稻壳灰碱式硫酸镁水泥材料、水泥及其力学性能预测方法技术

本发明专利技术公开了一种稻壳灰碱式硫酸镁水泥材料、水泥及其力学性能预测方法，其中稻壳灰碱式硫酸镁水泥材料包括氧化镁组分、硫酸镁和外加剂，其中氧化镁组分、硫酸镁的重量分别为x、y，且x:y＝7:1，所述氧化镁组分中含有重量份数为m的稻壳灰，0<m<40％，其余为轻烧氧化镁。本发明专利技术还公开了由上述水泥材料得到的水泥及其力学性能预测方法。本发明专利技术的有益效果：提供了一种用稻壳灰部分代替轻烧氧化镁制备的碱式硫酸镁水泥，从而有效利用稻壳灰，并降低水泥材料成本，实现稻壳灰固废的资源化回收利用，同时为这类水泥的强度预测提供易用的方法，为实际应用提供指导。为实际应用提供指导。为实际应用提供指导。

【技术实现步骤摘要】
稻壳灰碱式硫酸镁水泥材料、水泥及其力学性能预测方法


[0001]本专利技术属于无机非金属建筑材料
，涉及镁质水泥材料，具体涉及稻壳灰碱式硫酸镁水泥材料、水泥及其力学性能预测方法。

技术介绍

[0002]碱式硫酸镁水泥(BMSC)是一种以轻烧氧化镁、硫酸镁、水以及外加剂为原料，以5
·1·
7((5MgSO4·
Mg(OH)2·
7H2O)为主要水化产物的镁质胶凝材料，具有早强、高强、耐水性好、不易吸潮反卤、不易锈蚀等优异性能。BMSC作为轻质高强、低耗环保的新型建筑材料，在大力倡导低碳环保的时代背景下，有望作为一种绿色环保节能建材得到广泛使用。以这类材料为基础，引入具有潜在使用价值的固废物料，则有望实现固废物料的资源化回收利用，拓宽BMSC的原材料来源，同时降低成本。作为稻谷种植大国，我国每年有大量稻壳需要处理。稻壳主要由有机质和无机硅质组成，具有一定的热值可供利用，但燃烧后产生的稻壳灰仍需要作为固废处理。在已公开的技术方案中，一些报道将稻壳灰与其他一些外加剂添加到钙质水泥类建筑材料以调节其性能，但用量较低。目前并未见到在水泥材料中大量使用稻壳灰的报道，也未见到将稻壳灰作为主要成分掺加到BMSC中的报道。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种稻壳灰碱式硫酸镁水泥材料。
[0004]其技术方案如下：
[0005]一种稻壳灰碱式硫酸镁水泥材料，包括氧化镁组分、硫酸镁和外加剂，其中氧化镁组分、硫酸镁的重量分别为x、y，且x:y＝7:1，其关键在于，所述氧化镁组分中含有重量份数为m的稻壳灰，0<m<40％，其余为轻烧氧化镁。
[0006]作为优选，m的取值为10％≤m≤40％。
[0007]作为优选，m的取值为20％≤m≤30％。
[0008]在一种实施方式中，所述稻壳灰为稻壳燃烧后的产物。
[0009]在一种实施方式中，所述稻壳灰的中值粒径为20～30μm。
[0010]在一种实施方式中，所述外加剂为柠檬酸钠。
[0011]在一种实施方式中，所述外加剂的添加量为0.5％x～1％x。
[0012]本专利技术的目的之二在于提供一种稻壳灰碱式硫酸镁水泥。
[0013]其技术方案如下：
[0014]一种水泥，其采用如上任意一项所述材料与水均匀混合后水化胶凝得到。
[0015]本专利技术的目的之三在于提供一种稻壳灰碱式硫酸镁水泥的力学性能预测方法。
[0016]其技术方案如下：
[0017]一种稻壳灰碱式硫酸镁水泥的力学性能预测方法，其关键在于步骤为：
[0018]S1，建立基于神经网络的初始模型，包括：
[0019]S11，以BMSC的力学性能相关参数作为输入层神经元，所述力学性能相关参数为
BMSC三元结构的摩尔比M值和H值、水灰比、外加剂添加量、掺合料添加量以及养护龄期，其中M值指BMSC中
ɑ
‑
MgO:MgSO4的质量比，H值指H2O:MgSO4的质量比，掺合料添加量换算为掺合料在氧化镁组分中所占质量比，氧化镁组分为掺合料和
ɑ
‑
MgO；以相应养护龄期的抗压强度作为输出神经元；
[0020]S12，确定网络结构：输入层的神经元节点数量为6，输出层的神经元节点数量为1，网络结构的层数为1；确定隐含层神经元节点数量；
[0021]S13，确定学习算法以及隐含层和输出层传递函数；
[0022]S2，模型的训练和更新：选择学习样本数据对初始模型进行训练和更新，从而完成训练，所述学习样本为选自文献报道的添加有掺合料的BMS的数据，包括力学性能相关参数和抗压强度；
[0023]S3，输入数据，模型运行，并输出预测结果：将RHA
‑
BMSC的力学性能相关参数作为输入，运行模型，输出抗压强度预测结果。
[0024]作为优选，上述步骤S12中，在3到13的范围内，通过以下公式试凑出隐含层的神经元节点数量，
