E渣加气混凝土

2024-10-28

E渣加气混凝土（精选3篇）

E渣加气混凝土篇1

0引言

蒸压加气混凝土砌块 (砖) 是一种新型节能墙体保温材料, 目前在我国大多数地区均有生产企业, 尤其是在西南地区, 其原料主要是粉煤灰以及其他化工废料与水泥、石灰等, 将此原料进行混合配制成浆液之后, 再结合制浆、注模成型、养护等工艺而获得;

蒸压加气混凝土系列产品由于其具有质量轻、保温性能好, 吸音效果佳, 且具有一定的强度和可加工等优点[1], 已被广泛应用于建筑的围护结构, 得到了用户的认可, 成为许多国家大力推广和发展的墙体材料。

目前, 我国已经成为这种新型建筑材料制备的大国, 但由于原料的缺乏 (在一些地区由于粉煤灰缺乏或粉煤灰资源供应紧张, 加之缺少天然硅砂资源, 导致制作的蒸压加气混凝土等相关产品的性能得不到保障, 甚至难以继续进行正常生产, 进而阻碍了本产业的发展) , 以及其他工艺参数的控制不够, 使得加气混凝土系列产品在一部分地区的质量还难以得到保障。

萤石尾矿是一种高硅型工业废弃物, 其中硅元素的含量较为丰富, 以二氧化硅计, 含量达到了91%以上;这种工业废弃物如不加以利用, 不仅使得大量的自然资源得不到二次利用而被浪费, 还会带来环境的污染, 进而造成工业生产中的成本增大。

为了解决已建混凝土砌块现生产中存在的上述技术问题, 课题组研究人员通过长期的探索与研究, 为萤石尾矿用于加气混凝土系列产品制备的工艺中提供了一种新选择。具体通过以下技术方案得以实现。

1原料组分及其性质

1.1 原料组分

用萤石尾矿生产的这种加气混凝土砌块, 其原料组分配比大致有以下3 种, 以重量百分比 (%) 计为:

(1) 萤石尾矿70 ~74; 石灰17 ~18; 水泥4.1~10;石膏4.2~5.1;铝粉0.05~0.1;

(2) 萤石尾矿71~73;石灰17.2~17.7;水泥5~7;石膏4.5~4.7;铝粉0.06~0.09;

(3) 萤石尾矿72;石灰17.5;水泥6;石膏4.6;铝粉0.08。

1.2 各主要原料的性质

1.2.1 萤石尾矿

萤石尾矿是一种萤石选矿的尾矿, 主要成分为二氧化硅, 其含量为91.38%, 其他成分较少。矿物成份主要由石英组成, 含有少量铁的氧化物等杂质, 其化学成分详见表1。

本研究所用萤石尾矿为贵州贞丰县自产的萤石选矿尾渣, 经粉磨后, 细度为:0.08mm方孔筛筛余量为12.5%, 颜色稍显淡黄色。

1.2.2 石灰

上述组分中的石灰为生石灰, 其细度为0.08mm方孔筛筛余量≤10.5%。

生石灰采用的是中速消解石灰, 生石灰基本性质见表2。

1.2.3 石膏

组分中的石膏为脱硫石膏, 采用电厂的脱硫石膏, 其SO3含量为44.8%。

1.2.4 水泥

组分中水泥为P·O42.5 级水泥, 28d抗压强度为48.9MPa。

2制备方法

该加气混凝土砌块的制备方法包括原料混合处理、制浆、注模、切割和养护5 个步骤, 各步骤的具体要求详见以下分述:

2.1 原料混合处理

按配比取原料, 将石膏进行脱硫处理, 进而获得三氧化硫的含量为44.8%后的脱硫石膏;将萤石尾矿置于粉碎机中进行粉磨, 磨制成粒度≤0.08mm的粉末, 且筛余为10%~20%, 比表面积为2 800 ~3 300cm2/g待用;再在常温环境下, 将脱硫石膏与萤石尾矿粉进行混合, 并采用搅拌速度为100~120r/min搅拌处理1~2h;将温度控制在30 ~40℃ , 再向其中加入石灰, 并持续匀速搅拌1.5min, 在此阶段将温度在10~20s内升温至60~70℃ , 静置处理30 ~40min后, 再向其中加入铝粉, 并在加入时, 在5~10s内将温度升温至200~300℃, 调整搅拌速度为70~90r/min搅拌处理30~50s;再在恒温下, 维持搅拌速度向其中加入水泥, 待水泥加入完成之后, 再继续搅拌处理30~40min后, 静置10~20min获得混合料, 待用;

