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1、福州大学专业学位研究生论文开题报告论文题目碱激发加气混凝土砌块制备的研究姓名学号性别导师学科专业研究方向学院土木工程学院开题报告时间、地点导师审核意见导师签名：年月日审核小组意见（注：需对开题报告的总体情况进行评价，指出不足和建议，并明确是否同意开题报告通过。）审核小组成员签名：年月日学位点意见学位点负责人签名：年月日一、论文选题依据（包括本课题国内外研究现状述评，研究的理论与实际意义，对科技、经济和社会发展的作用等）1.1研究背景社会迅速发展带来了日益严重的资源短缺、能源枯竭以及环境污染问题，而建筑领域首当其冲。因此，世界各国对发展可持续性建筑以及使用绿色建筑材料提到前所未有的高度。加气混凝
2、土具有高强度质量比、保温、防火以及耐久性好等特点,具有很好的应用前景。在欧洲地区和日本，加气混凝土的用量达到总建筑材料用量的60%左右;在前苏联或俄罗斯,加气混凝土用量也相当可观;北美地区以及澳洲的发展势头也非常强劲。特别值得-提的是，加气混凝土板材的应用技术已经日益成熟。随着国际能源形势日益严峻中国经济发展模式的转变，节能已成为全社会的一项重点工作并引起社会各界重视。目前世界平均建筑能耗约占总能耗的37%左右，而我国的建筑能耗占到全国总能耗的40%以上2%建筑能耗比发达国家高出12倍。为此，建设部发布了民用建筑节能管理规定（建设部令第143号），要求从2006年1月1日新建建筑必须达到50%
3、的节能标准，原有建筑逐步完成节能改造。建筑节能将成为全社会的一项重点工作并引起社会各界重视。同时政府也确立了长远目标：到2010年，全国城镇新建建筑实现节能50%；到2020年，北方和沿海经济发达地区及特大城市新建建筑实现节能65%,绝大部分既有建筑完成节能改造。建设节约型社会是我国的一项重要国策,而建筑节能更是其中的重点工作之一。众所周知，建筑业是典型的大能耗产业，它的建设、运行、维持都需要消耗大量能源。我国正处于城Ilj化和房屋建筑建设高峰期，年建筑量世界第一，建设规模将持续20年，在中国甚至在世界历史上都前所未见。目前，中国城乡建筑总面积约为400亿平方米，预计到2020年，中国将增加建
4、筑面积300亿平方米，建筑能耗对中国能源消耗必将产生长期的影响。而外墙的节能更是建筑节能的重要组成部分。我国对建筑结构维护墙材的要求也越来越高。2005年国务院办公厅颁布了关于进一步推进墙体材料革新和推广节能建筑的通知明确指出:所有城市禁止使用实心粘土砖，到2010年底，全国实心粘土砖年产量控制在4000亿块以下，到2010年，新型墙体材料产量占墙体材料总量的比重达到55%以上，建筑应用比例达到65%以上，严寒、寒冷地区应执行节能率65%的标准。2008年民用建筑节能条例（国务院令第530号）中，明确指出民用建筑要发挥各种途径节能，提高能源利用率。我国正处于快速的社会发展期，庞大的人口规模吞噬
5、着有限的自然资源，发展带来的问题尤为严重。满足人有所居需要数目可观的建材资源。单位体积加气混凝土由1/5的固体材料和4/5的气孔组成，在节材、节能和环保方面具有不可比拟的优势，应该是政府部门强势推广的建材产品。蒸压加气混凝土砌块可作为墙体填充材料，具有保温隔热性能，应用于外墙可以达到国家节能标准50%以上的要求，无需另作保温层，而多孔粘土砖和多孔混凝土砌块应用于外墙时都必须与聚苯乙烯等保温材料复合使用才能达到节能要求。是唯一的一种单一材料即可达到建筑节能设计标准的墙体材料。蒸压加气混凝土砌块一般根据原材料的不同可分为粉煤灰加气和砂加气混凝土砌块，粉煤灰加气混凝土砌块由于其原材料粉煤灰质量变化大
