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1、 浙浙 江江 工工 业业 大大 学成教学院学成教学院 2013 毕业论文任务书毕业论文任务书 一课程名称：一课程名称：土木工程毕业论文土木工程毕业论文 二论文题目：二论文题目：自拟或按教师提供的题目，要自拟或按教师提供的题目，要求为综述性论文，且理论联系实际。求为综述性论文，且理论联系实际。 三原始资料：三原始资料：有关有关“混凝土混凝土+施工施工+质量问题质量问题”内容的教材、著作、标准等参考书，有关期刊，内容的教材、著作、标准等参考书，有关期刊，有关网站搜索的论文，等。有关网站搜索的论文，等。 四论文要求：四论文要求：论文正文的字数至少要在论文正文的字数至少要在10000字以上，字以上，1
2、5000字以下。参考文献不少于字以下。参考文献不少于10篇。要篇。要求在文后列出参考文献，文中引用文献的地方用上求在文后列出参考文献，文中引用文献的地方用上标加以标注，同时与列出的参考文献序号一一对应。标加以标注，同时与列出的参考文献序号一一对应。 里秋总迈塘成淬袍姥综笺眶欢溅懦助荆掩疗王撇瓤德溜境链纸抒骡崎狡拘月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计 五论文内容：论文题目、作者、班级、摘要、关键词、五论文内容：论文题目、作者、班级、摘要、关键词、正文和参考文献等。正文和参考文献等。 六课程论文工作安排：六课程论文工作安排： 2013年年4月月10日前确定论文题目日前确定论
3、文题目； 2013年年4月月15日前完成论文提纲（三级提纲）；日前完成论文提纲（三级提纲）； 2013年年4月月30日前完成论文初稿；日前完成论文初稿； 2013年年5月月20日上交纸质论文及其电子文稿日上交纸质论文及其电子文稿。 2013年年5月底日（月底日（25或或26日）答辩。日）答辩。写作要求写作要求：语句通顺，标点正确，思路清晰，目的明确。：语句通顺，标点正确，思路清晰，目的明确。还要在论文后附加还要在论文后附加作者郑重声明作者郑重声明：在前人研究工作的基础上，本人经过分析、：在前人研究工作的基础上，本人经过分析、研究、整理和总结，撰写成本文。引用的内容已经加以标研究、整理和总结，撰
4、写成本文。引用的内容已经加以标注，本文中没有大段或小段抄袭的内容。在撰写论文方面，注，本文中没有大段或小段抄袭的内容。在撰写论文方面，我要做一个品德高尚的人。对于本文我自感满意。我要做一个品德高尚的人。对于本文我自感满意。慨波峪发熄超肠西行肆捂爪精舵腰瓢歇政涣质叭刘敢绕蛰诸挞洼丁惕纤讽月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计 浙浙 江江 工工 业业 大大 学学 2012 课程期末作业（论文）任务书课程期末作业（论文）任务书 一课程名称：一课程名称：新型建筑材料新型建筑材料 二论文题目：二论文题目：自拟自拟“新型建筑材料新型建筑材料”内容的内容的题目，要求为综述性论文题目，要
5、求为综述性论文 三原始资料：三原始资料：有关有关“新型建筑材料新型建筑材料”内容的内容的教材、著作、标准等参考书，有关期刊，有关网站教材、著作、标准等参考书，有关期刊，有关网站搜索的论文，等。搜索的论文，等。 四论文要求：四论文要求：课程论文正文的字数至少要在课程论文正文的字数至少要在5000字以上。参考文献不少于字以上。参考文献不少于10篇。要求在文后列篇。要求在文后列出参考文献，文中引用文献的地方用上标加以标注，出参考文献，文中引用文献的地方用上标加以标注，同时与列出的参考文献序号一一对应。同时与列出的参考文献序号一一对应。 谐踪赋锗植根鬼吩堡肚苫宵湛杆谦坐崇鸭盏席痢琶阶掣哉樊知酪馈唆滋仇
6、月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计摘要：摘要：在总结了现有研究的基础上，设想在月球环在总结了现有研究的基础上，设想在月球环境下就制造水泥及其混凝土进行探索、设计和研究境下就制造水泥及其混凝土进行探索、设计和研究。本文将结合月球实际，设想本文将结合月球实际，设想利用月球表面的硅质材利用月球表面的硅质材料料，通过，通过干拌蒸汽养护干拌蒸汽养护或蒸压养护法或蒸压养护法和碱性激发材和碱性激发材料料（硅酸盐水泥、石灰、氧化钠、硅酸钠等）激发，（硅酸盐水泥、石灰、氧化钠、硅酸钠等）激发，探索和设计适合于月球的探索和设计适
7、合于月球的蒸压养护掺大量硅质材料蒸压养护掺大量硅质材料的硅酸盐水泥混凝土的硅酸盐水泥混凝土、蒸压养护硅酸盐混凝土和蒸、蒸压养护硅酸盐混凝土和蒸汽养护或蒸压养护土聚水泥混凝土。为未来月球基汽养护或蒸压养护土聚水泥混凝土。为未来月球基地建设服务。地建设服务。关键词：干拌蒸压养护法；硅质材料；碱性激发材关键词：干拌蒸压养护法；硅质材料；碱性激发材料；月球混凝土；月球水泥料；月球混凝土；月球水泥丁欠挝丈烤巨研纽赦忌曼钳拴声倚坝押志式磕荫若绞箱窝筛私徊郎凄瑶企月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计-二级提纲二级提纲作者姓名
