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原文传递相变控温可控性低强度材料的制备与性能研究

论文题名：	相变控温可控性低强度材料的制备与性能研究
关键词：	可控性低强度材料;疏浚底泥;相变材料;热学性能;耐久性能
摘要：	随着我国交通运输事业的飞速发展，构建现代化综合运输体系越发重要。目前，公路和铁路等陆用运输方式是城市间主要的运输结构组成。水路运输因其成本低、污染小以及运量大等优势近年来逐渐被重视。为了加快水陆联运的打造，充分发挥水路运输优势，迫切需要对河道进行疏浚，保证水路通行能力。然而，疏浚工程产生的大量底泥通常被弃置堆埋，得不到有效利用，这不仅占用土地造成资源的浪费，甚至还会对周围生态环境的稳定造成严重影响。　　可控性低强度材料（CLSM）是一种自流平、自密实并具有一定强度的流动化回填材料。由于CLSM的原材料可以广泛的选择，这为疏浚底泥有效的工程化应用提供了有利条件。因此，为了提高疏浚底泥的利用率，同时解决供热管道敷设区域热量扩散对周围土壤及环境的影响问题，本文采用疏浚底泥作为主要细集料，将石蜡吸附在稻壳灰中制得具有相变性质的次要细集料，通过向细集料中加入水泥和水，形成一种具有控温特性的疏浚底泥基CLSM。通过室内试验研究水灰比和原料掺量对CLSM工作性能和力学性能的影响，以此来确定CLSM的最优配合比，并根据微观试验分析CLSM原材料间相互作用机理，同时对最优配合比下CLSM的热学性能和耐久性能展开系列研究，探究CLSM的控温水平和长期服役能力。主要结论如下: 　　（1）以稻壳灰为骨架结构吸附石蜡，当稻壳灰与石蜡质量比为2∶5时，形成的复合相变材料泄漏率最小。复合相变材料的粒径主要分布在2mm至5mm,相变起始温度为26.96℃,熔点为56.03℃,相变潜热为116.05J/g。复合相变材料中有机相与基体间没有发生化学反应，二者相容后热稳定性良好。　　（2）水灰比、水泥掺量和复合相变材料掺量均会对CLSM的流动度和强度造成一定影响。水灰比越大，CLSM的流动度越大，但强度逐渐减小。随着水泥掺量的增加，CLSM流动度减小，强度增长明显。CLSM流动度随复合相变材料掺量增大而增大，但试件强度逐渐降低。　　（3）相变CLSM的最优配合比为水灰比2.4,水泥质量掺量20％,复合相变材料体积掺量20％。根据室内试验结果可知，最优配合比时相变CLSM的流动度为205mm,3天、7天和28天的无侧限抗压强度分别为0.65MPa、1.05MPa和1.67MPa。　　（4）通过热学性能试验研究表明，相变CLSM的相变起始温度为46.15℃,熔点为50.65℃,相变潜热为4.10J/g。材料的升温曲线显示出相变CLSM在25℃～60℃范围内展现出良好的控温能力。相变CLSM经历相变循环后质量和体积逐渐减小，强度有所提高。　　(5)相变CLSM经历干湿循环后质量和体积逐渐增大，试件强度和其破碎试块水溶上清液的酸碱度均随着循环次数的增加呈先增大后减小的变化趋势。浸泡溶液中氯盐的存在是造成上述变化的主要原因之一，水化产物对氯盐的物理吸附和化学结合造成试件质量、体积、强度以及酸碱度的提高。循环次数增加加剧了试件水损害程度，导致相变CLSM的强度和酸碱度出现降低现象。经历干湿循环后CLSM的XRD图谱中新增Friedel''s盐衍射峰，面孔隙度随干湿循环次数增加呈现先减小后增大的变化趋势。
作者：	王高强
专业：	道路交通运输
导师：	孔祥辉;李新胜
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东建筑大学
学位年度：	2023