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中國遼寧，大連理工大學水利水電工程學院，116024，</p><p>　　2中國山東，煙臺大學，土木工程學院，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。對材料屬性如表觀密度、抗壓強度、抗折強度、導熱性、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，抗壓強度在1.86MPa時，導熱系數(shù)為0.072W/(m·K)，軟化系數(shù)為0.55，耐熱溫度為300℃。試驗結(jié)果表明，這種材料重量輕，強度高，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 簡介</b></p><p>　　粉煤灰是一種來自煤燃燒發(fā)電廠的礦物殘渣，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

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濾袋內(nèi)。當凝固時，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。其主要化學成分是二氧化硅，氧化鋁和氧化鐵，使之成為一個鋁和硅的聚合物合適的來源，。他們還具有火山灰形式，因此可以反應，氫氧化鈣和堿膠凝形成的化合物[2]。</p><p>　　由于快速增長的電力需求，特別是新興經(jīng)濟體，發(fā)電廠產(chǎn)生的粉煤灰數(shù)量正在迅速增長。在許多

5、發(fā)展中國家，粉煤灰利用率相當?shù)?，一般低?0％。毫無疑問，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環(huán)境。事實上，粉煤灰已被廣泛用作更換硅酸鹽水泥的混凝土，它引起了極限強度的混凝土，增強耐化學性和耐久性[3]。這種更換減少了溫室氣體，因為生產(chǎn)1噸普通硅酸鹽水泥，估計生產(chǎn)一噸的二氧化碳。此外，粉煤灰可作為流動填補，自密實回填材料，土壤穩(wěn)定調(diào)整[4]。最近，它也被用來作為一個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氧化氫溶液作為一個引氣劑[8]。它的特點是重量輕，高機械強度，是理想的保溫隔熱，它消耗更少的能源生產(chǎn)，并已廣泛的應用。它可用于建筑保溫材料在屋面、管道和復合型墻壁，保溫是必然要求。我們介紹一種中國煙臺當?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的產(chǎn)品[9]

7、。</p><p><b>　　2 試驗過程</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。我們實驗用的是山東萊州

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。我們的實驗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。應該對照MgO/Mg

9、Cl2（摩爾比）=4-6的混合物，所以穩(wěn)定的518階段可以實現(xiàn)。SO42-的和NaCl的數(shù)量在水泥應盡可能低，否則SO42-的在MgO中水泥和石灰的反應將彼此產(chǎn)生擴張，導致產(chǎn)品開裂。并且NaCl容易沉積在產(chǎn)品表面。本實驗MgO/MgCl2和H2O/MgO摩爾比分別控制在5和1.5。在此鹵鹽密度應該控制在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，我們實驗用的是煙臺發(fā)電廠的濕粉煤灰。</p><p>　　表1顯示了粉煤灰的化學成分。</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

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反應時，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。實驗證明，利用細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)和強度。在我們的實驗中，粉煤灰是細度不到30微米（平均粒徑），以取得理想的孔徑分布和機械強度，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。此實驗，過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，促進形成氣泡和防止收集分散氣泡，使氣泡

13、穩(wěn)定。此實驗中，碳化物和烷基苯磺酸鈉組成的復合型外加劑（CN）的含量控制在0.2％-0.9％。實驗結(jié)果表明，應嚴格控制CN的含量。CN量過少將導致產(chǎn)品質(zhì)量變差，過多的CN會使產(chǎn)品開裂。</p><p>　　添加劑：此實驗的添加劑包括磷酸、硫酸鈉、水玻璃、聚氨酯、環(huán)氧樹脂，用于增強產(chǎn)品耐水性能。</p><p>　　纖維材料：此實驗的纖維材料包括紙張纖維和玻璃纖維，提高強度和抗裂性。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是一個流程圖，顯示實驗過程中樣品的制備，固體骨架沒有添加劑。在粉煤灰的干燥105℃，應仔細檢查，用0.08毫米的篩。應以同樣的細篩處理粉末。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小時后切除凸起部分，10個小時后拆除模后，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>　　當加入鹵水溶液，實驗步驟如虛線框架圖1所示。干樣品沉浸在添加劑中，一定時間內(nèi)達到適當密度，之后進行干燥。</p><p>　　此實驗中，鹵水、過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械強度。尤其是研究大量鹵水和過氧化氫對樣品密度和力學性能的影響。由下文的討論可知，密度對熱性能和機械性能影響很

17、大。</p><p><b>　　2.3 性能表征</b></p><p>　　對各種實驗參數(shù)進行優(yōu)化之后，評價樣品熱性能和機械性能。</p><p>　　實驗對這些財產(chǎn)的測試車里德對樣品的年齡為7天。為抗壓強度，樣品切成7.07cm×7.07cm×7.07cm的小塊，壓縮速度為0.5兆帕/秒時測試抗折強度。用標準的導熱系數(shù)