8、作者姓名 班级班级 学号学号摘要：摘要：关键词：关键词：Abstract：Keywords:1 引言引言2 国内外研究现状及发展动态分析国内外研究现状及发展动态分析2.1月球环境的概况月球环境的概况2.2月球表面物质的化学成分月球表面物质的化学成分2.3美国的月球水泥美国的月球水泥2.4干拌蒸压养护砂浆和混凝土的制作干拌蒸压养护砂浆和混凝土的制作2.5月球混凝土的系列研究月球混凝土的系列研究2.6在失重和真空环境下混凝土的力学性能的研究在失重和真空环境下混凝土的力学性能的研究3 月球用水泥和混凝土的设计月球用水泥和混凝土的设计3.1采用干拌蒸压养护法生产掺石英质掺和料的硅酸盐水泥混凝土采用干拌
9、蒸压养护法生产掺石英质掺和料的硅酸盐水泥混凝土3.2采用干拌蒸压养护法生产掺火山灰质掺和料的硅酸盐水泥混凝土采用干拌蒸压养护法生产掺火山灰质掺和料的硅酸盐水泥混凝土3.3采用湿拌蒸压养护法生产掺石英质或火山灰质掺和料的硅酸盐水泥混凝土采用湿拌蒸压养护法生产掺石英质或火山灰质掺和料的硅酸盐水泥混凝土3.4采用干拌蒸压养护法生产石灰和硅质材料混凝土采用干拌蒸压养护法生产石灰和硅质材料混凝土3.5采用干拌蒸压或蒸汽养护法生产土聚水泥和混凝土采用干拌蒸压或蒸汽养护法生产土聚水泥和混凝土4 小结小结参考文献参考文献作者郑重声明作者郑重声明镍箭甸伤乒嚼缉茵描铣扮蚂净鸦刹收观亢杠罕把核巳涧凋孩数戌孟绅樟新月
10、球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计-二级提纲二级提纲月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计作者姓名作者姓名 班级班级 学号学号摘要：摘要：关键词：关键词：Abstract：Keywords:1 引言引言2 国内外研究现状及发展动态分析国内外研究现状及发展动态分析2.1月球环境的概况月球环境的概况2.2月球表面物质的化学成分月球表面物质的化学成分2.3美国的月球水泥美国的月球水泥2.4干拌蒸压养护砂浆和混凝土的制作干拌蒸压养护砂浆和混凝土的制作2.5月球混凝土的系列研究月球混凝土的系列研究2.6在失重和真空环境下混凝土的力学性能的研究在失重和真空环境
11、下混凝土的力学性能的研究情翅素闰蜜肺摸殆甄店攒怨休襄浊惯迢姻睫空蛊扭峡何库硬福聋翌姚硝姚月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计3 月球用水泥和混凝土的设计月球用水泥和混凝土的设计3.1采用干拌蒸压养护法生产掺石英质掺和料的硅酸盐水采用干拌蒸压养护法生产掺石英质掺和料的硅酸盐水泥混凝土泥混凝土3.2采用干拌蒸压养护法生产掺火山灰质掺和料的硅酸盐采用干拌蒸压养护法生产掺火山灰质掺和料的硅酸盐水泥混凝土水泥混凝土3.3采用湿拌蒸压养护法生产掺石英质或火山灰质掺和料采用湿拌蒸压养护法生产掺石英质或火山灰质掺和料的硅酸盐水泥混凝土的硅酸盐水泥混凝土3.4采用干拌蒸压养护法生产石灰和
12、硅质材料混凝土采用干拌蒸压养护法生产石灰和硅质材料混凝土3.5采用干拌蒸压或蒸汽养护法生产土聚水泥和混凝土采用干拌蒸压或蒸汽养护法生产土聚水泥和混凝土4 小结小结参考文献参考文献作者郑重声明作者郑重声明恳沃档燃孔叛打孪窘浇纽箩迈毙峡瘟磐屎柒景池熊明摇灸宋耪目博捶藩摩月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计月球火山灰月球火山灰质或或硅硅质材料材料带上去的碱上去的碱性激性激发材料材料工工艺月球用水泥混凝土月球用水泥混凝土火山灰火山灰质材料材料模模拟物物或硅或硅质材料模材料模拟物物+硅酸硅酸盐水泥水泥 干干混混蒸蒸汽汽法法 掺大量火山灰大量火山灰质或硅或硅质材料的硅酸材料的硅酸盐
13、水泥水泥混凝土，硅酸混凝土，硅酸盐混凝混凝土土+氧化氧化钙火山灰火山灰质材料材料模模拟物物+氧化氧化钠或硅或硅酸酸钠等等 土聚水泥混凝土土聚水泥混凝土任晕劈棉绞愉澡扑洪啊唯政蔬乖伺挨揣昔琢侧钥锥粒瑰皮尘识嫌坯序铁助月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计Exploration and Design of cement and concrete for the lunar environmentAbstract：Under the condition of reviewing some existing researches, cement and concrete for
14、the lunar environment are explored and designed. Portland cement (from our earth) concrete incorporated with a lot of siliceous materials from lunar regolith or lunar pozzolana soil, silicate concrete using lunar siliceous materials and lime from our earth, and geopolymeric cement from lunar pozzola
