第一篇：答辯講稿

各位答辯老師你們好：

我是機械設計制造及其自動化專業2011級172班的高仕君 我的學號是20112803

在此次畢業設計過程中，我選擇的論文課題是太陽能電池板壓印機器人的控制系統設計，論文的主體框架分為五個方面，分別為課題背景，控制系統總體設計，控制系統硬件選型，控制系統軟件設計，總結和展望。

在課題背景方面，我將其分為三個不同的方面來分別論述，分別是太陽能電池方面，工業機器人方面和機器人控制系統方面來闡述其在國內為的現狀

由此揭示太陽能電池板壓印機器人的控制系統研究的目的及意義 其目的為通過對太陽能電池板壓印機器人控制系統的設計，來實現人通過計算機、傳感器和控制系統來控制太陽能電池板壓印機器人的動作的目的，以此實現太陽能電池板壓印的自動化生產過程。

其研究的意義為通過對太陽能電池板壓印機器人控制系統的設計，立足于實際，根據社會對于太陽能電池板壓印機器人的需求，深入研究太陽能電池板壓印機器人的控制系統，為太陽能電池板壓印機器人實現工作目的提供了較完整的技術和理論指導，同時對于其他機器人領域也具有較高的參考價值。

但是在設計太陽能電池板壓印機器人的控制系統的過程中，遇到了很多的難題，其中最為困難的是

太陽能電池板壓印機器人在世界上是一個新興的機器人行業，沒有與之相關的任何資料可供查詢，需要從零開始逐步開始研究。由此，對于太陽能電池板壓印機器人的研究就會變成反復的研究，以保證其準確性。為此，在我設計太陽能電池板壓印機器人的過程中查詢了許多與之相關的文獻，對我論文進行完善和補充（運動控制

數字控制

嵌入式控制）

在論文的第二章中 本論文簡單地介紹了下控制系統總體設計，利用三自由度的直角坐標運動平臺，采用輥輪壓印太陽能電池板表面，來完成太陽能電池板的壓印過程。整個太陽能電池板壓印機器人系統的硬件結構由三個主要部分組成：電氣控制系統、驅動系統以及機械系統。其中著重介紹的是電氣控制系統和機械系統設計

在電氣控制系統設計方面

主要分為三個方向

運動控制系統

PLC控制系統

控制單元

運動控制的執行元件為步進電動機 而反饋元件是接近開關傳感器

PLC的執行元件為PLC即可編程邏輯控制器

而反饋元件是各個傳感器 控制單元的執行元件為控制系統主版

而反饋元件是傳感器反饋信號

在機械系統設計方面 如圖所示 有運動平臺 機械框架 壓印輥輪

第三章 控制系統硬件選型

主要需要選取的是控制系統主板 控制系統驅動板 電機 傳感器 其他硬件 控制系統總布局

控制系統主板選用的是arduino uno r3 的控制系統 微控制器：ATmega328； 工作電壓：5V； 輸入電壓（推薦）：7-12V； 工作電壓（范圍）：6-20V；

數字I/O引腳：14(其中6提供PWM輸出)； 模擬輸入引腳：6；

I / O引腳的直流電流：40 mA； 3.3V引腳的直流電流：50 mA；

閃存：32 KB（ATmega328）其中0.5 kb的啟動加載程序使用； SRAM：2 KB(ATmega328)； EEPROM：1 KB(ATmega328)； 時鐘頻率：16 MHz。

而我主要選用這個的原因是 arduino是一個開放性的源代碼平臺，可以支持各種常用的軟件 同時網上也有各種例子可供我參考

控制系統驅動板選用的是L298N雙H橋直流電機驅動芯片

2、驅動部分端子供電范圍Vs：+5V~+35V；如需要板內取電，則供電范圍Vs：+7V~+35V

3、驅動部分峰值電流Io：2A

4、邏輯部分端子供電范圍Vss：+5V~+7V（可板內取電+5V）

5、邏輯部分工作電流范圍：0~36mA

6、控制信號輸入電壓范圍 低電平：-0.3V≤Vin≤1.5V 高電平：2.3V≤Vin≤Vss

7、使能信號輸入電壓范圍

低電平：-0.3V≤Vin≤1.5V（控制信號無效）高電平：2.3V≤Vin≤Vss（控制信號有效）

8、最大功耗：20W（溫度T=75℃時）

9、存儲溫度：-25℃~+130℃

10、驅動板尺寸：55mm*49mm*33mm（帶固定銅柱和散熱片高度）

11、驅動板重量：33g

12、其他擴展：控制方向指示燈、邏輯部分板內取電接口

電機選用的是型號為36PA5.2G/42BYG40-160-4A的42式步進電動機

技術規格

步距角：1.8°/步 相電流：1.6A/相 相電阻：1.73Ω/相 相電感：3.2mH/相 靜轉矩：3600g·cm 減速比：5.18:1 絕緣等級：B 外形尺寸：42×42×40mm 安裝孔規格：4-M3 安裝孔節徑：Φ28