6、且粉煤灰加气混凝土干燥收缩大，易使材料性能产生很多不足，砌筑墙体体时由于粉煤灰加气混凝土砌块性能差异大，易使墙体产生开裂、空鼓等质量问题，因此较少应用于建筑外墙。蒸压砂加气混凝土砌块可做为理想的建筑自保温新型节能墙体材料应用于框架结构中作为填充墙，主要由河砂、石膏、水泥、石灰、铝粉等工业材料和废料作为原料，经搅拌、浇注、发泡、切割与高压蒸养制成。具有保温、隔热、阻燃、耐火、隔音、易于刨切、施工简单等特点。无论在生产环节，建筑使用节能、节省资源、产业化等方面都具有很高的经济价值。蒸压砂加气混凝土砌块容重比粘土砖要小很多，蒸压砂加气混凝土砌块作为房屋建筑的墙体材料，与粘土砖相比，可减轻建筑结构自身
7、重量35%；降低地震荷载20%,减低工程造价8%,具有很高的经济效益24。蒸压砂加气混凝土砌块具有优异的自保温性能，加气混凝土砌块密度、导热系数与其他材料的比较如表1表1加气混凝土砌块密度、导热系数与其他材料比较材料密度Kgm3导热系数W/mk加气混凝土砌块400-7000.120,18烧结实心粘土砖16000.81烧结多孔粘土砖12000.43据科学试验测定粘土砖的耗煤量为91kgm3,蒸压砂加气混凝土砌块的耗煤量为56kgm如实际的耗煤量仅粘土砖的2/3。可见，蒸压砂加气混凝土砌块比粘土砖在节能上有明显优势。同时蒸压砂加气混凝土砌块在生产中可以利用一部分废弃的加气混凝土砌块经改性磨细后作为
8、生产加气混凝土的一部分骨料应用于生产。使蒸压砂加气混凝土砌块在生产制作过程中最大限度的使废弃物得到回收并循环再生利用，最低限度地消耗了能源与物质。可见生产蒸压砂加气混凝土砌块土既可以变废为宝，更有效地保护了环境，保护耕地。1.2国内发展现状我国是生产和应用加气混凝土较早的国家。早在20世纪30年代，就已在上海设厂生产加气混凝土砌块，并用以建造了国际饭店、锦江饭店、新城大楼、河滨大楼、汇丰银行等当时国内最高的大楼5幢，楼建成后，工厂也停产了。1962年起建筑科学研究院与北京有关单位一起对蒸压加气混凝土进行了卓有成效的实验，研究并试生产了少量加气混凝土制品。1965年我国引进瑞典西波列克斯技术，在
9、北京市加气混凝土厂建成生产线。此后，经过70年代、80年代2个较快发展阶段，90年代进入了第3个快速发展的阶段。进入21世纪以来，随着我国限制生产、使用粘土实心砖的力度加大和建筑节能的实施及向冬冷夏热的长江流域及中南地区扩延，加气混凝土进入加速发展时期，到2000年，我国已有不同生产能力、不同装备水平的生产线超过200条，年生产能力超过1500万m3。到2005年，根据中国加气混凝土协会的资料，已有加气混凝土企业480家，估计年生产能力达45005000m3,其中年产10万m3以上规模的企业已占统计生产能力企业总数的75%。10万m3年线成为中国加气混凝土生产主力。到2007年，全国加气混凝土
