外文翻譯--非蒸養(yǎng)和非燒成粉煤灰隔熱材料研究

1、<p><b>　　外文翻譯</b></p><p>　　非蒸養(yǎng)和非燒成粉煤灰隔熱材料研究</p><p>　　羅玉萍1,2，王力軍1</p><p>　　1中國(guó)遼寧，大連理工大學(xué)水利水電工程學(xué)院，116024，</p><p>　　2中國(guó)山東，煙臺(tái)大學(xué)，土木工程學(xué)院，264005，</p>&l

2、t;p>　　摘要：提出了一種水泥和雙氧水為原料合成非蒸養(yǎng)和非燒成航線使用粉煤灰的隔熱材料。對(duì)材料屬性如表觀密度、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、導(dǎo)熱性、耐水性和隔熱性能的研究，及一些影響因素及其性能的探究.這種材料的表觀密度為360kg/m3，抗壓強(qiáng)度在1.86MPa時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)為0.072W/(m·K)，軟化系數(shù)為0.55，耐熱溫度為300℃。試驗(yàn)結(jié)果表明，這種材料重量輕，強(qiáng)度高，良好的隔熱。此外，既不蒸汽燒結(jié)固化，也不需要技術(shù)生

3、產(chǎn)它。另外，大量使用粉煤灰，使它成為低成本，環(huán)境友好型建設(shè)材料。</p><p>　　關(guān)鍵詞：粉煤灰；隔熱材料；非蒸養(yǎng)；耐水性</p><p><b>　　1 簡(jiǎn)介</b></p><p>　　粉煤灰是一種來(lái)自煤燃燒發(fā)電廠的礦物殘?jiān)?，這是具有高度可濕性粉劑。它包含硅鋁酸鹽和含鐵玻璃狀顆粒（約60％-80％），加上形狀不規(guī)則的顆粒非晶態(tài)粘土，莫來(lái)

4、石，石英和未變質(zhì)燃料[1]。粉煤灰懸浮在廢氣中，可凝固在靜電除塵器或過(guò)濾袋內(nèi)。當(dāng)凝固時(shí)，粉煤灰顆粒通常是球形的顆粒形狀，范圍的大小從0.5μm至100微米。其主要化學(xué)成分是二氧化硅，氧化鋁和氧化鐵，使之成為一個(gè)鋁和硅的聚合物合適的來(lái)源，。他們還具有火山灰形式，因此可以反應(yīng)，氫氧化鈣和堿膠凝形成的化合物[2]。</p><p>　　由于快速增長(zhǎng)的電力需求，特別是新興經(jīng)濟(jì)體，發(fā)電廠產(chǎn)生的粉煤灰數(shù)量正在迅速增長(zhǎng)。在許多

5、發(fā)展中國(guó)家，粉煤灰利用率相當(dāng)?shù)?，一般低?0％。毫無(wú)疑問(wèn)，有效地利用發(fā)電廠產(chǎn)生的粉煤灰將大大有利于回收并再利用原材料以及保護(hù)環(huán)境。事實(shí)上，粉煤灰已被廣泛用作更換硅酸鹽水泥的混凝土，它引起了極限強(qiáng)度的混凝土，增強(qiáng)耐化學(xué)性和耐久性[3]。這種更換減少了溫室氣體，因?yàn)樯a(chǎn)1噸普通硅酸鹽水泥，估計(jì)生產(chǎn)一噸的二氧化碳。此外，粉煤灰可作為流動(dòng)填補(bǔ)，自密實(shí)回填材料，土壤穩(wěn)定調(diào)整[4]。最近，它也被用來(lái)作為一個(gè)組成部分的地聚合物混合物[5-7]。<

6、;/p><p>　　非蒸養(yǎng)和非燒成粉煤灰熱在加氣混凝土材料由一種多孔型組成水泥作為水泥，粉煤灰作為填料和過(guò)氧化氫溶液作為一個(gè)引氣劑[8]。它的特點(diǎn)是重量輕，高機(jī)械強(qiáng)度，是理想的保溫隔熱，它消耗更少的能源生產(chǎn)，并已廣泛的應(yīng)用。它可用于建筑保溫材料在屋面、管道和復(fù)合型墻壁，保溫是必然要求。我們介紹一種中國(guó)煙臺(tái)當(dāng)?shù)仉姀S產(chǎn)生的粉煤灰制保溫材料，這表明再利用粉煤灰建筑材料的可行性。粉煤灰是可由發(fā)電廠大量提供的被浪費(fèi)的產(chǎn)品[9]