在傳感器選型方面 共有三款傳感器

接近開關傳感器

本論文共用了三個接觸開關傳感器：兩個光

電式傳感器，一個電容式傳感器。光電式傳感器

光電式傳感器利用的是光電效應。將發光器件與光電器件按一定方向裝在同一個檢測頭內。當有反光面（被檢測物體）接近時，光電器件接收到反射光后便在信號輸出，由此便可“感知”有物體接近。

利用光電式傳感器制作的光電式接近開關可以檢測各種物質，但是對于流體的檢測誤差較大。電容式傳感器

這種傳感器的測量通常是傳感器固定處構成電容器的一個極板，而另一個極板是在測量過程中通常是接地或與設備的機殼相連接。當有物體移向傳感器時，不論它是否為導體，由于它的接近，總會使電容器兩極板間的介電常數發生變化，從而使電容器的電容量發生變化，使得和測量頭相連的電路狀態也隨之發生變化，由此便可達到非接觸式的檢測目的。這種接近開關檢測的對象，不限于導體，可以絕緣的液體或粉狀物等。

溫度傳感器

溫度傳感器是指能感受溫度并轉換成可

用輸出信號的傳感器。型號：WZP-PT100 溫度系數：TCR=3850ppm/k 溫度范圍：-20oC~500oC 電線：鍍鉑鎳線

長期穩定性：R0飄逸小于等于0.04%（500oC，1000小時后）抗振動等級：至少40g加速度（10~2000Hz）絕緣電阻：>100M,20oC時；>2M,500oC時 自然系數：0.4K/mW（0oC時）

芯片響應時間：水@2m/s t0.5=0.05s t0.9=0.15s

空氣@2m/s t0.5=3.0s t0.9=10.0s 外形尺寸：長（mm）*直徑（mm）*線長（m）

4*30*2

型號：Arduino Force Sensing ResistorFSR4020.5"電阻式壓力傳感器

感測范圍：0.5”的圈子

輸出信號：被動的可變電阻

壓力感測范圍：100g到10kg 使用壽命：>1千萬次

其他硬件的選型

氣缸選用的是標準行程為10mm，內徑為16mm的三軸氣缸

滾珠絲桿選用的是 兩種方向上的運動

一個是水平方向運動 一個是豎直方向運動

控制系統總布局

在第三章 講述的是控制系統軟件設計

所選用的是GX Developer 是一款三菱的PLC編程軟件 他所擁有的特點是

能夠制作Q系列，QnA系列，A系列（包括運動控制（SCPU）），FX系列的數據，能夠轉換成GPPQ、GPPA格式的文檔。

能夠將Excel、Word等作成的說明數據進行復制，粘貼，并有效利用。程序的標準化

能夠簡單設定和其他站點的鏈接

能夠用各種方法和可編程控制器CPU連接 豐富的調試功能

軟件系統的流程

總結

太陽能電池板壓印是太陽能電池板制作工藝中的重要工序，太陽能電池板壓印機器人的研究又是當今社會最新也是最為至關重要的一項研究，因而本論文的研究對于提高我國太陽能電池板壓印機器人技術在國際上的競爭力有著極其重要的作用。本論文結合了機器人系統、氣動控制系統、機械系統、PLC等，提出了一種全新的自動化的太陽能電池板壓印技術，設計出了太陽能電池板壓印機器人的控制系統。具體研究成果總結如下：

(1)設計了由電氣控制系統、驅動系統以及機械系統所構成的新型太陽能電池板壓印機器人總體結構。機器人的機械系統包括兩部分，分別為運動平臺、定位機構。機器人的電氣控制系統包括三部分，分別為運動控制系統、PLC、控制單元。

(2)對太陽能電池板壓印機器人的硬件進行了選型，結合太陽能電池板壓印機器人所需的運動元件和反饋元件，選擇控制系統主板、控制系統驅動板、電機、氣缸、傳感器、滾珠絲桿，最后將其整理布局。

