝,提高混凝土密实度,提高抗渗和抗侵蚀能力有明显效果。粉煤灰主要来源于燃煤电厂,由于电力需求逐年增长,已成为世界上最大的工业废渣之一,其储存量仍在不断积累。粉煤灰的主要破坏包括占用土地资源、地下水污染和大气污染等,同时粉煤灰掺入胶凝材料具有施工性好、抗化学侵蚀性好、水化热低等优点。煤矸石是矿业固体废物的一种,是在掘进、开采和洗煤过程中排出的固体废物,中国历年已积存煤矸石约1000mt,并且每年仍继续排放约100mt,不仅堆积占地,而且还能自燃污染空气或引起火灾。但自燃或人工燃烧过的煤矸石,具有一定活性,可作为水泥的活性混合材料,生产普通硅酸盐水泥。
胶凝材料的早期水化进程以溶解沉淀为主即矿物溶解在水中形成离子,离子再相互反应形成溶解度较低的水化物并沉淀析出,因此胶凝材料的水化活性与其矿物的溶解性能具有重要关系,粉煤灰,矿粉,煤矸石的活性较低,因此需发展高效活化手段,提高其对水泥的替代量。多元醇胺作为碱性环境下金属离子优异的络合剂,对金属离子具有一定的增溶作用,因此多元醇胺可有效促进水泥基材料的水化进程,本实验中采用不同浓度的二乙醇单异丙醇胺(deipa)、亚氨基二琥珀酸钠(ids)进行研究。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容
选取典型钙硅铝质矿物掺合料,并将典型钙硅铝质矿物掺合料在不同浓度的化学功能助剂(硫酸钠、deipa、ids等)、不同c-s-h 晶核掺量的碱性溶液中浸泡系列龄期
2.2 技术方案
3. 研究计划与安排
第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。
第4-8周:按照实验技术方案,制备系列样品。
第9-12周:将制备好的样品进行离子溶出行为及微观结构、组分测试表征;
4. 参考文献(12篇以上)
(1) b. lothenbach., k. scrivener., r.d. hooton., supplementary cementitious materials, cement and concrete research, 2011,41 (12):1244-1256.
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(3) f. zou., c. hu., f. wang., y. ruan., s. hu., enhancement of early-age strength of the high content fly ash blended cement paste by sodium sulfate and c–s–h seeds towards a greener binder, journal of cleaner production, (2019)doi: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.118566.
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