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《北京工业大学》 2007年
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硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥复合的生态设计

吴红  
【摘要】: 生态设计是从根本上节约资源能源、防止环境污染的一种重要的系统过程。传统的硅酸盐水泥在为人类社会进步与经济发展做出巨大的贡献的同时,也逐渐暴露出一定的问题:在生产方面,能源资源消耗大,环境污染严重;在应用方面,耐久性有待于提高。不同系列水泥复合的生态设计,是提高物质利用率的一个重要设计思想,是改善水泥性能的有效途径。本文以硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥复合新材料为研究体系,探索无机材料的生态设计方法,研究了不同体系水泥复合方面的新理论。 本文首先在综合考虑环境性能和使用性能的前提下,选择硅酸盐水泥熟料、硫铝酸盐水泥熟料、矿渣、粉煤灰、石膏作为水泥复合的基本原料,参考以往学者的相关研究结果,设计出综合性能优良的水泥复合配比范围,配制复合水泥。通过测试复合水泥的力学性能(抗折强度、抗压强度)、耐久性能(抗渗性能、抗盐离子侵蚀性能),并对不同配比的复合水泥性能测试结果进行分析,讨论了硫铝酸盐水泥熟料、矿渣、粉煤灰的掺量对复合水泥性能的影响。 采用生命周期评价方法(Life Cycle Assessment),选用符合中国实际情况的特征化因子,分别计算出硅酸盐水泥熟料、硫铝酸盐水泥熟料、矿渣、粉煤灰的环境影响值,进而根据复合水泥中各个基本原料的使用比例,计算出不同配比复合水泥的环境影响值。本文对比了硅酸盐水泥熟料与硅酸盐水泥环境影响差异、硅酸盐水泥熟料与硫铝酸盐水泥熟料的环境影响差异,分析了硫铝酸盐水泥熟料、矿渣、粉煤灰的掺入对复合水泥环境性能的影响。 在对以上使用性能和环境性能研究结果分析的基础上,本文计算了复合水泥的性能与环境影响比值,比较了单位环境影响的情况下,使用性能的差别,并与传统设计中的性能与经济指标比值进行分析比较,最后计算复合水泥的综合价值指标P/IC(C:Cost成本,P:Performance性能,I:Impact环境影响),依照生态设计综合价值指标最大化原则,选择优化的复合配比,判断复合的可行性。 论文归纳总结了复合水泥生态设计的流程,给出复合水泥生态设计的技术框架,为今后水泥复合设计研究提供一定借鉴。本文不同体系水泥复合生态设计的研究,对研究水泥产业与环境的协调发展具有一定的借鉴意义。
【学位授予单位】:北京工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TQ172.7

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