(3)設計了太陽能電池板壓印機器人的軟件，結合所選的太陽能電池板壓印機器人硬件繪制出流程圖。

展望

隨著時代的發展，二十一世紀是一個屬于能源的時代，全世界各國都在為取得更大能源資源產生著或大或小的摩擦，而太陽能的發展正好彌補了不可再生資源的能源短缺問題，這種可再生的、綠色的新型能源將會成為全世界各國徑向競爭的又一能源。太陽能電池板就是產生太陽能的最主要工具，太陽能電池板壓印機器人就是使太陽能電池板能夠更好地更為高效的將太陽能轉換成電能的改進裝置。本論文對于太陽能電池板壓印機器人的控制系統進行了研究，但是由于時間的原因、自我知識儲量的不足等等不同的因素，使得本論文在太陽能電池板壓印機器人控制系統方面還有很多不足之處，還有很多方面值得進一步研究。就如同定位系統，初始的定位系統并不是很完善，雖然可以定位但是卻不能精確的定位到中心，因此可以設計一個對中臺，運用氣缸壓緊太陽能電池板的四邊使中心確定。

還有就是壓印過程中不能完全保證壓印平面的平衡度，需要設計一個裝置來保證其平衡度的統一，這樣壓印出來的太陽能電池板的工作效率就會大大提高。其他還有許多可以改進的地方，但是我的水平有限，無法一一指出，還需要以后繼續研究，從而使其更加完善。

第二篇：答辯講稿（本站推薦）

答辯講稿

本次設計的課題是6wt/a離子膜法燒堿二次鹽水精制和次氯酸脫除工段的工藝設計。工業上用電解飽和NaCl溶液的方法來制取NaOH、Cl2和H2，并以它們為原料生產一系列化工產品，稱為氯堿工業。氯堿工業是最基本的化學工業之一，它的產品除應用于化學工業本身外，還廣泛應用于輕工業、紡織工業、冶金工業、石油化學工業以及公用事業。氯堿工業的產品廣泛用于國民經濟的各個部門，對國民經濟和國防建設有著重要作用。

本次設計做的主要工作

本文分別對一次鹽水精制、二次鹽水精制工段、次氯酸脫除工段、電解工段、蒸發工段和固堿工段做了物料衡算以及對二次鹽水精制工段、次氯酸脫除工段做了熱量衡算，并對二次鹽水精制工段和次氯酸脫除工段基本設備進行了初步選型和計算。最后是參照《化工設計》及HGT20519?2009化工工藝設計施工圖內容和深度統一規定標準繪制了二次鹽水精制工段及次氯酸脫除工段的PFD圖、二次鹽水精制工段及次氯酸脫除工段的PID圖、二次鹽水精制工段及次氯酸脫除工段的設備一覽表，以及二次鹽水精制工段設備布置圖和部分管道布置圖。

設計題目的來源

本次設計的題目來源于生產實際。

生產工藝的選擇

氯堿工業的主要生產方法是電解法, 化學法所占的比重很低.目前工業化生產常用的電解法有隔膜法、水銀法和離子膜法三種.電解法的化學原理是在飽和食鹽水溶液中通入直流電進行電解, 氯氣產于陽極, 電解液中堿和氫氣產于陰極.隔膜法和離子膜法是以隔膜把兩極分開, 以防止氯氣和氫氣進行混合而發生爆炸.水銀法則是以鈉在陰極室與汞生成鈉汞齊, 進入解汞室與水作用產生液堿和氫氣.離子膜電解制堿技術是七十年代中期出現的具有劃時代意義的電解制堿技術。我國目前燒堿的主要生產方法是隔膜法和離子膜法。與膈膜電解制堿和水銀電解制堿相比，離子膜法生產燒堿技術以其能耗低、產品質優、無鉛、汞、石棉絨等污染的優點而發展極為迅速。離子膜法 是氯堿工業中的新技術，由于其成品堿質量高，能耗低，污染小而得到大力發展[1]。已被世界公認為技術上最先進和經濟上最合理的氫氧化鈉生產法，是當今電解制堿技術的發展方向。因此本次設計選擇離子膜法制燒堿生產工藝。

離子膜制堿全場工藝流程

全場工藝流程簡介： 原鹽進化鹽桶

1、一次鹽水精制

2、鹽水二次精制

3、電解（循環淡鹽水脫氯）

4、氯、氫處理

5、蒸發

6、固堿

本次設計的課題是6wt/a離子膜法燒堿二次鹽水精制和次氯酸脫除工段的工藝設計。

離子膜制堿工藝流程選擇依據

本次設計是6wt/a離子膜法制燒堿工藝設計，其中二次鹽水精制工段和次氯酸脫除工段是本次設計的重點。

本次設計在以降低能耗，節約成本的前提下，對二次鹽水精制及次氯酸脫除工段作了工藝流程的選擇，并結合氯堿工業的經驗數據，作了二次鹽水精制及次氯酸脫除工段的物料衡算，以及熱量衡算和主體設備選型。