7、。</p><p><b>　　2 試驗(yàn)過(guò)程</b></p><p><b>　　2.1 原料</b></p><p>　　鎂：我們的研究中使用的一種白色或淺黃色粉末。主要組成部分是鎂粉末。它由燒成菱鎂礦通過(guò)高溫制成粉末.合格的燒成鎂砂密度是3.1至3.4g/cm3。其密度為800-900kg/m3。我們實(shí)驗(yàn)用的是山東萊州

8、氧化鎂，其氧化鎂含量大于92％。</p><p>　　干鹵鹽：干鹵鹽是干燥的材料，其主要成分是MgCl2。我們的實(shí)驗(yàn)使用了江蘇鹽城的干鹵鹽。其中MgCl244.78％，而SO42-小于2％，而NaCl小于2％。</p><p>　　鎂和鎂化合物的混合解決方案MgCl2-H2O體系，這是水泥的隔熱材料。主要成分是5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O。應(yīng)該對(duì)照MgO/Mg

9、Cl2（摩爾比）=4-6的混合物，所以穩(wěn)定的518階段可以實(shí)現(xiàn)。SO42-的和NaCl的數(shù)量在水泥應(yīng)盡可能低，否則SO42-的在MgO中水泥和石灰的反應(yīng)將彼此產(chǎn)生擴(kuò)張，導(dǎo)致產(chǎn)品開(kāi)裂。并且NaCl容易沉積在產(chǎn)品表面。本實(shí)驗(yàn)MgO/MgCl2和H2O/MgO摩爾比分別控制在5和1.5。在此鹵鹽密度應(yīng)該控制在23-30波美度。</p><p>　　粉煤灰：粉煤灰是火電廠的廢渣，密度為1.9-2.4g/cm3，密度550

10、-800kg/m3和表面積約0.21-0.39m2/g，我們實(shí)驗(yàn)用的是煙臺(tái)發(fā)電廠的濕粉煤灰。</p><p>　　表1顯示了粉煤灰的化學(xué)成分。</p><p>　　Table.1 Chemical constituents of fly-ash</p><p>　　該粉煤灰主要包括鋁硅玻璃、晶體和一些不完全燃燒煤。鋁硅玻璃約50％-80％。晶體主要是混合的石英和莫來(lái)

11、石，還有少量的赤鐵礦和磁鐵礦。粉煤灰主要用于隔熱填充材料，它可以調(diào)整泥漿的粘度和生產(chǎn)的速度。因此它可以產(chǎn)生理想的多孔結(jié)構(gòu)并且提高保溫隔熱性能。與MgCl2反應(yīng)時(shí)，其活性成分生成MgO-SiO2-H2O體系，并與CaO生成CaO-SiO2-H2O體系，產(chǎn)生抗分裂和耐水性能。實(shí)驗(yàn)證明，利用細(xì)磨粉煤灰粉煤灰可以取得比原始粉煤灰分布更好的的孔隙結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度。在我們的實(shí)驗(yàn)中，粉煤灰是細(xì)度不到30微米（平均粒徑），以取得理想的孔徑分布和機(jī)械強(qiáng)度，相比

12、之下，那些回收的粉煤灰中，粉煤灰和MgO質(zhì)量比值控制在1-1.3。</p><p>　　加氣劑：加氣劑是一種多孔性物質(zhì)。我們經(jīng)常使用鋁粉、鋅粉、雙氧水等。此實(shí)驗(yàn)，過(guò)氧化氫溶液作為空氣劑，不同濃度的雙氧水加入量不同，平均為2％-6％。</p><p>　　氣泡穩(wěn)定劑：氣泡穩(wěn)定劑是表面活性劑。這些表面活性劑由極性和非極性的自由基組成。它們可以降低表面張力，促進(jìn)形成氣泡和防止收集分散氣泡，使氣泡

13、穩(wěn)定。此實(shí)驗(yàn)中，碳化物和烷基苯磺酸鈉組成的復(fù)合型外加劑（CN）的含量控制在0.2％-0.9％。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)嚴(yán)格控制CN的含量。CN量過(guò)少將導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量變差，過(guò)多的CN會(huì)使產(chǎn)品開(kāi)裂。</p><p>　　添加劑：此實(shí)驗(yàn)的添加劑包括磷酸、硫酸鈉、水玻璃、聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂，用于增強(qiáng)產(chǎn)品耐水性能。</p><p>　　纖維材料：此實(shí)驗(yàn)的纖維材料包括紙張纖維和玻璃纖維，提高強(qiáng)度和抗裂性。其質(zhì)量分