15、na soil and alkali-activated materials from our earth all may be prepared by dry-mix/steam-injection method (DMSIM). The purpose of the exploration and design is for future lunar base construction services.Keywords: dry-mix/steam-injection method; siliceous material; Alkali-activated materials; luna
16、r cement; lunar concrete柬兄哦览鉴瀑句卸槛独予以祖远豌朋诲且傻酚醇甄外厌壤诀卸坝止氰急琴月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计1 引言引言 月球具有可供人类开发和利用的各种独特资源，月球具有可供人类开发和利用的各种独特资源，是对地球资源的重要补充和储备，将对人类社会的是对地球资源的重要补充和储备，将对人类社会的可持续发展可持续发展产生深远的影响。建立月球基地，为科产生深远的影响。建立月球基地，为科学探索与研究者长期在基地生活创造条件。只有研学探索与研究者长期在基地生活创造条件。只有研制出低成本的建设施工方法，月球基地的建设才有制出低成本的建设施工方
17、法，月球基地的建设才有可能实现。可能实现。对月球环境下的水泥及混凝土的研究对月球环境下的水泥及混凝土的研究1-3表明，混凝土是一种有可能适应月球环境下的材表明，混凝土是一种有可能适应月球环境下的材料。预计若干年以后，在月球上正式建设建筑工程料。预计若干年以后，在月球上正式建设建筑工程时，无论如何也离不开混凝土。因此现在的研究，时，无论如何也离不开混凝土。因此现在的研究，对将来的应用，一定会起到承前启后的作用。对将来的应用，一定会起到承前启后的作用。为此为此本文在总结现有研究的基础上本文在总结现有研究的基础上探索和设计在月球环探索和设计在月球环境下制造水泥及其混凝土。境下制造水泥及其混凝土。酷架
18、祷签洼关蝎屑侄绕桔播亭颇扇给死茎砍屏秃侗叭甜禄些瞥洪珊冤痰量月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计2 国内外研究现状及发展动态分析国内外研究现状及发展动态分析2.1月球环境的概况月球环境的概况3 地貌（或地貌（或月貌月貌）：月球的地形可分为平原、高地和山脉。）：月球的地形可分为平原、高地和山脉。在月球上，平原约占月球的在月球上，平原约占月球的55 ，大部分面向地球，适，大部分面向地球，适于建造居住设施。基地适宜建在南极地区。于建造居住设施。基地适宜建在南极地区。地层地层：月球的：月球的地层由表层、地壳、地幔、地核组成，表层覆盖着厚度达地层由表层、地壳、地幔、地核组成，表层
19、覆盖着厚度达几米到几十米的细沙（砂）（本文作者认为这些细砂具有几米到几十米的细沙（砂）（本文作者认为这些细砂具有火山灰活性的可能性很大）。火山灰活性的可能性很大）。地质地质：岩石部分大多数为玄：岩石部分大多数为玄武岩、橄榄石、斜长石及钛铁矿等，其强度和地球上的同武岩、橄榄石、斜长石及钛铁矿等，其强度和地球上的同类岩石相同。类岩石相同。月震月震：月球上每年发生：月球上每年发生“地震地震”约约300次，次，14 d为一个周期。一般为一个周期。一般“地震地震”为为23级，最大级，最大“地震地震”也只有也只有4级左右，释放的能量较小，对月球建筑结构设计级左右，释放的能量较小，对月球建筑结构设计没有影响
20、。没有影响。重力重力：月球上的重力加速度是地球上的：月球上的重力加速度是地球上的1/6，构筑物的自重或荷载因而也为构筑物的自重或荷载因而也为1/6。澜游午澡使失馏本煎月痊鞠池阔凰裳疡吴姆炽茎澜疟界肛宵吉探掌堪届碌月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计 真空真空：月球上没有空气，处于超真空状态，需要：月球上没有空气，处于超真空状态，需要在住宅内加压后才适于人类居住。此外，因为是真在住宅内加压后才适于人类居住。此外，因为是真空状态，液体会很快挥发。空状态，液体会很快挥发。温度温度：白昼：白昼14 d，黑夜，黑夜也是也是14 d，由于没有空气，昼夜温差非常大，由于没有空气，昼夜
21、温差非常大(190137 )，但距地表，但距地表1 m以下的温度以下的温度(30 )很稳定。如果在地下建设建筑物，低温问题是可以很稳定。如果在地下建设建筑物，低温问题是可以解决的。解决的。放射线放射线：月球上的宇宙线、太阳风等放射：月球上的宇宙线、太阳风等放射线很多，为了防御辐射，必须将构筑物盖上线很多，为了防御辐射，必须将构筑物盖上2 m厚厚的土。的土。陨石陨石：月球上没有空气，大小各异的陨石没：月球上没有空气，大小各异的陨石没有燃尽就会落下来，其坠落速度为有燃尽就会落下来，其坠落速度为2040 m/s。如。如果构筑物盖上果构筑物盖上2 m厚的土，可以防御小块陨石，但厚的土，可以防御小块陨石
22、，但大块陨石仍可能损坏构筑物。大块陨石仍可能损坏构筑物。绷快荆伴驶沉缎陕撞云荤芳伪樟阔豹莉僻斤折胶琢糕六帘绸韩呕订辈侈菊月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计2.2月球表面物质的化学成分月球表面物质的化学成分 从从1969年到年到1972年，美国共进行了多次年，美国共进行了多次“阿波罗阿波罗”飞行，飞行，各次各次“阿波罗阿波罗”飞行都对月球表面进行广泛考察，搜集了飞行都对月球表面进行广泛考察，搜集了大量月球岩石、土壤标本，其中从月球上带回地球的月岩大量月球岩石、土壤标本，其中从月球上带回地球的月岩样品就达样品就达440 kg。对许多月球土壤样品进行化学分析，其。对许多月球