18、儀，對試樣板20cm×20cm×2cm，20cm×20cm×6cm，進行了導熱系數(shù)的測試。</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、抗壓強度、抗折強度和導熱系數(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、抗壓強度更高和導熱系數(shù)更小的泡沫混凝土。<

19、/p><p><b>　　3.1力學性能</b></p><p>　　保溫材料的力學性能如抗壓強度和抗折強度，主要依靠表觀密度，連同其他幾個微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)。此實驗的非蒸養(yǎng)和非燒成粉煤灰保溫材料的表觀密度主要受處理過程中參數(shù)影響。研究過氧化氫和鹵水的含量對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顯示了過氧化氫含量和密度的關(guān)系，其他實驗參數(shù)保持不變。過氧化氫的量增加了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，當過氧化氫的量控制在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>　　粉煤灰通過非蒸養(yǎng)和非燒成的隔熱材料的抗壓強度已作為一個判斷的表觀密度。在粉煤灰/MgO（重量）的比例固定為1.0時，抗壓強度很大程度上取決于表觀密度。圖4表明，抗壓強度增加的表觀密度范圍為386-438kg/m3。一方面，有人指出過氧化氫在規(guī)定的限額，抗壓強度沒有很多不同的變化；另一方面，抗壓強度受粉煤灰顆粒性能的影響。細磨的的粉煤灰改善抗壓強度。事實上，不規(guī)則顆粒導致不規(guī)則孔隙造成的材料抗壓強度降低。此實驗中

23、，粉煤灰磨細，使他們的平均粒徑小于30微米，這有助于提高機械強度。</p><p>　　圖3鹵水和表觀密度的關(guān)系 圖4抗壓強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導熱系數(shù)</b></p><p>　　圖5顯示粉煤灰制保溫材料導熱和表觀密度之間的關(guān)系?？芍?，表觀密度增大，導熱系數(shù)增加，導熱系數(shù)范圍0.0

25、67-0.07W/(m·K)段。過高表觀密度將降低材料的保溫性能。如表2所示，各種導熱系數(shù)的測定表明在此實驗中的非蒸養(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，在機械強度的結(jié)構(gòu)與518階段密切相關(guān)。晶體結(jié)合點前有較高的溶解度，因此多余的水存在，導致機械強度降低。為了增強隔熱材料的耐水性，對粉煤灰進行幾種類型的浸泡試驗，改變軟化因子。</p><p>　　一方面，運用適

27、當?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，增加一個性能也會影響凝結(jié)時間和機械強度。有人指出，軟化系數(shù)增加，但機械強度下降，而添加劑也可能影響制品性能。當添加劑減少，隔熱材料的耐水性增強，為MgCl2降低樣品表面ERS和堵塞漏洞的毛細管。添加劑包括磷酸、硫酸鈉、水玻璃、聚氨酯和環(huán)氧樹脂。實驗使用了不同濃度添加劑，實驗過程中顯示圖1。壓應力的測定在0.5MPa/s時，對樣品浸水三天。測試樣

28、品耐水性。表3列出了粉煤灰隔熱材料和沒有添加劑相比軟化系數(shù)和強度的變化。</p><p>　　表3粉煤灰隔熱材料不同比例添加劑軟化系數(shù)和機械強度變化</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，與沒有任何添加劑的樣品軟化系數(shù)為0.38對比。事實上，沒有添加劑的樣品的軟化系數(shù)高于粉煤灰隔熱材料，但機械強度差。粉煤灰含有二氧化硅、氧化鋁和氧化鐵作為主要的化學成分，能增強機械強度?？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號和8號樣品顯示軟化系數(shù)變化很小，機械強度變化很大，使其成為一個有用的保溫材料。樣品5添加劑是磷酸和硫酸鈉，明顯加大軟化系數(shù)變化，但機械強度的降低很大。樣品6軟化系數(shù)有點相似，然而，機械強度降低比較大。樣品8加水玻璃液，成本明顯降低。雖然其中一些添加劑會帶來一定不理想的缺點，但表現(xiàn)出很好的防水性能，特別是，制造過程不需要任何蒸汽固化

31、和高溫燒結(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，然后取出測試機械性能。表4列出每一個溫度熱處

32、理后平均損失量和平均強度。</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，機械強度的降低。在溫度高達300℃時，機械強度為0.68MPa，達到保溫材料基本的強度要求。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，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械強度的隔熱材料</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。實驗結(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優(yōu)點：重量輕，強度高，良好的隔熱性能并且生產(chǎn)成本低。表觀密度是360kg/m3，其抗壓強度1.86MPa，抗折強度和0.42 MPa。導熱系數(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?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。當非蒸養(yǎng)和非燒成粉煤灰保溫材料在高溫下使用時，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</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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