14、數(shù)控制在2％左右。</p><p><b>　　2.2 樣品制備</b></p><p>　　圖1是一個(gè)流程圖，顯示實(shí)驗(yàn)過(guò)程中樣品的制備，固體骨架沒(méi)有添加劑。在粉煤灰的干燥105℃，應(yīng)仔細(xì)檢查，用0.08毫米的篩。應(yīng)以同樣的細(xì)篩處理粉末。干鹵鹽將溶于水，密度為23-30波美度。</p><p>　　粉煤灰和氧化鎂粉末按上述比例混合。加入鹵水、氣

15、泡穩(wěn)定劑和纖維，然后徹底地混合在一起。再加入雙氧水混合，攪拌均勻，然后澆注入模。料漿的量控制在模具的2/3。約3分鐘，泥漿澆注完成。7-8小時(shí)后切除凸起部分，10個(gè)小時(shí)后拆除模后，其次是在室溫下干燥。</p><p>　　圖1粉煤灰生成隔熱材料流程圖</p><p>　　Fig.1 Flowchart for synthesis of thermal insulating material

16、 from fly-ash</p><p>　　當(dāng)加入鹵水溶液，實(shí)驗(yàn)步驟如虛線框架圖1所示。干樣品沉浸在添加劑中，一定時(shí)間內(nèi)達(dá)到適當(dāng)密度，之后進(jìn)行干燥。</p><p>　　此實(shí)驗(yàn)中，鹵水、過(guò)氧化氫和添加劑含量，以及粉煤灰 與MgO的比不同，使料漿漿不斷改變，產(chǎn)生理想的孔徑分布和機(jī)械強(qiáng)度。尤其是研究大量鹵水和過(guò)氧化氫對(duì)樣品密度和力學(xué)性能的影響。由下文的討論可知，密度對(duì)熱性能和機(jī)械性能影響很

17、大。</p><p><b>　　2.3 性能表征</b></p><p>　　對(duì)各種實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化之后，評(píng)價(jià)樣品熱性能和機(jī)械性能。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)對(duì)這些財(cái)產(chǎn)的測(cè)試車(chē)?yán)锏聦?duì)樣品的年齡為7天。為抗壓強(qiáng)度，樣品切成7.07cm×7.07cm×7.07cm的小塊，壓縮速度為0.5兆帕/秒時(shí)測(cè)試抗折強(qiáng)度。用標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)熱系數(shù)

18、儀，對(duì)試樣板20cm×20cm×2cm，20cm×20cm×6cm，進(jìn)行了導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)試。</p><p><b>　　3 結(jié)果與討論</b></p><p>　　表2總結(jié)了表觀密度、干密度、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)。非蒸養(yǎng)和非燒成粉煤灰保溫材料與典型的泡沫混凝土，是密度更小、抗壓強(qiáng)度更高和導(dǎo)熱系數(shù)更小的泡沫混凝土。<

19、/p><p><b>　　3.1力學(xué)性能</b></p><p>　　保溫材料的力學(xué)性能如抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，主要依靠表觀密度，連同其他幾個(gè)微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)。此實(shí)驗(yàn)的非蒸養(yǎng)和非燒成粉煤灰保溫材料的表觀密度主要受處理過(guò)程中參數(shù)影響。研究過(guò)氧化氫和鹵水的含量對(duì)表觀密度所造成的影響。</p><p><b>　　表2隔熱材料的性能</b>

20、;</p><p>　　Table.2 Properties of thermal insulating material</p><p>　　圖2顯示了過(guò)氧化氫含量和密度的關(guān)系，其他實(shí)驗(yàn)參數(shù)保持不變。過(guò)氧化氫的量增加了0.8％-4.3％，表觀密度的范圍為370-430kg/m3。</p><p>　　圖2過(guò)氧化氫含量和表觀密度之間的關(guān)系</p>&l

21、t;p>　　Fig.2 Relationship between the amount of hydrogen peroxide and its apparent density</p><p>　　圖3顯示表觀密度密度和鹵水密度的關(guān)系，當(dāng)過(guò)氧化氫的量控制在4％。隨著鹵水密度的增加，表觀密度的范圍增加20％-30％。對(duì)于給定的數(shù)額的518階段，低密度鹵水利于形成低的表觀密度，有利于保溫。</p>