23、土壤样品进行化学分析，其结果结果3如表如表1，主要成分为，主要成分为SiO2、Al2O3和和CaO等。月球表等。月球表层土层土4，主要为矿物碎屑、早期原始岩石碎屑、角砾岩碎，主要为矿物碎屑、早期原始岩石碎屑、角砾岩碎屑、非晶态火山灰和月球独有的凝聚体颗粒，部分表层土屑、非晶态火山灰和月球独有的凝聚体颗粒，部分表层土的比表面积达到的比表面积达到300500 m2/kg。 由于缺少真实的月球表土，许多研究者只能利用由美国由于缺少真实的月球表土，许多研究者只能利用由美国航空和航天局所属的约翰逊航天中心生产的月球表土模拟航空和航天局所属的约翰逊航天中心生产的月球表土模拟土，即土，即JSC-1土土5 。
24、利用它可以进行当今的系列研究。利用它可以进行当今的系列研究5，如利用如利用JSC-1土制成玻璃并用于稳定核废料，还可制成陶土制成玻璃并用于稳定核废料，还可制成陶瓷等材料。瓷等材料。莎关戳熄纱子苔嘱哼逾宿稿邓维养菊谴四斟沈镶姜喘囚廖舆蚤劈昭吝沁逛月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计表表1 月球表面部分物月球表面部分物质的化学成分的化学成分化学成分化学成分/%SiO2Al2O3CaOFeOFe2O3MgOTiO2平原土砂平原土砂42.1613.6011.9415.347.767.75高地土砂高地土砂44.7728.4816.874.174.920.44非晶非晶态火山土火山土
25、 44.8725.4814.525.758.110.51NASA生生产的的月球表土模月球表土模拟土土JSC-147.715.0210.427.353.449.011.59讶淄孔忠雹育将取殷寺便伸抒寥畸画论横氮酿拿婶艺深邮秀最爽尾堰翟龚月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计2.3美国的月球水泥美国的月球水泥 1986年，笔者聆听了华裔美国科学家林博士（年，笔者聆听了华裔美国科学家林博士（TD Lin）在北京中国建筑材料研究院所作的有关在北京中国建筑材料研究院所作的有关“到月球去生产水到月球去生产水泥泥”的学术报告。当时林博士讲到根据月球地表物质的化的学术报告。当时林博士讲到
26、根据月球地表物质的化学成分，在月球能制造出相当于现在用的铝酸盐水泥，而学成分，在月球能制造出相当于现在用的铝酸盐水泥，而且他为此已做了大量的且长达且他为此已做了大量的且长达15年的研究工作。年的研究工作。 从月球岩石中分离出水泥主要成分的方法有许多种。林从月球岩石中分离出水泥主要成分的方法有许多种。林博士的建议方法为，将含有水泥成分的月球岩石，加热到博士的建议方法为，将含有水泥成分的月球岩石，加热到离水泥成分熔融温度低离水泥成分熔融温度低200 左右，使水泥成分以外的成左右，使水泥成分以外的成分先熔融，再将这些成分分离并加热到分先熔融，再将这些成分分离并加热到1727 以上，就以上，就可以得到
27、近似于市场上销售的铝酸盐水泥。除此以外，还可以得到近似于市场上销售的铝酸盐水泥。除此以外，还有将月球岩石加热到有将月球岩石加热到3000 熔融后提取水泥成分的方法熔融后提取水泥成分的方法或反复熔融的方法。或反复熔融的方法。烷你养诣攫艳宠斋糙硼蹲敦窄喳伙帖翟丢兵作匹江堡雹广扔捌辕洒箱蚌糜月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计2.4干拌蒸压养护砂浆和混凝土的制作干拌蒸压养护砂浆和混凝土的制作 90年代，针对月球上可能没有水，美国进行了干拌蒸年代，针对月球上可能没有水，美国进行了干拌蒸压养护硅酸盐水泥砂浆和混凝土制作的研究压养护硅酸盐水泥砂浆和混凝土制作的研究2。其工艺为。其工
28、艺为先干拌适当比例的水泥和砂石，再放入蒸汽定型锅内，以先干拌适当比例的水泥和砂石，再放入蒸汽定型锅内，以高温高压蒸汽（高温高压蒸汽（105200 的饱和蒸汽）养护、不到一天的饱和蒸汽）养护、不到一天时间，即可完成水化和固化，其混凝土强度可达到时间，即可完成水化和固化，其混凝土强度可达到5070 MPa，比传统混凝土提高，比传统混凝土提高1倍左右，而所需的水泥量只有倍左右，而所需的水泥量只有传统混凝土的一半。尽管干拌蒸压养护法最初是被设计用传统混凝土的一半。尽管干拌蒸压养护法最初是被设计用于月球混凝土的合成，但是它在减少水泥用量、缩短硬化于月球混凝土的合成，但是它在减少水泥用量、缩短硬化时间和增
29、强混凝土强度方面都具有优势。时间和增强混凝土强度方面都具有优势。 我国的台湾学者我国的台湾学者N Su、YN Peng等与等与TD Lin等等6合作进合作进行了月球水泥的研制和月球混凝土制作工艺的研究，并对行了月球水泥的研制和月球混凝土制作工艺的研究，并对采用硅酸盐水泥制作的干拌蒸压养护砂浆和混凝土的水化采用硅酸盐水泥制作的干拌蒸压养护砂浆和混凝土的水化机理、蒸压时间和工程性能进行了比较全面的研究。机理、蒸压时间和工程性能进行了比较全面的研究。刁乓秋抄烧猾梗契初讨拱斟绳毛逗诌齐桩难狼赏犹错载倔痊拂键侦淤钧置月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计2.5月球混凝土的系列研究月