脫氯工段工藝介紹

二次鹽水精制工段工藝介紹

兩個工段的意義

在離子膜法制堿工藝條件下, 二次精制鹽水質量對整個生產過程都非常重要，離子交換膜法氯堿工藝對鹽水的質量要求極高。如果鹽水精制的純度不夠，就會在交換膜中與氫氧化鈉形成沉淀從而堵塞膜的交換通道，使膜電阻增加而引起槽電壓上升, 還會加劇氫氧根向陽極室進行反遷移, 從而會降低電解率下降。本次設計二次鹽水精制工段除鈣、鎂離子所選用的工藝是螯合樹脂塔兩塔工藝流程。另外，次氯酸脫除效果的好壞直接會影響到螯合樹脂塔的工作效率，若脫氯效果不好，精制鹽水含氯回事螯合樹脂中毒從而脫除鈣鎂離子的效率大大下降。

螯合樹脂塔吸附工作原理

目前，螯合樹脂塔精制鹽水工藝一般采用兩塔或三塔流程。螯合樹脂塔的工作原理為：當鹽水經過螯合樹脂床層時,在塔上部的樹脂最先被鈣、鎂離子飽和。當鹽水繼續進料時，出現飽和線向下移動的現象, 大多數鈣、鎂離子的除去直接發生在飽和線下, 該區域稱為除去層。當樹脂床層達到最大的吸附能力時,會發覺出塔鹽水的鈣、鎂離子急劇地增加。因此, 在樹脂床層還未達到最大處理能力時就要再生。樹脂塔處理鹽水是連續操作的,一塔進行再生時, 另一塔串聯生產高純鹽水。

在指導老師的耐心指導和同學的幫助下我完成了這次畢業設計，從中學到了很多知識，并且知道了自身的很多不足之處以及自身知識的欠缺。由于自身能力有限，所以本次設計難免有一些不足，希望老師們給予我指正和批評指導，我一定會認真改正，并不斷加強學習自己的專業知識，努力提升自身的綜合素質，強化自身的綜合能力，為以后繼續的學習和即將步入化工行業打下堅實的基礎。

第三篇：答辯講稿

講稿

各位老師好，我的畢業論文的題目是三維配準中FPFH特征提取算法的研究，首先來看一下我的論文主要內容，主要內容分為：圖像配準及三維點云配準的簡單介紹，對三種點特征表示方法：估計法線、點特征直方圖（PFH）、快速點特征直方圖（FPFH）的描述以及提取，通過實驗對三種點特征表示進行提取、最后對比PFH和FPFH的性質分析得出結論，通過對實驗結果的觀察總結驗證結論。

下面來看一下圖像配準，圖像配準技術是將同一場景（或物體）在不同時刻，不同傳感器，不同視角及不同拍攝條件下得到的兩幅或者多幅的圖像進行匹配的過程。圖像配準是圖像處理的一個基本問題，廣泛應用于醫學、軍事、遙感、計算機視覺等眾多領域。圖像配準的最終目的在于建立兩幅圖像之間的對應關系，圖像配準來源于很多實際問題，比如將不同圖像傳感器獲得的信息融合，或者將不同時間，條件下獲得圖像進行差異檢測等等。

下面是三維點云配準，點云是指通過激光、雷達掃描、立體攝像機等設備三維測量出的海量的表現出目標表面特征的點的集合。點云配準問題是將各種重疊的三維點云數據視圖一致對準，形成一個完整的模型（在一個剛性的意義上）。對實物進行三維測繪產生龐大的點云，但得到的點云數據可能由于平移或者旋轉錯位等原因導致不完整，點云配準技術通過一定算法計算兩塊點云之間的錯位，確定一個合適的坐標變換，將不同視角下獲得的點云數據合并到一個同一的坐標系中，形成完整的點云。點云配準技術廣泛應用于立體3D影像、虛擬現實、CAD/CAM、逆向工程等領域。

點云配準的大概過程可以通過該圖直接地體現出來。首先從兩個數據集中選取一些關鍵點，對這些關鍵點進行特征的描述提取，通過比較兩個數據集中相似位置特征的相似度來估算對應點對，除去因為噪聲等因素對配準有影響的錯誤點對。利用正確的對應關系來估算剛體變換完成配準。可以看出特征描述及提取是配準的基礎同時也是最為關鍵的一步。