10、厂家增至约600家，其中约有16.4%在山东，8.7%在江苏，12.6%在广东，7.0%在浙江，3.0%在上海，4.2%在湖北。由此可见，我国加气混凝土正朝着大规模、高技术方向发展十一五期间，加气混凝土产量快速增长，经济和社会效益显著。全国加气混凝土产量由2005年的1230万立方米，增长到2009年的3100万立方米，加气混凝土的产量占墙体材料的2.5%。十二五”期间，仅新增城镇人口所需新增住宅及其配套设施建筑面积就将达到40亿平方米，约需新型墙体材料5.5亿立方米。除新建建筑外，原有建筑的改造也需要大量的墙体材料。据预测，2015年全国加气混凝土需求量将超过5000万立方米，为加气混凝土的
11、发展带来广阔的市场前景。另外，市场结构升级将为加气混凝土板和高性能加气混凝土砌块带来发展的机会。我国生产的加气混凝土按用途分为:非承重砌块、承重砌块、墙板与屋面保温板,产品门类齐全。目前，我国加气混凝土生产以砌块为主，近几年加气混凝土板材产量己开始逐年增长，其中屋面保温板占板材的50%以上。加气混凝土根据所用硅质原料的不同,分为砂加气混凝土和粉煤灰加气混凝土。日前，国内大部分企业是以粉煤灰作为硅质原料生产粉煤灰加气混凝土制品，占总产量的80%,砂加气混凝土制品仅占总产量的20%左右，同时砂加气混凝土制品的价格高于粉煤灰加气混凝土制品价格约200元。近十年，随着国外先进生产技术装备的引进，砂加气
12、混凝土制品发展较快，在一些大城市如上海、南京、北京、天津等地发展较快。1.3国内外对加气混凝土物的研究现状1.3.1固体废弃物在加气混凝土中的应用近年来，已有许多工业废渣用于加气混凝土的制备。化学成分与粘土质相似的工业废渣，绝大多数含有活性Si02和A1203,具有很好的火山灰活性，因此可以用来制备加气混凝土。H.kurama等人利用煤粉炉底灰（BA）替代不等量石英砂生产蒸压加气混凝土（AUtOCIaVedAeratedConCrete简称AAC,下同），当灰的替代量为50%时，AAC的抗压强度最大；制晶导热系数随着灰的替代量增加而减小。N.Y.Mostafa利用空气冷却矿渣替代部分石灰和石英
13、砂制备加气混凝土，制备出抗压强度为4MPa,容重600kg/m3的加气混凝土。Xiao,yanHUang等人利用含有70%S102的铜尾矿制备AAC砌块。汪守醇利用与粘土成分相似的E渣制备出28d抗压强度为5MPa的免蒸压加气混凝土砌块。刘志强利用脱硫粉煤灰来生产加气混凝土，产品干体积密度为73Okg/m3,抗压强度5.2MPa,干燥收缩值为0.75mm/mo王砚等人利用铁尾矿砂试制蒸压加气混凝土，其容重为600kg/m3,平均抗压强度为3.SMPao丁亚斌等人将黄金尾矿用来制备加气混凝土，使得尾矿资源综合利用。此外，钙含量较高的工业废渣可以作为加气混凝土的钙质原料。例如，范俊杰等人利用电石渣
14、取代生石灰作为单一钙质原料生产加气混凝土，发现提高料浆的初始浇注温度有利于加气混凝土的发气速率和发气量。1.3.2加气混凝土物理性能的研究现状（引用固硫灰加气混凝土的制备及其性能的研究）1.4加气混凝土发展趋势随着我国基础设施建设和住宅产业的蓬勃发展，以加气混凝土为代表的新型墙体材料进入了快速发展时期。早在九五规划中，国家就把新型建筑材料作为重点发展的产业，各级政府都制定了有关的政策和法规，为发展新型墙体材料提供了有力的保障。国家四部一委专门成立了国家墙体材料改革办公室，针对发展新型墙体材料、限制实心粘土砖生产出台了一系列政策，把加气混凝土作为大力发展的新型墙体材料，在新型建材及发展导向目录中