30、球混凝土的系列研究 美国混凝土协会议题为美国混凝土协会议题为“月球混凝土月球混凝土”的的125次会议内次会议内容容7涉及水泥生产、混凝土拌合、混凝土浇注、结构设计涉及水泥生产、混凝土拌合、混凝土浇注、结构设计及月球的环境。但将这些设想付诸实施还需进行一系列的及月球的环境。但将这些设想付诸实施还需进行一系列的基础研究。例如，基础研究。例如，TD Lin的报告月球土壤作为混凝土细的报告月球土壤作为混凝土细集料的研究是实施过程的第一步，内容包括一些数据提集料的研究是实施过程的第一步，内容包括一些数据提供的科学依据，证明月球土壤能用于生产合格的混凝土。供的科学依据，证明月球土壤能用于生产合格的混凝土。
31、 美国美国Alabama大学的研究者大学的研究者7已开始了月球混凝土的基已开始了月球混凝土的基础研究，以解答微小重力下硅酸盐水泥水化的有关问题。础研究，以解答微小重力下硅酸盐水泥水化的有关问题。微小重力或无重力环境下普通混凝土的搅拌及养护确实存微小重力或无重力环境下普通混凝土的搅拌及养护确实存在问题。初步将这个研究项目分为四个阶段。第一阶段是在问题。初步将这个研究项目分为四个阶段。第一阶段是确定微小重力下搅拌砂浆或混凝土的可能性，包括选择做确定微小重力下搅拌砂浆或混凝土的可能性，包括选择做实验的运载工具。第二阶段是研究设计微小重力下砂浆和实验的运载工具。第二阶段是研究设计微小重力下砂浆和混凝土
32、的搅拌室。第三阶段是在航空航天局的运载工具上混凝土的搅拌室。第三阶段是在航空航天局的运载工具上做混凝土试验。第四阶段是测量微小重力下混凝土养护的做混凝土试验。第四阶段是测量微小重力下混凝土养护的特性，以便确定将来的研究方向。特性，以便确定将来的研究方向。融攀鼻恐媒甄何阮初魏娠螺谩搞阮策挠倚和批氓婶滓趟阀乃糕剃吊证丰洲月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计2.6在失重和真空环境下混凝土的力学性能的研究在失重和真空环境下混凝土的力学性能的研究 日本学者日本学者3对混凝土和重力的关系进行了长时间对混凝土和重力的关系进行了长时间的研究。该试验用灰浆代替混凝土，在的研究。该试验用灰
33、浆代替混凝土，在1/6 g的环境的环境中，灰浆的抗压强度相当于地球上中，灰浆的抗压强度相当于地球上(1 g)灰浆强度灰浆强度的的90 %。据此推测，重力对月球混凝土的影响不。据此推测，重力对月球混凝土的影响不大。对暴露于真空中的混凝土所作的基础性试验结大。对暴露于真空中的混凝土所作的基础性试验结果表明，暴露于真空中的灰浆强度并未降低，如果果表明，暴露于真空中的灰浆强度并未降低，如果充分养护，其强度还可提高。但是，在真空环境下充分养护，其强度还可提高。但是，在真空环境下干燥收缩量特别大，发生干燥裂纹的可能性很大。干燥收缩量特别大，发生干燥裂纹的可能性很大。为了防止发生干燥裂纹，采用预应力混凝土大
34、概是为了防止发生干燥裂纹，采用预应力混凝土大概是可行的。可行的。汉烘瑟欺眷县坟束奸脑稼蚂楔久男戊待射稽些孽橙原钦耿腿镀捷兴哉筒瘩月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计3 月球用水泥和混凝土的设计月球用水泥和混凝土的设计 本文认为，在月球上欲建类似本文认为，在月球上欲建类似“两磨一烧两磨一烧”的水的水泥厂是一件极不容易的事。从近期的研究论文可以泥厂是一件极不容易的事。从近期的研究论文可以推断，在初次建基地时，美国还是将使用从地球上推断，在初次建基地时，美国还是将使用从地球上带去的硅酸盐水泥。带去的硅酸盐水泥。 从地球带硅酸盐水泥到月球，运费相当昂贵，从地球带硅酸盐水泥到月球
35、，运费相当昂贵，1 t水泥大概能制得水泥大概能制得3 m3混凝土。建设一个混凝土。建设一个3 m3 m3 m的六面体（立方体）建筑，在壁厚为的六面体（立方体）建筑，在壁厚为0.25 m时，时，需要约需要约11.5 m3混凝土，大约需要混凝土，大约需要4 t水泥。只有研水泥。只有研制出低成本的建设施工方法，月球基地的建设才有制出低成本的建设施工方法，月球基地的建设才有可能实现。通过采用月球自然环境下材料制造符合可能实现。通过采用月球自然环境下材料制造符合要求的水泥及其混凝土是降低费用的有效方法。要求的水泥及其混凝土是降低费用的有效方法。饼贸柱衫丈鼻膜俞庙迪卫肉绳择焙究隙亏善冉科络均搓品馋糙炽倦汽
36、标秽月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计3.1采用干拌蒸压养护法生产掺石英质掺和料的硅酸盐水采用干拌蒸压养护法生产掺石英质掺和料的硅酸盐水泥混凝土泥混凝土 由由CaO-SiO2-H2O相图相图8, 9可知，由于硅酸盐水泥的可知，由于硅酸盐水泥的CaO/SiO2（摩尔）比一般处于（摩尔）比一般处于23之间，它在之间，它在100以下以下会水化形成会水化形成C-S-H凝胶。当蒸压养护温度在凝胶。当蒸压养护温度在100200时，时，会形成水化产物会形成水化产物C2SH(A)，由于它的晶粒粗大对强度贡献，由于它的晶粒粗大对强度贡献小。若能将原始物料的小。若能将原始物料的CaO/S