22、<p>　　粉煤灰通過(guò)非蒸養(yǎng)和非燒成的隔熱材料的抗壓強(qiáng)度已作為一個(gè)判斷的表觀密度。在粉煤灰/MgO（重量）的比例固定為1.0時(shí)，抗壓強(qiáng)度很大程度上取決于表觀密度。圖4表明，抗壓強(qiáng)度增加的表觀密度范圍為386-438kg/m3。一方面，有人指出過(guò)氧化氫在規(guī)定的限額，抗壓強(qiáng)度沒(méi)有很多不同的變化；另一方面，抗壓強(qiáng)度受粉煤灰顆粒性能的影響。細(xì)磨的的粉煤灰改善抗壓強(qiáng)度。事實(shí)上，不規(guī)則顆粒導(dǎo)致不規(guī)則孔隙造成的材料抗壓強(qiáng)度降低。此實(shí)驗(yàn)中

23、，粉煤灰磨細(xì)，使他們的平均粒徑小于30微米，這有助于提高機(jī)械強(qiáng)度。</p><p>　　圖3鹵水和表觀密度的關(guān)系 圖4抗壓強(qiáng)度和表觀密度之間的關(guān)系</p><p>　　Fig.3 Relationship between the density of bittern solution and the apparent density of the materi

24、al</p><p>　　Fig.4 Relationship between the compressive strength and apparent density</p><p><b>　　3.2導(dǎo)熱系數(shù)</b></p><p>　　圖5顯示粉煤灰制保溫材料導(dǎo)熱和表觀密度之間的關(guān)系?？芍?，表觀密度增大，導(dǎo)熱系數(shù)增加，導(dǎo)熱系數(shù)范圍0.0

25、67-0.07W/(m·K)段。過(guò)高表觀密度將降低材料的保溫性能。如表2所示，各種導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定表明在此實(shí)驗(yàn)中的非蒸養(yǎng)和非燒成粉煤灰隔熱材料是比較有利的是泡沫混凝土。</p><p>　　圖5導(dǎo)熱系數(shù)和表觀密度之間的關(guān)系</p><p>　　Fig.5 Relationship between the coefficient of thermal conductivity and

26、 apparent density</p><p><b>　　3.3耐水性</b></p><p>　　非蒸養(yǎng)和非燒成粉煤灰保溫材料，在機(jī)械強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)與518階段密切相關(guān)。晶體結(jié)合點(diǎn)前有較高的溶解度，因此多余的水存在，導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度降低。為了增強(qiáng)隔熱材料的耐水性，對(duì)粉煤灰進(jìn)行幾種類型的浸泡試驗(yàn)，改變軟化因子。</p><p>　　一方面，運(yùn)用適

27、當(dāng)?shù)奶砑觿┛商岣叻勖夯腋魺岵牧夏退?，由于溶解度降低硬化階段或改變所引起的晶體結(jié)構(gòu)。另一方面，增加一個(gè)性能也會(huì)影響凝結(jié)時(shí)間和機(jī)械強(qiáng)度。有人指出，軟化系數(shù)增加，但機(jī)械強(qiáng)度下降，而添加劑也可能影響制品性能。當(dāng)添加劑減少，隔熱材料的耐水性增強(qiáng)，為MgCl2降低樣品表面ERS和堵塞漏洞的毛細(xì)管。添加劑包括磷酸、硫酸鈉、水玻璃、聚氨酯和環(huán)氧樹(shù)脂。實(shí)驗(yàn)使用了不同濃度添加劑，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中顯示圖1。壓應(yīng)力的測(cè)定在0.5MPa/s時(shí)，對(duì)樣品浸水三天。測(cè)試樣

28、品耐水性。表3列出了粉煤灰隔熱材料和沒(méi)有添加劑相比軟化系數(shù)和強(qiáng)度的變化。</p><p>　　表3粉煤灰隔熱材料不同比例添加劑軟化系數(shù)和機(jī)械強(qiáng)度變化</p><p>　　Table.3 Softening coefficient and change in mechanical strength for the non-steam-cured and non-fired fly-ash t