下面來介紹下三個點特征的表示方法，點特征的表示方法的提出是因為原始形式下，一個點通過笛卡爾坐標系的坐標XYZ來表示的，但是在這個三維映射系統中，假設給定一個原點，且原點不隨時間而改變的，若分別在時間1和2分別捕獲點1和2，他們擁有相同的坐標，但把他們和其鄰近環境放在一起時，他們表達的幾何信息就不同了，所以單一的實體三維點和笛卡爾坐標就被淘汰了，通過點特征的表示方法代替。

估計法線是一種最簡單的點特征表示方法，點云數據中點所在處的相關法線是表現這一點所在表面幾何性質的重要屬性。想要求得一個點的表面法線即要求得點所在的近似估計表面的相切面的法線。可以把求法線的問題轉換成一個最小二乘法的平面擬合問題。首先對要求的樣本點進行鄰近元素的查詢，搜索確定樣本點的k鄰域。然后估計樣本點鄰近元素的三維質心坐標，這個坐標就是所有鄰近點坐標值的平均值。然后利用公式計算樣本點及鄰近點組成點集對應的協方差矩陣，并計算協方差矩陣的特征值和特征向量，最大的特征值對應的特征向量作為樣本點的相關法線。

點特征直方圖（PFH），將樣本點和其k鄰域之間和關系和他們的估計法線之間的關系統計到一個直方圖中來描述樣本點周圍的局部幾何特征信息。首先對樣本點p進行k鄰域的搜索，對點p這個k鄰域的任意2個不相同的點定義一個局部的UVW坐標系，用一組角度來表示他們估計法線之間的偏差。從圖中可以看出PFH的計算影響范圍，這是一個點對的局部坐標框架和三個角度來表示估計法線之間的偏差。統計直方圖時，將每個特征值的取值區間分成5份，這樣組成了125個區間，使每個點對都能落入符合的區間。

快速點特征直方圖（FPFH）在形式上與PFH是一樣的，具體的計算是，對樣本點，計算他和其k鄰域內每個點之間的三個特征值，統計在一個直方圖中，簡稱（SPFH），分別確定k鄰域中每一個的k鄰域，按第一步分別形成自己的SPFH，通過下面這個公式計算出最終的FPFH，其中權重代表樣本點與鄰域點之間的距離。統計時與PFH有些不同，為了更加快速，將每個特征值分割成11個區間，組成一個33區間的范圍，每個點對根據特征值可以落入三個不同區間。這個圖是FPFH的計算影響范圍。

下面是一些實驗的結果展示，這個實驗的執行程序是在PCL特征模塊的基礎上編寫完成的，PCL是一個大型跨平臺C++的開源庫，他實現了大量點云相關的通用算法和高效的數據結構。本次實驗的點云數據來源于互聯網，這是點云數據的部分數據截圖，右邊是點云數據的三維可視圖，應該是一個零件模型。第一個實驗是求解估計法線，簡單流程就是打開點云文件，創建一個估計法線的對象，將數據傳遞給他，搜索查詢點k鄰域，計算數據，存儲，最后輸出，可視化。

最后是總結，從4點對PFH和FPFH進行了分析。

但還是存在很多不足之處，比如對PFH和FPFH特征進行比較時，僅僅通過查看4個點的特征信息來總結并且驗證結論，可能導致驗證結論說服力不強；本文實驗選取的模型比較單一，可能復雜度不夠, 沒有那么強的代表性等等。我認為在三維點云配準技術的特征描述及提取這一領域上，未來要做還有很多，如何將PFH的準確和FPFH的快捷結合起來是我們需要研究和優化的。而且我們不僅僅是要改進完善現有的點特征表示方法，更要發現、創造出更能表現出三維點云幾何特征的點特征表示方法。

第四篇：答辯講稿

尊敬的各位評委老師：

大家下午好！我是2013級體育教育專業的學生陳佳展 今天參加答辯的項目是《體驗式教育課程的開發與實踐——基于高校學生群體的素質拓展研究》，小組成員主要由2013級體育教育專業陳佳展、陸升兩人，指導老師是莊瑜老師。

切入主題，來說說為什么我們當時會選擇這個題材呢？主要有兩點原因

第一，專業所學，興趣所在。在我們的專業當中開展有幾門關于素質拓展的課程，當時我們一行人都特別地感興趣。

但其實最主要還是因為身邊所見，引發思考。從大一到大三我都在團學聯做事情，我發現，如今非體育專業的學生干部很容易生病，那么這具體呢是什么原因呢，就是因為工作與學習的時間難以分配，以致于經常熬夜通宵，長此以往，身體便出現了或這或那的問題。所以我們試圖尋找一種可行的適用于學生干部群體的課程模式，以期解決如上所述問題。