37、iO2（摩尔）比减小到（摩尔）比减小到1，最，最终就不会形成终就不会形成C2SH(A)，而形成托勃莫来石（，而形成托勃莫来石（C5S6H5）或）或硬硅钙石（硬硅钙石（C6S6H）等，从而有较高的强度。如在硅酸盐）等，从而有较高的强度。如在硅酸盐水泥中掺加水泥中掺加30 %40 %的磨细石英砂，会有很好的效果。的磨细石英砂，会有很好的效果。这在这在C80混凝土管桩蒸压养护的生产中得到证实。同理，混凝土管桩蒸压养护的生产中得到证实。同理，非晶态的火山灰物质也会有较好的效果。在加水湿拌的条非晶态的火山灰物质也会有较好的效果。在加水湿拌的条件下，蒸压养护生产掺（大量）掺和料的硅酸盐水泥混凝件下，蒸压养
38、护生产掺（大量）掺和料的硅酸盐水泥混凝土制品的工艺是成熟的工艺，能生产高强度等级的混凝土。土制品的工艺是成熟的工艺，能生产高强度等级的混凝土。测燃庶报割疵殷解椰豁肥罕掂起演嘿措肃硷底俘朔匿盐埋出猛蜜了谍来怪月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计 在上述理论和实践的基础上，若能在月球上找到含大量在上述理论和实践的基础上，若能在月球上找到含大量石英的岩石（如地球上可找到的中酸性岩、酸性岩、超酸石英的岩石（如地球上可找到的中酸性岩、酸性岩、超酸性岩，典型的如白岗岩、石英斑岩、流纹岩、石英霏细岩性岩，典型的如白岗岩、石英斑岩、流纹岩、石英霏细岩等），并进行粉磨，再与带上去的硅酸盐
39、水泥混合，采用等），并进行粉磨，再与带上去的硅酸盐水泥混合，采用干混蒸压养护法就可生产掺石英质掺和料的硅酸盐水泥混干混蒸压养护法就可生产掺石英质掺和料的硅酸盐水泥混凝土。凝土。过占照碑杭病雾厂威苑安呀技苑翔培匀刀苇膀碟塞庇穆包联同钮帝宗赎叫月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计 据另外的研究成果据另外的研究成果9，钙长石（，钙长石（CaOAl2O32SiO2）在）在中性环境中是不水化的，但在掺入中性环境中是不水化的，但在掺入20 %的石灰并在的石灰并在203 下蒸压养护下蒸压养护8 h，试件抗压强度可达，试件抗压强度可达50 MPa。钠长石。钠长石（Na2OAl2O36S
40、iO2）在中性环境中是不水化的，但在）在中性环境中是不水化的，但在掺入掺入40 %的石灰并在的石灰并在203 下蒸压养护下蒸压养护8 h，能生成如，能生成如C2SH(A)的水化硅酸钙和水石榴石，随着蒸压养护时间的的水化硅酸钙和水石榴石，随着蒸压养护时间的延长，石灰可全部结合，并产生如延长，石灰可全部结合，并产生如CSH(B) 的低碱性的水的低碱性的水化硅酸钙。还有许多岩石如硅灰石（化硅酸钙。还有许多岩石如硅灰石（-CaOSiO2）、假硅）、假硅灰石（灰石（-CaOSiO2）、硅钙石（）、硅钙石（3CaO2SiO2）、蔷薇辉）、蔷薇辉石（例如石（例如3CaOMgO2SiO2）、橄榄石（例如）、橄
41、榄石（例如CaOMgOSiO2）、钾长石（）、钾长石（K2OAl2O36SiO2）等本身）等本身不具有水硬性，但在掺入石灰并在不具有水硬性，但在掺入石灰并在203 蒸压养护条件下蒸压养护条件下均会生成水化硅酸钙，产生一定的强度。均会生成水化硅酸钙，产生一定的强度。菩恭皋郡奏却危噬学魁坡摧鸡跪水洱同恕麻豁楼蚤一仪香盗压按抠萎姥今月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计 由此可知，不仅限于含石英质的岩石，可放宽由此可知，不仅限于含石英质的岩石，可放宽到一些含硅酸盐矿物的岩石，在掺入石灰并在蒸压到一些含硅酸盐矿物的岩石，在掺入石灰并在蒸压养护条件下会生成水化硅酸钙，具有一定的胶凝
42、性。养护条件下会生成水化硅酸钙，具有一定的胶凝性。而且这类含硅质的岩石在月球上更易找到。而且这类含硅质的岩石在月球上更易找到。 由于此方法可以节约水泥，可用于（地球）沙漠由于此方法可以节约水泥，可用于（地球）沙漠中生产混凝土。中生产混凝土。栖论睫枝现男亮希凤除组段赐闰爱葵抬付懈箔通乒脱韦绣肿谅益曼捏暴陛月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计3.2采用干拌蒸压养护法生产掺火山灰质掺和料的采用干拌蒸压养护法生产掺火山灰质掺和料的硅酸盐水泥混凝土硅酸盐水泥混凝土 据现有研究成果据现有研究成果4，月球表层土，主要为矿物碎，月球表层土，主要为矿物碎屑、非晶态火山灰和月球独有的凝聚体
43、颗粒等，部屑、非晶态火山灰和月球独有的凝聚体颗粒等，部分表层土的比表面积达到分表层土的比表面积达到300500 m2/kg。月球上。月球上有非晶态火山土存在。有非晶态火山土存在。 因此，只要在月球上找到非晶态火山土，并与因此，只要在月球上找到非晶态火山土，并与带上去的硅酸盐水泥混合，采用干拌蒸压养护法就带上去的硅酸盐水泥混合，采用干拌蒸压养护法就可生产掺可生产掺3050 %火山灰质掺和料的硅酸盐水泥混火山灰质掺和料的硅酸盐水泥混凝土。与上述掺石英质掺和料的混凝土相比，此方凝土。与上述掺石英质掺和料的混凝土相比，此方法较为简便和可靠。法较为简便和可靠。对厦抵根矽滚乎拓套不讽帕竿勿筒催摈吵糖臃模形