如上所述投料过程还可以采用以下2 种方式:

(1) 将萤石尾矿与石膏混合后, 再将其加水制得原浆之后, 再将原浆注模, 并在注模时候, 依次加入水泥、石灰、铝粉, 并搅拌均匀。

(2) 将萤石尾矿与石膏混合, 再将其加水制得原浆, 再向其中依次加入水泥、石灰、铝粉, 并搅拌均匀后, 获得料浆。

2.2 制浆

取上述获得的混合料置于搅拌制浆机中, 按照水料比为0.465~0.485 的配比加入水, 并调整搅拌速度为100~200r/min搅拌处理10~15min, 控制温度为30~40℃;再调整搅拌速度为70~90r/min, 恒温搅拌处理1~3h, 获得浇注浆液;

2.3 注模

将上述获得的浇注浆液进行稠度调整, 使得浆液的稠度在200~240mm, 并采用通入蒸汽的方式调整模内温度为40~48℃后, 再向模内浇注浆液, 浇注完成之后;继续通入蒸汽, 并调整蒸汽温度为44~46℃后, 静停处理70~120min, 待静停结束后, 将其脱模处理, 获得初成品;

2.4 切割

将初成品采用切割机切割成砌块, 即可获得加气混凝土砌块半成品;

2.5 养护

再将加气混凝土砌块半成品置于养护釜中, 先向其中通入蒸汽 (为水蒸气) , 控制温度为35~40℃进行预养护20~30min, 再在1.5h内将温度升温至180~190℃, 并调整蒸汽压力为1.1~1.3MPa, 恒温恒压养护5~8.5h后;再在2h内将温度降温至常温环境下, 出釜, 即可制得成品加气混凝土砌块。

3实验

3.1 指标及配比设计

本实验按照JC/T622-2009《硅酸盐建筑制品用砂》生产砂加气混凝土要求的硅砂中Si O2含量≥65%, 设计的加气混凝土密度等级为B06 级, 强度等级为A3.5。进而对原料配制的配合比进行研究与探索, 将实验设计成以下几组实验, 其配比结果详见表3 所示:

由表3 可以看出, X1、X2、X4、X5 四组配合比试配出的样品都能满足GB11968-2006《蒸压加气混凝土砌块》中强度和密度的技术要求, 但X2 主要由于石膏掺量达到7%, 扩展度285mm, 由于X2、X3 石膏过量后影响石灰消化、硬化速度, 从而降低发气的气孔率, 导致强度略低, 干密度偏重;扩展度主要来源于水料比, 随着扩展度增大, 干密度也增大;随着萤石尾矿掺量增加, 强度随之增大, 而干密度呈不规则增长。总体可以看出, 石膏含量应控制在5%左右。

注:试验配比按干基计算。

3.2生产工艺参数的控制

对相关的工艺参数的精确控制在加气混凝土的生产中十分重要, 如水料比 (或稠度) 、温度、时间等工艺参数, 倘若控制不好, 将出现塌模、不能发气、发气不均匀、制品开裂等多种现象。

3.2.1 水料比控制

水料比即加气混凝土生产中, 浇注时料浆中水和干基物料的质量比, 是影响制品质量的重要因素, 因此需要加强控制, 具体措施如下。

(1) 萤石尾矿与石膏混合制浆阶段控制。用于加气混凝土生产的萤石尾矿需要单独球磨后再与石膏混合制浆, 需要对制原浆过程中的用水进行控制, 一般按比重来测算。萤石尾矿的密度在2.1 ~2.4 之间, 参照粉煤灰加气混凝土的原浆比重, 经重新计算并试验, 以在实际生产中原浆不会堵塞管道, 流动性较好为原则, 选择萤石尾矿为主的原浆比重为0.48;