所以前期我們查閱相關資料，與老師商討，確定好方向，便申請立項。立項時間2015年9月30日，在這一年來，我們通過查閱資料，研討，問卷調查，初步制定了一套體驗式課程的教學范本，然后拿著這套教學范本對一些學生干部群體進行實踐研究，實踐結束后對參與的對象進行意見的收集，然后進一步改善我們的教學范本，最后撰寫論文，再到現在結題的匯報，這就是整個研究過程。

下面詳細來介紹一下我們這個研究項目

素質拓展起源于二戰，起初的目的是用來訓練海員海難逃生，二戰結束后，人們發現經過訓練的海員不僅身體好了，也具有了很好的溝通、組織以及解決困難的能力。

那么下面來說說，我們華師大能接觸到素質拓展的幾個渠道：體育專業的同學有開展了一些比如野外生存訓練、拓展訓練和體育游戲這類的課程；而非體育專業的同學也有課外體育俱樂部，里面包含體育游戲這樣的課程；還有就是各個院系以及學校里面的各種學生社團組織，這些組織平時會經常組織一些團隊建設活動，這也是此次我把體育和學生干部聯系在一起的主要原因。

那么我們的目的主要是制定一套體驗式教育的課程，就是以素質拓展的形式進行的一種既能鍛煉身體，又可以培養良好心理品質的學習模式。然后將其課程實施于長期從事學生工作的團委學生社團干部人員，從身體、心理、社會適應三個維度促進學生的“健康”。

那目前國內外許多學者正在研究，只是多數是基于單方面的體育活動或是單方面的心理類團隊活動，較少將二者相結合進行探究。所以經過這一段時間的研究我們形成了體驗式教育課程的教學范本一份，以及論文一篇。

本項目比較創新的點在于視角全面，從學生及體育教師兩個視角來看待問題，其次是應用到了小米運動手環以及體重秤對身體的一些指標進行監測。

但是由于時間、經費有限致使我們目前研究對象范圍較小，當然還存在一個原因就是我們研究團隊人數不夠龐大，所以精力有限。但我相信只要能夠克服以上困難，學校能夠給予進一步支持，我想我們這個項目后期一定能在對師大學子的發展培養上起一定的促進作用。

最后十分感謝指導老師莊瑜老師對我們的研究進行了詳細的修改和指正并給予我許多寶貴的建議和意見，也十分感謝各位評委老師和同學聆聽我的匯報，請各位老師批評指正，謝謝。

第五篇：答辯講稿

答辯講稿

各位專家、評審員，大家好！我研究的課題是堿激發粉煤灰/礦渣的制備與性能研究。首先看看論文提綱，論文提綱分四部分，一、研究背景；

二、研究目的、意義與創新點；

三、研究內容；

四、結論與展望。

研究背景。水泥是當今世界應用最廣、用量最大的建筑材料，水泥混凝土的應用給社會經濟帶來了巨大的推動作用。然而，水泥的生產過程產生的CO2等有害氣體對環境產生了極大的污染，因此，尋求一種代替水泥生產的綠色材料勢在必行。——另外，隨著工業的不斷發展，粉煤灰、礦渣等工業廢棄物的排放與堆存逐年增加，也對環境產生了負面的影響，如何合理利用工業廢棄物，變廢為寶也是建筑材料界研究的熱點。——基于上述存在的問題，許多研究者提出了綠色環保建材—堿激發材料。堿激發材料通常以硅鋁質材料為原料，以堿性溶液作為激發劑，其制備過程中不產生二氧化碳等環境污染氣體，因此，其制備的材料為綠色環保材料。堿激發材料具有許多優點，例如制備工藝簡單、環境污染少，快凝早強，耐久性等。——堿激發材料因原材料的不同其反應產物也不同：原材料以硅鈣為主，其產物是C-S-H；原材料以硅鋁為主，其產物為三維立體結構的地質聚合物。——單一原材料制備堿激發材料存在許多缺陷：閃凝、收縮大、產生早期裂縫等。鑒于此，本文采用復合體系的堿激發粉煤灰/礦渣為研究對象，為彌補單一材料的缺陷。