15、将加气混凝土作为首选产品之一。按国家土地资源保护政策，要求华东地区地级市于2008年前禁止使用实心粘土砖，国家在“住宅建设中逐步限时禁止使用实心粘土砖的规定中，凡经设计部门设计的建筑物均不准采用实心粘土砖。因此，研制和开发实心粘土砖的代用品是墙体建筑材料革新的当务之急。按照加气混凝土“十二五发展规划的目标，即：2015年，全国混凝土年产量达到5000万立方米，每年实现利用工业固体废弃物IIoO万吨，节约土地25000亩，节约能源130万吨标准煤。2015年，加气混凝土平均单线生产能力应达到15万立方米以上，产品合格率95%以上，其中外观尺寸应达到蒸压加气混凝土砌块(GB11968-2006)规
16、定的优等品指标。2015年，进一步促进节能减排，全行业生产能耗降低1.5千克-标准煤/立方米，实际单位能耗33.1千克-标准煤/立方米，大量倡导生产废料利用和中水利用，努力降低废气物的排放。1.5问题的提出水泥被用作为一种非常重要的胶凝材料，素有“建筑工业的粮食之称。2011年我国水泥产量高达20.63亿吨，其中绝大部分为硅酸盐水泥。硅酸盐水泥具有稳定的性能和较低廉的成本，使其广泛应用于建筑和土木的各个领域。但其制备时的靖烧温度高达145(TC,且需消耗大量的优质石灰岩和大量的粘土矿，能耗物耗高、碳排放高、环境污染严重、耐酸耐蚀和耐久性差，故应逐渐限制与减少使用。在21世纪人们越来越重视生态环
17、境保护的今天，找一种新型的水泥来替代传统水泥势在必行。不仅要降低能耗，而且要从工艺上不断改进技术，使水泥行业趋势朝着原料来源广、高废物利用、低能耗、低资源消耗和低环境污染与破坏且耐久性和耐酸腐蚀性好的方向发展。近年来研究比较活跃的碱激发水泥能刚好符合这个趋势。碱激发水泥，是指强碱性激发剂与火山灰活性或潜在水硬性材料反应而成的一类胶凝材料。具有火山灰活性和潜在水硬性的材料通常是硅铝酸盐原料，包括各种纯天然的硅铝酸盐矿物和工业废渣，常见的有天然火山灰、赤泥、烧粘土、矿渣、磷渣、钢渣等。在国内主要是利用粉煤灰和矿渣制备碱激发水泥的研究。碱激发水泥通常由两部分组成,即碱激发剂和胶凝组份。GIUkhoV
18、Sky等将激发剂分为六类:苛性碱、非硅酸盐的弱酸盐、铝酸盐、硅酸盐、铝硅酸盐和非硅酸盐的强酸盐。而这些激发剂中普遍使用的有NaoH、Na2CO3、Na2O.nSiO2和Na2SC)4。按碱激发水泥的主要胶凝材料的不同,可将碱激发水泥分为碱矿渣水泥和地聚物水泥两种主要类型。本课题创新性的把碱激发水泥应用在加气混凝土当中，如果可以制备出这种碱激发加气混凝土砌块，既可以降低水泥的用量从而节约成本，还能够节约资源，符合绿色材料的发展趋势。二、论文的研究内容、研究目标，以及拟解决的关键问题(包括具体研究与开发的主要内容、目标和要重点解决的关键技术问题)2.1研究目标将碱激发水泥运用于加气混凝土，通过试验确定碱激发加气混凝土的最优配合比，使之满足规范蒸压加气混凝土砌块(GB11968-2006)要求。2.2研究内容主要研究以下几个方面的内容：(1)研究不同的因素对碱激发加气混凝土性能的影响。(2)确定出一个碱激发加气混凝土的最优配方。(3)检测碱激发加气混凝土砌块的性能指标。(4)碱激发加气混凝土砌块的配方优化及性能的研究。2.3拟解决的关键问题(1)碱激发水泥应用在加气混凝土砌块中各项性能指标能否满足规范的要求？(2)碱激发水泥应用在加气混凝土砌块能否满足正常满足浇筑稳定性的要求？