(2) 料浆浇注阶段的控制。料浆浇注阶段对水料比的控制, 不宜按比重来测算, 应采用稠度来控制较为合适。料浆的稠度跟原料的颗粒状态和用水量有关。经过大量的试验, 参照一般粉煤灰的稠度控制指标, 得出萤石尾矿加气混凝土的料浆稠度控制在200~240mm为宜, 超过易塌模, 低于则发气困难。

3.2.2 温度控制

料浆的浇注温度、静停养护温度、预养护温度以及蒸压养护温度的偏差得不到及时调整, 就会导致发气困难、发气不均匀、憋气、静停养护时间增长、切割困难、倒模、塌模等现象, 造成减产, 制品质量问题等严重后果。

通过大量的实验与探究后, 将料浆的浇注温度控制在40~48℃;静停养护温度控制在45℃左右;预养护温度控制在35~40℃之间;蒸压养护温度控制在180~190℃之间可保稳产。

3.2.3 时间控制

本实验所用石灰为中速石灰 (消化时间24min) , 根据研究试验的测试结果分析, 定出了各时间控制指标如下:

(1) 投入石灰后的搅拌时间为1.5min。

(2) 铝粉一般在充分脱脂 (高速加水搅拌成铝浆30s) 后, 加入料浆中混合搅拌时间控制在30~50s左右。

(3) 静停养护的时间一般取决于室内的温度、石灰的细度、消化时间、速度和料浆的碱度状况。在温度43℃的情况下, 考虑发气、硬化需要时间后, 静停养护阶段需要的总时间为70~120min。

(4) 蒸压养护时间一般控制8~12h, 其中升温和降温阶段分别需要1.5h和2.0h[2], 而在高压养护 (蒸汽压力1.2MPa, 通常称之为12 公斤压力) 阶段需要5~8.5h。

本实验通过对上述工艺参数的严格控制, 稳定地生产出满足标准要求的合格产品。

4结语

本研究使用粒径在1mm以下的萤石尾矿作为实验产品的原料, 通过对萤石尾矿、石灰、水泥、石膏、铝粉的配比进行控制, 并结合各原料混合的顺序, 以及混合时的温度、搅拌速度以及搅拌时间等参数的控制, 使得石灰能够准确定向地进行消化处理;对水料比进行控制, 使得过程产品容易被切割, 不会踏模, 其发气容易并且均匀。通过上述实验过程制备出来的加气混凝土砌块不易开裂, 其扩展度较好、抗压强度较高、干密度较优, 能够完全满足GB11968-2006 《蒸压加气混凝土砌块》中强度和密度的技术要求, 甚至比其更优;

该研究项目获得成功不仅解决了目前尾矿、废料较多, 污染环境严重的技术问题, 同时也解决了废渣用于建筑建材领域存在的技术缺陷和建筑材料领域所缺少的技术问题, 促进了加气混凝土产业的发展, 具有显著的经济和环保价值。因此, 利用萤石尾矿研究生产加气混凝土是一种高附加值的资源综合利用途径。

参考文献

[1]陈胜利.加气混凝土的生产及应用[J].砖瓦, 2007 (07) :49-51.

[2]刘恒波, 贺深阳.玄武岩废料生产蒸压加气混凝土砌块的工艺研究[J].墙材革新与建筑节能, 2013 (08) :42-44.

E渣加气混凝土篇2

1.1 硅质材料

1.1.1 钴渣

(1) 钴渣的放射性核素照射指数见表1:

根据《建筑材料放射性核素限量》 (GB6566-2010) 规定, 建筑材料中天然放射性核素比活度应同时满足下列要求:

检测结果:钴渣中放射性核素的内照射指数 (IRa) =0.43;外照射指数 (Ir) =0.49, 均符合标准要求。

(2) 钴渣的细度经0.08mm筛筛余量为9.45%, 0.045mm筛筛余量为19.85%, 化学成分和矿物组成测试结果见表2和表3。

1.1.2 河砂

由于钴渣中Si O2含量为57.41%, 低于加气混凝土标准对硅质原料的一般要求 (Si O2含量大于65%) , 且石英态的Si O2仅为26.4%, 因此, 必须加入一定量的高硅质材料来补充原料中的硅含量。试验选用天然河砂为补充硅质原料, 河砂经过球磨机粉磨30min, 细度为0.08mm筛筛余量为6.2%, 其主要化学成分见表4。