44、殆弥棍妒拌旅彼哆忻肛月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计3.3采用湿拌蒸压养护法生产掺石英质或火山采用湿拌蒸压养护法生产掺石英质或火山灰质掺和料的硅酸盐水泥混凝土灰质掺和料的硅酸盐水泥混凝土 在上述干拌蒸压养护法的基础上，也可采在上述干拌蒸压养护法的基础上，也可采用湿拌蒸压养护法生产掺石英质或掺火山灰用湿拌蒸压养护法生产掺石英质或掺火山灰质掺和料的硅酸盐水泥混凝土。采用此法主质掺和料的硅酸盐水泥混凝土。采用此法主要需要克服在真空条件和微小重力条件下混要需要克服在真空条件和微小重力条件下混凝土的拌合、浇注和捣实问题。养护还是需凝土的拌合、浇注和捣实问题。养护还是需要蒸压养
45、护或蒸气养护。要蒸压养护或蒸气养护。炎永性蛹祟委驻腹妆褥稗珊洛逗狗廉械稍伯吾斌纬准君隔售吻遣遮莹抠菜月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计3.4采用干拌蒸压养护法生产石灰和硅质材料混凝采用干拌蒸压养护法生产石灰和硅质材料混凝土土 硅质材料，即含硅质材料，即含SiO2的材料，包括含石英矿物多的材料，包括含石英矿物多的岩石、火山灰质材料和含硅酸盐矿物多的岩石的岩石、火山灰质材料和含硅酸盐矿物多的岩石（如含钙长石等）。如上述（如含钙长石等）。如上述3.1、3.2中所述，在月中所述，在月球上可能会找到它们。硅质材料的磨细粉与石灰粉，球上可能会找到它们。硅质材料的磨细粉与石灰粉，在
46、地球上可以通过蒸压养护工艺制备硅酸盐混凝土在地球上可以通过蒸压养护工艺制备硅酸盐混凝土或灰砂混凝土。当磨细石灰砂胶结材（比表面积为或灰砂混凝土。当磨细石灰砂胶结材（比表面积为300400 m2/kg）中）中CaO的含量为的含量为23 %时，通过蒸时，通过蒸压养护制得的灰砂混凝土抗压强度可达压养护制得的灰砂混凝土抗压强度可达5070 MPa，在实验室条件下已经制得抗压强度可达，在实验室条件下已经制得抗压强度可达150270 MPa的灰砂混凝土的灰砂混凝土9。寇疥苦葛厉苇邮划颈甭旗壳商人横际芯新自窃祟革墒恍芥坛柒迂棍跌茬清月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计 在在CaO/S
47、iO2（摩尔）比为（摩尔）比为0.200.25、蒸压养护温度为、蒸压养护温度为175203 的条件下，硅质材料的磨细粉与石灰粉首先形的条件下，硅质材料的磨细粉与石灰粉首先形成高碱度的水化硅酸钙，然后分多次转化为低碱度的水化成高碱度的水化硅酸钙，然后分多次转化为低碱度的水化硅酸钙，这种转化的大致顺序硅酸钙，这种转化的大致顺序9为：为：C2SH(A) CSH(B) C5S6H5（托勃莫来石）（托勃莫来石） C6S6H（硬硅钙石）（硬硅钙石） C2S3H（白钙沸石）（白钙沸石） 因此，在月球上可以通过干拌蒸压养护法制备石灰和硅因此，在月球上可以通过干拌蒸压养护法制备石灰和硅质材料混凝土。石灰原料宜采
48、用氢氧化钙粉末，不宜采用质材料混凝土。石灰原料宜采用氢氧化钙粉末，不宜采用氧化钙。主要因为氧化钙遇水放热量大并产生体积膨胀，氧化钙。主要因为氧化钙遇水放热量大并产生体积膨胀，且需要水。氢氧化钙粉末和石英质材料或火山灰质材料反且需要水。氢氧化钙粉末和石英质材料或火山灰质材料反应后，体积变化小，需水量少。即使在真空条件下氢氧化应后，体积变化小，需水量少。即使在真空条件下氢氧化钙中的结构水易保存。使用氢氧化钙粉末适宜于干拌蒸压钙中的结构水易保存。使用氢氧化钙粉末适宜于干拌蒸压养护法工艺。养护法工艺。染甲慎蛾窍淑窃纬帆狄撰蝇恋触赁鸣刮估点移器圈杯走儿晰圈拖啦肚蝎进月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水
49、泥和混凝土的探索和设计3.5采用干拌蒸压或蒸汽养护法生产土聚水泥和混凝土采用干拌蒸压或蒸汽养护法生产土聚水泥和混凝土 土聚水泥土聚水泥10-13源于土（含有活性源于土（含有活性SiO2和和Al2O3等的物质，等的物质，如火山灰和偏高岭土）和碱性激发剂的聚合反应，现扩展如火山灰和偏高岭土）和碱性激发剂的聚合反应，现扩展到工业废渣和碱性激发剂的聚合反应。其硬化浆体为沸石到工业废渣和碱性激发剂的聚合反应。其硬化浆体为沸石型凝胶，具有早强、高强、耐酸、耐高温性能。在水胶比型凝胶，具有早强、高强、耐酸、耐高温性能。在水胶比为为0.3、碱性激发剂掺入量以钠计为、碱性激发剂掺入量以钠计为2 %10 % Na
50、、养护、养护温度为温度为75 或或95 时，时，T Bakharev14对粉煤灰中分别掺对粉煤灰中分别掺入入NaOH溶液和水玻璃液的浆体进行了研究，得到溶液和水玻璃液的浆体进行了研究，得到30 d抗抗压强度可达压强度可达50 MPa以上，强度随以上，强度随Na含量的增加而增加，含量的增加而增加，使用使用NaOH激发剂优于水玻璃。激发剂优于水玻璃。 在月球上能找到含活性在月球上能找到含活性SiO2和和Al2O3等的物质，如火山等的物质，如火山灰（岩）。因此，借助土聚水泥制作工艺，只要由地球上灰（岩）。因此，借助土聚水泥制作工艺，只要由地球上带去占土聚水泥量带去占土聚水泥量10 %15 %的碱性激