29、hermal insulating materials in various proportions of additives</p><p>　　表3表明，有添加劑的加入或浸泡，與沒(méi)有任何添加劑的樣品軟化系數(shù)為0.38對(duì)比。事實(shí)上，沒(méi)有添加劑的樣品的軟化系數(shù)高于粉煤灰隔熱材料，但機(jī)械強(qiáng)度差。粉煤灰含有二氧化硅、氧化鋁和氧化鐵作為主要的化學(xué)成分，能增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度?？山Y(jié)合殘留MgCl2生成MgO-SiO2-H2O體系

30、。也可與CaO生成CaO-SiO2-H2O體系。</p><p>　　相比之下，5號(hào)和8號(hào)樣品顯示軟化系數(shù)變化很小，機(jī)械強(qiáng)度變化很大，使其成為一個(gè)有用的保溫材料。樣品5添加劑是磷酸和硫酸鈉，明顯加大軟化系數(shù)變化，但機(jī)械強(qiáng)度的降低很大。樣品6軟化系數(shù)有點(diǎn)相似，然而，機(jī)械強(qiáng)度降低比較大。樣品8加水玻璃液，成本明顯降低。雖然其中一些添加劑會(huì)帶來(lái)一定不理想的缺點(diǎn)，但表現(xiàn)出很好的防水性能，特別是，制造過(guò)程不需要任何蒸汽固化

31、和高溫?zé)Y(jié)，因此降低生產(chǎn)成本。此外，再利用和回收利用粉煤灰是環(huán)境友好的。我們還注意到，增加的水阻力，鹽析現(xiàn)象得到改善。</p><p><b>　　3.4耐熱性</b></p><p>　　研究了耐熱性的行為，不蒸養(yǎng)和非燒成粉煤灰隔熱材料用加熱電爐，分別在溫度為200，250，300，350，400，450和500℃2小時(shí)，然后取出測(cè)試機(jī)械性能。表4列出每一個(gè)溫度熱處

32、理后平均損失量和平均強(qiáng)度。</p><p>　　隨著溫度的升高，由于揮發(fā)性成分的分解損失，質(zhì)量損失有明顯增加。同時(shí)，機(jī)械強(qiáng)度的降低。在溫度高達(dá)300℃時(shí)，機(jī)械強(qiáng)度為0.68MPa，達(dá)到保溫材料基本的強(qiáng)度要求。如前所述表明，非蒸養(yǎng)和非燒成粉煤灰保溫材料使用溫度在300℃時(shí)，具有所需的耐水性和減少鹽析。</p><p>　　表4在不同溫度熱處理后平均損失量和機(jī)械強(qiáng)度的隔熱材料</p>

33、;<p>　　Table.4 Average loss of mass and mechanical strength of the thermal insulating materials upon thermal treatment at various temperatures</p><p><b>　　4結(jié)論</b></p><p>　　1）非

34、蒸養(yǎng)和非燒成粉煤灰隔熱材料利用粉煤灰，水泥和雙氧水為原料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，非蒸養(yǎng)和非燒成粉煤灰保溫材料具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：重量輕，強(qiáng)度高，良好的隔熱性能并且生產(chǎn)成本低。表觀密度是360kg/m3，其抗壓強(qiáng)度1.86MPa，抗折強(qiáng)度和0.42 MPa。導(dǎo)熱系數(shù)是0.072W/(m·K)，軟化系數(shù)為0.55，同一表觀密度范圍內(nèi)其隔熱性能優(yōu)于泡沫混凝土。在同一表觀密度范圍它也可以滿足泡沫混凝土。該材料可節(jié)省能源和環(huán)保，會(huì)更受關(guān)注。<

35、;/p><p>　　2）隔熱材料的水阻力很受關(guān)注，主要原因是，與空氣的結(jié)合和由此產(chǎn)生的多孔結(jié)構(gòu)。我們已經(jīng)證明，用適當(dāng)?shù)奶砑觿?，軟化系?shù)可提高到0.38至0.55，然后能滿足建筑材料的要求。事實(shí)上，粉煤灰隔熱材料可以改善整體耐水性，即雙方的阻尼和鹽析是可以控制的。</p><p>　　3）材料的耐火度是300℃，因此可以在此溫度使用。當(dāng)非蒸養(yǎng)和非燒成粉煤灰保溫材料在高溫下使用時(shí)，它可避免一些存在

36、于常溫的缺陷，如差的耐水性和鹽析等</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] Diamond S. Particle morphologies in fly-ash. Cem ConcrRes, 16(4)(1986), 569–79.</p><p>　　[2] Jan B. Benefits of slag

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