2 钙质材料

2.1 生石灰

采用块状生石灰, 经球磨机粉磨20min, 细度为0.08mm筛筛余19.7%, 消化速度为7min, 消化温度为72℃, 主要化学成分见表5。

2.2 水泥

采用P.O.42.5级水泥, 其物理性质见表6。

3 其他材料

3.1 发气剂

采用江西恒力建材有限公司提供的加气混凝土生产专用铝粉膏。

3.2 调节剂

采用烧碱, 为分析纯。

3.3 试验配比 (见表7)

3.4 工艺流程 (见图1)

3.5 蒸压制度

试件蒸压养护在江西恒力新型建材有限公司蒸压砂加气混凝土砌块生产线的蒸压釜内进行, 蒸压制度为:抽真空0.5h, 升温升压2.5h, 恒温恒压7h, 降温2.5h, 蒸汽压力为1.2MPa。

4 试验结果与分析

4.1 蒸压加气混凝土试验结果

按表7试验配比成型加气混凝土试件 (10cm×10cm×10cm) , 每组成型3个试件, 试验结果取3个试件的算术平均值, 见表8。

注:试件的抗压强度均为在含水率为8~12%的情况下测得。

4.2 钴渣掺量对于加气混凝土物理力学性能的影响

从表8可见, 相同水料比下, 当钴渣掺量从30%上升到40%时, 加气混凝土制品的强度逐渐降低 (见图2) 。这是因为:

一方面, 在钴渣中, 石英的含量仅为26%左右, 随着钴渣掺量的增加, 在加气混凝土中, 硅质材料总含硅量下降, 也就是说, 在后期蒸压过程中, 与Ca (OH) 2发生水热反应的Si O2总量减少, 导致胶凝产物不足, 进而影响到制品强度的提高。

另一方面, 在钴渣中, 云母、绿泥石含量偏高, 由于其特殊的层状、鳞片状结构, 导致在相同稠度下, 需水量增加, 所以, 在相同的水料比下, 钴渣掺量越高, 浇注料浆越稠, 不利于铝粉发气和形成良好的气孔结构, 最终也导致其力学性能下降。

4.3 水料比对于加气混凝土物理力学性能的影响

(1) 水料比对于加气混凝土干容重的影响

从图3可知, 钴渣掺量相同时, 随着水料比的增加, 蒸压加气混凝土制品的干容重总体呈下降趋势。这是因为水料比决定了浆料的稠度, 当铝粉在发气时, 浆料发生膨胀, 这时就需要克服重力和浆料的剪切力, 当水料比过小时, 浆料的的稠度大, 浆料的阻力增大, 发气时不仅要克服浆料的阻力还要克服自身重力, 导致气孔扁小, 容重偏高。而当水料比增大时, 浆料稠化速度比较缓慢, 浆料在发气膨胀过程中, 产生的阻力小, 浆料的体积增大。因此, 同体积的加气混凝土干密度降低;

(2) 水料比对于加气混凝土抗压强度的影响

从图4可知, 钴渣掺量相同时, 随着水料比的增加, 蒸压加气混凝土制品的强度亦呈下降趋势, 这可以从其对发气孔的影响来分析:

加气混凝土内部存在3种孔:分别是胶凝孔、毛细孔和由铝粉发气形成的发气孔。其中, 第三种孔是加气混凝土所特有的, 它的数量和构成对加气混凝土的性能有着重要的影响。由于料浆粘度、温度和铝粉在料浆中的位置时刻变化, 因而在同一层次料浆中会形成多种孔径并存的气孔结构现象, 这就导致其中的气压P不相同, 进而产生小气泡向大气泡压入的现象, 这种平衡的维持, 主要取决于料浆的粘度, 当料浆的水料比较大的时候, 粘度降低, 不足以维持这种平衡, 致使小气泡汇入, 形成更大的气泡。相比于小孔径的加气混凝土, 大孔径的加气混凝土由于孔径更大, 因此更容易在孔壁形成局部应力集中, 导致孔壁提前破坏[1,2], 从宏观上看, 即表现为蒸压加气混凝土的抗压强度降低。