研究目的、意義與創新點。目的是以復合體系彌補單一原材料制備堿激發材料的缺陷；意義是制備堿激發粉煤灰/礦渣能對工業廢棄物進行利用，減少對水泥的用量，保護環境；——創新點為使用前人使用較少的粉煤灰礦渣為復合體系，研究不同種類粉煤灰對堿激發粉煤灰/礦渣性能的影響

研究內容：研究內容分為4部分：第一、原材料的測定；第二、堿激發粉煤灰/礦渣的凝結性能；第三、堿激發粉煤灰/礦渣的力學性能；第四、堿激發粉煤灰/礦渣的微觀結構

一、原材料的測定。測定白云、陽江、黃埔、貴港粉煤灰為低鈣粉煤灰，來賓、恒運粉煤灰為高鈣粉煤灰；——采用化學方法與X熒光結合測定原材料的活性；——采用激光粒度分布儀測定原材料的粒徑分布，其中，第二、三種粉煤灰的粒徑較小，第一、六種粉煤灰的粒徑較大；——采用X射線衍射儀測定原材料的粒徑分布，其中，第一、二、三、四粉煤灰中的晶體含量較少，主要為石英和莫來石；——第五、六粉煤灰晶體含量較多，種類較復雜；——采用掃描電鏡觀察了原材料的微觀形貌，其中，第一、二、三、四粉煤灰的微觀顆粒相對較小，第五、六粉煤灰的微觀形貌呈大顆粒塊體狀；——實驗中所用堿激發劑由工業硅酸鈉、氫氧化鈉和蒸餾水配置而成；由于配制激發劑的工業硅酸鈉中主要的二氧化硅與氧化鋁的含量不確定，因此，用化學滴定法測定其具體含量，再配制堿激發劑。

二、堿激發粉煤灰/礦渣的凝結性能。本章主要研究了激發劑中不同SiO2與Na2O含量、不同粉煤灰/礦渣質量比（原材料滲入量）以及原材料活性對凝結時間的影響。——樣品的配比設計根據不同種類粉煤灰、不同粉煤灰/礦渣質量比與不同含量堿激發劑，共設計了62組不同配比；——新拌凈漿的凝結時間用維卡儀測定；首先介紹不同含量激發劑對AAFS1(7:3)凝結時間的影響；當激發劑中SiO2含量小于2%，樣品隨Na2O含量的增加其凝結時間無明顯變化規律；當激發劑中SiO2含量大于4%，樣品隨Na2O含量的增加其凝結時間大致呈延長趨勢；以其它種類粉煤灰制備的樣品也出現類似規律；——當堿激發劑中Na2O含量一定時，堿激發粉煤灰礦渣AAFS1(7:3)隨SiO2含量的增加其凝結時間呈縮短趨勢，其它粉煤灰制備的樣品同樣出現類似規律；改變粉煤灰種類和粉煤灰/礦渣的質量比為1:1，所制備的堿激發材料也有同樣的規律性。——不同種類粉煤灰制備的堿激發粉煤灰/礦渣的凝結時間與原材料本身的性質相關。SiO2與Al2O3含量高的粉煤灰，所制備的堿激發粉煤灰/礦渣的凝結時間會延長，Fe2O3含量高的粉煤灰可能會縮短樣品的凝結時間。——在粉煤灰體系中增加礦渣的摻入量（降低粉煤灰/礦渣質量比）能有效縮短樣品的凝結時間。——高鈣粉煤灰在制備樣品過程中容易出現閃凝現象。——截止到目前，由于堿激發材料未有一套完整的判定凝結時間的標準，因此，堿激發材料的凝結時間判定仍然參考水泥對凝結時間的標準。本章以SiO2含量在4%~8%，Na2O含量在6%~8%范圍內的激發劑制備的堿激發粉煤灰/礦渣，均能符合水泥凈漿對凝結時間的要求，為最優凝結時間。

三、堿激發粉煤灰/礦渣的力學性能；主要研究了不同SiO2與Na2O含量的激發劑、不同粉煤灰/礦渣質量比（原材料摻入量）與原材料活性對堿激發粉煤灰/礦渣抗壓強度的影響。——每組試塊抗壓強度取三個試塊平均值。——下面首先介紹不同含量激發劑對抗壓強度的影響。當激發劑中SiO2含量由0增加至4%時，樣品AAFS1（7:3）的抗壓強度也相應增加，繼續增加SiO2含量，樣品抗壓強度出現增減現象；當激發劑中Na2O含量由4%增加至6%時，樣品的抗壓強度增加，繼續增加Na2O含量至8%，樣品AAFS1（7:3）的抗壓強度反而下降，以其它種類粉煤灰制備的堿激發粉煤灰/礦渣也出現類似現象，激發劑以SiO2含量為4%，Na2O含量為6%制備樣品抗壓強度最優，而且能夠節約成本；改變粉煤灰/礦渣質量比為1:1樣品抗壓強度也得出類似規律。——下面來探討一下原材料質量比對抗壓強度的影響。從圖中可以看出，粉煤灰/礦渣質量比為1:1樣品7天與28天的抗壓強度明顯高于質量比為7:3的抗壓強度。由此可知，在粉煤灰體系中增加礦渣的摻入量（降低粉煤灰/礦渣的質量比）能提高樣品的抗壓強度。——其它條件相同時，活性高的粉煤灰與礦渣混合制備樣品的抗壓強度比活性低粉煤灰制備樣品的抗壓強度要高。

