《绿色环保生态水泥的制备及其硬度、抗弯强度的研究》-工学论文，科技论文-论文范文参考-科学狗论文网

标题

绿色环保生态水泥的制备及其硬度、抗弯强度的研究

范文

张徽斌

摘要：本文利用垃圾飞灰成分中的CaOAl2O3Fe2O3SiO2混合物体系，制备出环保生态的阿利尼特水泥。研究了MgO与Cl的含量比对水泥硬度以及抗弯强度的影响，结果表明：当两者质量比为1.5：1时，水泥维氏硬度值为52.1，在养护3天以及28天后的抗弯强度值分别达到了32.3以及52.5 MPa。

关键词：飞灰；环保生态；阿利尼特；含量比；强度

中图分类号： TQ172.1 文献标识码： A

1 绪论

大部分的生态水泥都是由生活垃圾以及污泥混合制成，这就使得原料选取过程相对繁琐，对两种物质进行焚烧，增加了制备难度，也增长了制备周期，导致成本较高、能耗过大。针对焚烧城市废弃垃圾中所含有的CaOAl2O3Fe2O3SiO2混合物体系，可以制备出被称为阿利尼特的生态水泥，它是一种低温烧成水泥，具有特殊的晶体结构，而且固溶能力较强，由于其在低温下就可烧制成功，它的生产过程中所需的能耗要比传统硅酸盐水泥低600 kJ/kg左右，而且焚烧的废弃垃圾中含有少量的MgO和含氯的化合物，对阿利尼特水泥的硬度以及抗弯强度会有较大影响，但是鲜有此方面的研究报道。本文以城市生活废弃垃圾为原料制备了阿利尼特水泥，并且系统研究了MgO和含氯化合物对水泥硬度以及抗弯强度的影响。

2 实验过程

2.1 实验所用原料试剂及设备

实验所用的垃圾焚烧飞灰来自于市内某垃圾焚烧厂，它的主要成分以及含量由XRF测定，具体结果见表1。

表1为城市垃圾焚烧后飞灰物质的XRF测试结果，从结果可以看出，飞灰的主要成分为CaOAl2O3Fe2O3SiO2的混合物体系，是成功制备阿利尼特水泥的前提。由于焚烧后的物质成分较为复杂，本文除了四种主要成分外，只考虑MgO与Cl的含量比对生态水泥力学性能的影响，所以XRF测试只定量分析以上六種物质的含量。

因为飞灰成分中的MgO和Cl的含量一定，为了考查两者含量比对生态水泥力学性能的影响，需要MgO和CaCl2作为补充材料来调整生态水泥中的两者含量，两种药品的纯度均到达AR级别，全部由上海国药集团试剂有限公司来提供。

利用吴江市恒佳节能烘箱厂出品的HJXX806型烘箱烘干泥浆块体；采用北京卓的仪器设备有限公司生产的SX214TP型箱式电阻炉来烧制泥浆块体；使用上海一实仪器设备厂生产的DHT27PSD型恒温恒湿箱陈化水泥块体以备后续测试；采用日本理学公司100E型X射线荧光光谱仪（XRF）分析飞灰的主要成分以及纯度；使用上海伦捷机电仪表有限公司的HVS10型数显维氏硬度计来测量阿利尼特水泥的维氏硬度；使用济南耐而试验机有限公司的WAWD型万能实验机来测定阿利尼特水泥的抗弯强度

2.2 实验方法

准确称取垃圾焚烧后的飞灰，根据实验需求加入MgO和CaCl2作为校正补充材料，将它们均匀混合后放入去离子水，搅拌成泥浆状态，利用模具将泥浆成型为10 mm×10 mm×10 mm的泥浆块，放入干燥箱中60oC下烘干12 h。将干燥后的泥浆块脱模取出放入箱式电阻炉中煅烧，煅烧过程分为三个步骤，首先炉温从室温升到600oC，保温20 min，之后将温度升高的900oC，保温15 min，最后将炉温升高至1100oC，保温 1 h后立即将其取出，在室温下让其自然冷却，最后对烧制成型的样品进行磨抛处理，以备后面测试所用。

3 实验结果与分析

MgO含量的变化对阿利尼特水泥维氏硬度的影响图

首先考查MgO与Cl的质量比对阿利尼特水泥维氏硬度的影响，为在固定的Cl含量下，我们改变MgO的含量。从图中结果可以看出，随着MgO含量的增加，样品的维氏硬度呈现出上升趋势，当MgO与Cl的质量比为1.5：1时维氏硬度值达到最大，虽然当两者质量比达到2：1时样品的维氏硬度值稍有上升，但是考虑到生产成本，以及过多的MgO会有少量固溶进SiO2以及CaO的晶格内，很可能影响阿利尼特水泥的固有属性，所以将两者的质量比定位1.5：1。此外，Cl对硅酸盐类物质的烧结性能有很大影响，本文焚烧的垃圾飞灰中Cl含量为3.23（详见表1），处于较低水平，故不对飞灰做任何后续处理。

表2表示了MgO与Cl的含量比对放置不同时间的水泥块体三点抗弯强度的影响。实验中所有烧制成功的水泥块体被放置在恒温恒湿箱中，温度为20oC，湿度为60%，放置时间分别为3天和28天。从表中结果可以看出，当两者质量比为15：1时，养护3天的水体块体强度已经达到了32.3 MPa，28天后强度增加到52.5 MPa，其值已经略高于普通的硅酸盐水泥，但是当进一步增加氧化镁的含量，当两者质量比达到2∶1时，养护3天和28天的样品强度略有下降，很可能是由于过多的MgO已经固溶进SiO2以及CaO的晶格内，形成了少量的固溶体，从而导致水泥块体抗弯强度下降，故进一步证明了在本实验中，MgO与Cl的最优质量比为1.5∶1。

4 结论

本文以焚烧后的垃圾飞灰为原料，制备出环保生态水泥，在最优MgO与Cl的质量比1.5∶1的条件下，水泥样品的维氏硬度与抗弯强度最高。

随便看

科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。