5 结束语

(1) 当配合比为:水料比0.6, 钴渣掺量0.3~0.4、河砂0.4~0.3、生石灰粉0.2、水泥0.1、铝粉膏0.08%, 蒸压加气混凝土试件的干密度可以达到约640kg/m3, 而抗压强度可达3.0MPa以上, 表明钴渣替代部分石英砂应用于蒸压加气混凝土生产是可行的。

(2) 利用钴湿法冶炼工艺产生的钴渣生产蒸压加气混凝土砌块, 在节约30%以上天然硅砂和3%~5%石膏的同时, 还可以实现钴渣资源化, 避免钴渣堆放对环境产生不利的影响, 有效地推动循环经济的发展。

参考文献

[1]王秀芬.加气混凝土性能及优化的试验研究.西安建筑科技大学硕士学位论文.2006.

E渣在加气混凝土中的应用篇3

E渣是一种工业渣体, 外观呈土黄色, 无水硬性, 在自然条件干燥下含有一定水分, 烘干后呈粉末状, 颗粒较小, 具有较大内表面积的多孔结构, 多半呈玻璃状。E渣的多孔结构, 使其对水有较大的吸附能力。E渣的化学成份与粘土质相似, 主要是SiO2、Al2O3和Fe2O3等。其中SiO2绝大数是以无定形的SiO2形式存在, 因而具有很好的火山灰活性。其矿物组成为SiO2、方解石、石膏、刚玉、三水铝石、红柱石、叶腊石等成分[2、3]。

E渣作为一种性能优良的工业废渣, 自然具有很大的研究价值。E渣中的非晶质SiO2与Al2O3含量高达80%以上, 用于加气混凝土中能显著提高加气混凝土的强度和收缩性能[4]。但是E渣缺少CaO, 其在混凝土中的增强效应介于矿渣与粉煤灰之间, 但与粉煤灰相比, 其粒型为长条形不规则形状, 至今只有少量用于混凝土掺合料, 资源化水平较低。此论文旨在寻求一种新的途径来利用E渣。

1 实验部分

1.1 原料

(1) 钙质原料。主要有水泥和矿渣, 其在加气混凝土中的作用主要有:为加气混凝土中的主要强度组分水化硅酸钙 (C-S-H) 的形成提供CaO;为发气剂提供碱性条件;水泥在水化时放出热量, 可以提高料浆温度, 加速料浆的水化硬化;掺加水泥还可保证浇筑稳定、加速料浆的稠化和硬化、缩短预养时间、改善坯体和制品的性能。

(2) 硅质原料。采用的硅质材料是E渣、石英砂及矿渣。硅质原料的主要作用是为加气混凝土的主要强度组分水化硅酸钙提供SiO2。本实验所使用的E渣经过高温煅烧并经磨机磨细处理。

(3) 发气剂。发气剂是生产加气混凝土的关键原料。它不仅能在料浆中发气形成大量细小而均匀的气泡, 同时对混凝土性能不会产生副作用。可作为发气剂的主要有铝粉、双氧水、漂白粉等。但考虑生产成本、发气效果等种种因素, 目前基本上都用铝粉作为发气剂。

(4) 稳泡剂。本实验采用可溶性油类稳泡剂:用花生油酸、三乙醇胺、水, 按比例1:3:36配制而成。

1.2 实验方法

通过不同的水料比、矿渣参量、养护条件, 根据GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》进行成型。养护方式有3种:①水热养护:把试件浇水后用胶带包裹起来放在一定温度的恒温浴槽中养护的工艺。②蒸汽养护:把试件浇水后用胶带包裹起来放在干燥箱中加热, 希望通过预先蒸发所浇水分达到养护效果的工艺。③自然养护:试件在室温和一定的湿度环境下的养护工艺。