51、发剂（的碱性激发剂（Na2O粉末粉末或速溶水玻璃固体粉末），采用干拌蒸汽或蒸压养护法，或速溶水玻璃固体粉末），采用干拌蒸汽或蒸压养护法，就能制作土聚水泥及其砂浆和混凝土。就能制作土聚水泥及其砂浆和混凝土。颁墨既餐瑰枝娘辰骨有砸奖玩曾铺翘青笨润挎一挑瘁渍答菲革蔽苛咀漠蚤月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计4 小结小结/或或 结论结论 由于月球上为真空，故采用干拌成型工艺为好。由于月球上为真空，故采用干拌成型工艺为好。由于真空又无水，为缩短养护时间让混凝土早日成由于真空又无水，为缩短养护时间让混凝土早日成熟，故采用蒸压或蒸汽养护法制备混凝土为好。熟，故采用蒸压或蒸汽养护法制
52、备混凝土为好。 由于月球上能找到由于月球上能找到硅质材料硅质材料（含石英的岩石、含（含石英的岩石、含硅酸盐的岩石和火山灰质材料），故可以带上去高硅酸盐的岩石和火山灰质材料），故可以带上去高强度等级的强度等级的硅酸盐水泥硅酸盐水泥，采用，采用干拌蒸压养护法干拌蒸压养护法生产生产掺硅质材料掺和料的硅酸盐水泥混凝土掺硅质材料掺和料的硅酸盐水泥混凝土。也可带上。也可带上去石灰，生产石灰和硅质材料的硅酸盐混凝土。也去石灰，生产石灰和硅质材料的硅酸盐混凝土。也可带上去碱性激发剂，制作土聚水泥混凝土。可带上去碱性激发剂，制作土聚水泥混凝土。迪骂翔肆隘邵惺播涂雁怀圭烧蘸撵瑰均乌腐辛娥咖非塌豢殉嫉鸣哄范星训月球
53、用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计 干拌蒸压养护法可能只能生产预制混凝土构件。干拌蒸压养护法可能只能生产预制混凝土构件。采用湿拌蒸压养护法也可以生产预制混凝土构件。采用湿拌蒸压养护法也可以生产预制混凝土构件。采用湿拌现浇混凝土，在真空和微小重力下现浇会采用湿拌现浇混凝土，在真空和微小重力下现浇会成问题，在真空条件下养护会成问题。成问题，在真空条件下养护会成问题。 采用月球表土熔化物浇铸成型混凝土或板材，也采用月球表土熔化物浇铸成型混凝土或板材，也是一个研究方向，要求具有较低的温度变形，较高是一个研究方向，要求具有较低的温度变形，较高的强度，较低的脆性，并可用耐高温纤维织物
54、增强。的强度，较低的脆性，并可用耐高温纤维织物增强。闻绰损毁抓肠囚宏显诡忌贞莹钞堵嘎泉愤涟拾损脆蔽赂境要乓防辆纶童鳞月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计参考文献参考文献1 TD Lin, N Su. Lunar concrete update J. Concr. Int, 1991,13(5):73-76./ Concrete International2 WM Lin, TD Lin, CL Hwang, YN Peng. A fundamental study on hydration of cement and cement minerals with steam
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56、urface properties of lunar regolith: Part I J. Applied Surface Science, 253 (2007): 57095714.焰廖速节莹堤己闻瑞消毛些择脯甩姥牢鸭饼崎腋竿惧鞍屁尊课靛彰穷径枕月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计5 Subhayu Sen, Chandra S Ray, Ramana G Reddy. Processing of lunar soil simulant for space exploration applications J. Materials Science and Engin
57、eering A, 413414(2005): 592597.6 Nan Su, Yawnan Peng. The characteristics and engineering properties of dry-mix/steam-injection concrete J. Cem Concr Res, 2001, 31: 609-619. / Cement and Concrete Research7杨帆摘录杨帆摘录.美国国家航空航天局空间运载工具上混凝土和砂浆的美国国家航空航天局空间运载工具上混凝土和砂浆的研究研究.中国建材科技中国建材科技, 1995(01): 50. YANG Fa
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60、g: China Architecture & Building Press, 1983. 132-183.10 Davidovits J. Geopolymers: Man-made rock geosynthesis and the resulting development of very early high strength cements J. J Materials Education, 1994, 16( 2-3): 91-137.珠赁盎厂瘫体矩屡烁迹广韭愿违廊坍社姻商初液炊招碰剩恶弊烁困丸膜式月球用水泥和混凝土的探索和设计月球用水泥和混凝土的探索和设计11 施惠生施惠生,吴敏
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