[0025][0026][0027]其中，S为隐含层神经元数，m为输入层神经元数，n为输出层神经元数，k为1～10的整数。
附图说明
[0028]图1为稻壳灰的形貌，其中：(a)外观；(b)扫描电子显微镜图片；
[0029]图2为不同水泥浆的流动度比较，其中：(a)RHA掺量对BMSC流动度的影响；(b)相同掺量、不同粒径RHA的水泥浆流动度对比；
[0030]图3为不同水泥的凝结时间比较，其中：(a)RHA掺量对BMSC凝结时间的影响；(b)相同掺量、不同粒径RHA的水泥凝结时间对比；
[0031]图4为不同RHA掺量水泥的强度比较，其中：(a)抗折强度；(b)抗压强度；(c)折压比；
[0032]图5为掺有不同RHA粒径的水泥强度比较，其中：(a)抗折强度；(b)抗压强度；(c)折压比；
[0033]图6为不同RHA掺量水泥在空气条件下养护28d和继续浸水养护28d后的耐水性比较，其中：(a)抗压强度；(b)耐水系数；
[0034]图7为BP神经网络模型的抗压强度预测结果回归分析，其中：(a)BP神经网络预测模型回归分析结果；(b)BP神经网络校验模型回归分析结果；
[0035]图8为采用训练后的BP神经网络模型得到的各个掺量下各龄期的抗压强度预测值与实测值的对比，其中：(a)1d；(b)3d；(c)7d；(d)28d。
具体实施方式
[0036]以下结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明。
[0037]一、稻壳灰碱式硫酸镁水泥(RHA
‑
BMSC)材料
[0038](一)实验材料
[0039]轻烧氧化镁
[0040]轻烧氧化镁粉(MgO)由海城市华丰镁业矿产有限公司提供，呈现白色粉末状，其中MgO含量高于85％，其次为SiO2约6.41％，还含有约1.84％的CaO，0.53％的Al2O3,以及0.36％的Fe2O3。
[0041]七水硫酸镁
[0042]七水硫酸镁(MgSO4·
7H2O)采用山西运城南风集团生产的工业级I类一等品，为颗粒状晶体，无色透明且易溶于水，其中MgSO4·
7H2O含量为99.0％以上，以Cl计的氯化物含量为0.2％。
[0043]外加剂
[0044]外加剂选用国药集团化学试剂有限公司生产的二水合柠檬酸三钠(C6H5Na3O7·
2H2O)，该外加剂呈无色透明的颗粒晶体状，PH值7.5～9，相对密度1.857。
[0045]稻壳灰
[0046]原状稻壳灰使用重庆市某电厂燃烧后的稻壳灰(RHA)。其化学成分分析通过X射线荧光光谱仪(XRF)测得，主要化学成分为SiO2，含量为88.49％，其他化学成分见表1。电厂稻壳灰呈现深灰色细粉末状，易团聚。稻壳灰的外观和微观形貌如所示，在500x条本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稻壳灰碱式硫酸镁水泥材料，包括氧化镁组分、硫酸镁和外加剂，其中氧化镁组分、硫酸镁的重量分别为x、y，且x:y＝7:1，其特征在于：所述氧化镁组分中含有重量份数为m的稻壳灰，0<m<40％，其余为轻烧氧化镁。2.根据权利要求1所述的一种稻壳灰碱式硫酸镁水泥材料，其特征在于：m的取值为10％≤m≤40％。3.根据权利要求1所述的一种稻壳灰碱式硫酸镁水泥材料，其特征在于：m的取值为20％≤m≤30％。4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种稻壳灰碱式硫酸镁水泥材料，其特征在于：所述稻壳灰为稻壳燃烧后的产物。5.根据权利要求4所述的一种稻壳灰碱式硫酸镁水泥材料，其特征在于：所述稻壳灰的中值粒径为20～30μm。6.根据权利要求5所述的一种稻壳灰碱式硫酸镁水泥材料，其特征在于：所述外加剂为柠檬酸钠。7.根据权利要求6所述的一种稻壳灰碱式硫酸镁水泥材料，其特征在于：所述外加剂的添加量为0.5％x～1％x。8.一种水泥，其特征在于采用如权利要求1～7任意一项所述材料与水均匀混合后水化胶凝得到。9.如权利要求8所述水泥的力学性能预测方法，其特征在于步骤为：S1，建立基于神经网络的初始模型，包括：S11，以BMSC的力学性能相关参数作为输入层神经元，所述力学性能相关参数为BMSC三元结构的摩尔...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙毅，江秋彤，卜长明，张明涛，胡中洪，陈蒋，石洋溪，张静文，张煜泉，王泽萍，杨倩，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：