1.3 试验数据 (见表1~表3)

kg/m3

注:试配容重为 (700±10) kg/m3, 铝粉掺量0.11%, 砂的用量与胶凝材料用量相等, 水料比0.5, 碱用量以当量6%计算, 水玻璃 (调节成模数为1) 以占胶凝材料的4%计算, 试件经过水热养护24h后取出放入标准养护室直至抗压龄期。

MPa

2 结果与讨论

2.1 水料比对E渣加气混凝土的性能影响

由试验数据表1可得图1。

(1) 随着水料比的增加, 3种养护制度下的试件容重都呈现减小趋势, 当水料比在0.35~0.55之间时, 水热养护的试件容重由945kg/m3降低到823 kg/m3, 蒸汽养护所得到的试件容重由924 kg/m3降低到810 kg/m3, 烘干试件的容重由780kg/m3降低到696 kg/m3。这是因为, 在一定范围内, 用水量的相对增加减少了密度较大的固相用量以及增强了发气的效果, 从而使得容重减小。

(2) 蒸汽养护所得到的试件容重与水热养护所得到的试件容重相当。是因为在养护期间, 温度和湿度条件得到了保证, 促进了水化反应的进行, 产生了大量的C-S-H, 强度和表观密度都会增加。而在烘干条件下, 虽然较高的温度能够促进水化反应, 但是由于周围水气的缺乏以及密封效果不好, 使得试件本身含有的水分以水蒸汽的形式丧失, 从而降低了试件的容重。

(3) 水料比的大小, 直接影响料浆的稠度, 从而对浇筑的稳定性和强度有很大的影响。水料比过小 (如小于0.35) , 料浆干稠, 发气困难, 浇筑失败;但是水料比过大 (如大于0.65) , 料浆太稀, 保不住气, 导致浇筑失败。由实验可知, 有一个比较适宜的水料比范围0.35~0.55, 能同时满足容重和强度的要求。

2.2 矿渣掺量对E渣加气混凝土的性能影响

由试验数据表2可得图2。

(1) 矿渣掺量为15%~20%时, 7d和28d试件抗压强度有着增加的趋势, 其中7d抗压强度由3.2MPa增加到4.2MPa, 28d抗压强度由4.8MPa增加到5.3MPa;而矿渣掺量在20%~30%之间时, 7d试件抗压强度基本保持不变 (4.2MPa) , 而28d试件抗压强度有减小的趋势, 由5.3MPa略微降低到4.9MPa。可见E渣的后期强度发展要更好点。

(2) 在一定的范围内随着矿渣掺量的增加, 对强度 (特别是早期强度) 增加起到积极的作用;但是过高的矿渣含量对体系强度发展贡献不大, 相比之下较多的E渣对体系的后期强度发展贡献较大。

2.3 养护工艺对E渣加气混凝土的性能影响

由试验数据表3可得图3。

由图3可以看出, 采用自然养护的试件强度最低, 而采用蒸汽养护的试件强度最高。说明E渣加气混凝土中E渣复合胶凝材料的水化需要在一定的温度下才能更好地进行, 常温下进行相对比较缓慢。

3 结论

(1) E渣经过碱性物质的激发可以做胶凝材料, E渣的化学成份与粘土质相似, 主要是SiO2、Al2O3和Fe2O3等。其中SiO2绝大多数是以无定形的SiO2形式存在, 活性氧化硅、氧化铝含量超过80%, 因而使其具有很好的活性。

(2) 使用E渣作为胶凝材料时, 养护工艺条件对试件的强度发展很重要, 一般在较高温度下所得到的试件强度发展较好。

(3) E渣加气混凝土中的E渣是经过煅烧处理的, 结果所获得的试件强度发展较好, 说明E渣经过煅烧水硬性比较好。

(4) 本论文中的E渣加气混凝土的容重、强度等性能也较好, 可见E渣具有很好的利用性能, 实际应用前景广阔。

摘要：本文主要研究了水料比、矿渣掺量以及养护条件对E渣加气混凝土性能的影响, 其中的E渣是指经过煅烧处理的工业渣体, 结果所获得试件的强度发展较好, 说明E渣经过煅烧水硬性比较好。研究表明, E渣具有广阔的应用前景。

关键词：E渣加气混凝土,强度发展,养护工艺

参考文献