三、堿激發粉煤灰/礦渣的微觀結構。研究堿激發粉煤灰/礦渣的微觀結構是為了更好的解析其宏觀性能；——樣品微觀結構的研究包括微觀形貌、反應產物、晶相分析與孔結構分析。——下面介紹堿激發粉煤灰/礦渣的微觀形貌；首先介紹不同含量激發劑對樣品微觀形貌的影響；當激發劑中SiO2含量小于等于2%時，樣品7天的結構較松散；當激發劑中SiO2含量大于等于4%時，樣品7天的微觀形貌呈均一致密結構，——其28天樣品的微觀形貌也出現類似規律。——激發劑中Na2O含量對微觀形貌的影響。激發劑中Na2O含量過高，制備的樣品微觀形貌反而變松散。——下面來研究粉煤灰/礦渣不同質量比對微觀形貌的影響；從圖中可以看出，粉煤灰/礦渣質量比為1:1樣品的結構比7:3的更加致密，由此可知，在體系中增加礦渣的摻入量能提高材料的致密性。——不同粉煤灰種類制備的堿激發粉煤灰/礦渣的微觀形貌也有差別。在前面對原材料的活性測定中，第二、三種粉煤灰的活性最高，因此在反應時更加充分，材料微觀結構更加致密。——堿激發粉煤灰/礦渣的反應產物。對配比為0-6% 7天與28天樣品進行分析，其中Ca/Si=2.98，Ca/(Si+Al)=2.35，表明反應產物中形成水化硅酸鈣和水化硅鋁酸鈣凝膠體。另外，Na/(Si+Al)28天樣品較其7天樣品有所增大，表面其28天樣品中形成地質聚合物凝膠；配比4%-6%中Ca/Si=1.48，Ca/(Si+Al)=1.14，表明反應產物中形成水化硅酸鈣和水化硅鋁酸鈣凝膠體；Na/(Si+Al)=0.44，而Ca/Si 比較低，表明產物中鈣含量較少，該點處可能有一定量地質聚合物凝膠；其28天樣品中的Na/(Si+Al)趨于穩定（0.31~0.34之間），表明在反應中形成了分布均勻的地質聚合物凝膠。——不同SiO2含量、Na2O含量、不同活性粉煤灰制備的堿激發粉煤灰礦渣中形成不同類型的沸石相；——堿激發粉煤灰/礦渣的孔結構。下面介紹激發劑中不同SiO2含量對孔結構的影響；堿激發粉煤灰/礦渣隨SiO2含量的增加其7 天與28天樣品的孔隙率減小，結合形貌與抗壓強度，激發劑中SiO2含量的增加，樣品孔隙率減小，微觀形貌越致密，抗壓強度越大。——激發劑中Na2O含量對樣品孔結構的影響。Na2O含量過高的激發劑制備樣品的孔隙率越大，結合形貌與抗壓強度，Na2O含量過高的激發劑制備樣品的孔隙率越大，微觀形貌越松散，抗壓強度越低；——下面介紹粉煤灰/礦渣不同質量比對孔結構的影響。粉煤灰/礦渣質量比越小（增加礦渣摻入量），制備樣品的孔隙率越小，結合形貌與抗壓強度，增加礦渣摻入量能降低樣品孔隙率，其微觀形貌越致密，抗壓強度越高。——不同活性粉煤灰制備的堿激發粉煤灰/礦渣的孔隙率也有一定差別。從圖中可以看出，活性越高的粉煤灰制備的堿激發粉煤灰/礦渣的孔隙率越低，結合形貌與抗壓強度，活性越高的粉煤灰制備的堿激發粉煤灰/礦渣的孔隙率越低，微觀形貌越致密，抗壓強度越高。——宏觀性能與微觀結構的關系。——結論與展望。