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论文从废弃加气混凝土及其水化产物的高温相变规律研究入手,对废弃加气混凝土进行活化处理,使活化后的废弃加气混凝土具有再水化反应的能力,可作为水泥混合材、早强剂或早强剂载体,并可用于制备高性能壳层硅酸盐陶粒。 对合成托贝莫来石的高温相变规律的研究表明:托贝莫来石的高温相变从低温到高温经历了托贝莫来石(常温)→脱水托贝莫来石(50~300℃)→脱羟基托贝莫来石(724℃)→硅灰石(861℃)的转变过程。其中724℃是非常重要的相变温度,托贝莫来石在这个温度下煅烧,部分Si-O-H键断裂,羟基脱去,晶体结构被破坏,脱羟基托贝莫来石转变为无序的、亚稳的、无定形结构。 由于废弃加气混凝土的主要水化产物为托贝莫来石,使其具有与合成纯托贝莫来石相似的高温相变规律。石灰-水泥-砂加气混凝土(SAAC)和石灰-水泥-粉煤灰加气混凝土(FAAC)中的托贝莫来石的脱羟基温度分别为745℃和740℃。将托贝莫来石、SAAC和FAAC控制在750℃煅烧活化,无定形化后具有Ca2+溶出能力,通过蔗糖法测出Ca2+溶出达到最大值。电导率测试和水化放热测试结果均表明活化后的废弃加气混凝土具有再水化反应的能力,水化反应发生在150min左右。 对煅烧活化后的废弃加气混凝土的活性指数进行研究后发现:煅烧活化后的SAAC与FAAC的活性指数均高于粉煤灰,可作为水泥混合材使用。通过对煅烧活化后的FAAC的3d、7d抗压强度比进行研究后发现:煅烧活化后的FAAC取代标准胶砂试块中5~30%的水泥,早期抗压强度比均超过100%;取代量在15%内时,3d抗压强度比超过116%,煅烧活化后的FAAC具有早强、增强的效果。 将活化后的废弃加气混凝土、环氧丙烷渣、粉煤灰作为原材料制备成具有成份梯度和结构梯度的高性能“壳层硅酸盐陶粒”。通过将壳层陶粒和无壳陶粒进行对比,发现壳层陶粒比无壳陶粒在筒压强度方面提高了15.3~80.5%。增加壳层结构、优化壳层组分可提高陶粒入釜前的强度,在蒸压养护过程中,可抵制热质传输和热质交换对陶粒的结构损伤,起到保护与增强的作用;另外,在受力时壳层结构能将陶粒受到的集中力分散成面应力,提高陶粒承受的极限荷载,具有增强的作用。 将壳层硅酸盐陶粒作为粗骨料配制成混凝土,并与普通石子混凝土和烧结陶粒混凝土进行对比,发现在60MPa以下的中低强度区间,壳层陶粒混凝土的强度稍高于普通石子混凝土,表观密度比普通石子混凝土降低约21.3%,具有轻质高强的性能。壳层陶粒具有吸水返水功能,可从混凝土内部进行自养护,具有自养护增强效应;并且壳层陶粒和砂浆基体之间为化学镶嵌结合的方式,改善了界面的性能,具有界面增强效应;壳层陶粒在混凝土中的有效弹性模量与砂浆基体弹性模量相当,壳层陶粒混凝土在荷载作用下,陶粒的变形与砂浆基体的变形一致,改善了陶粒在混凝土中的受力状态,具有变形协调一致性,提高了陶粒混凝土的强度。因此壳层硅酸盐陶粒具有自养护增强、界面增强以及变形协调一致的增强作用。 利用壳层硅酸盐陶粒混凝土与聚苯板复合,设计了具有结构和保温节能一体化的墙体板材,通过对方案的优化设计,制备了密度为699kg/m3,导热系数为0.164W/(mK)的墙板。