生物陶粒

生物陶粒（共9篇）

生物陶粒 篇1

摘要：近些年来,人们在污水处理方面的研究得到了长足的发展,生物陶粒滤料由于自身性能的原因被广泛使用在污水处理上,但是由于生物陶粒滤料其性能的具体指标并没有相应的国家标准。文章就生物陶粒的滤料进行研究,并且给出今后其发展的时候应该克服那些问题给予一定的意见。

关键词：污水处理,生物陶粒,研究

随着时代的变迁以及社会的发展,环境污染问题日趋严重,而我们赖以生存的生活用水存在严重污染的问题。就目前而言,我们使用水质的水体正在发生变化,我们人类将会面临水资源短缺以及严重的水污染问题。根据实际的资料表明,40%的人类都将面临水资源短缺的现象;与此同时,地球50%的水质都遭受到了不同程度的污染,这就意味着将会有十亿人喝不到干净的水。现阶段,几乎所有的国家都在面临着水污染治理的难题,而对于污水的回收利用以及处理与节约水资源是当今的重要问题。其中,陶粒是一种处理污水的填料,这种填料的物理与化学的稳定性能都特别适合我国的国情。下面笔者就其种类与特性和在污水中如何处理以及发展对其详细的描述。

1 生物陶粒的性能和种类

1.1 生物污泥的陶粒

生物污泥是污水处理厂处理完污水后才产生的,它具有能够炼制成农业用肥,还可以用于绿化等优点。但是,若将其焚烧或放到海里对社会将造成再次生态污染。就目前而言,把生物污泥作为原材料可以通过磨碎、烘干、炼制等手段做成陶粒,将其代替一部分黏土用于烧成陶粒不但能保护环境还能节省黏土。

1.2 页岩类陶粒

页岩的陶粒其经过筛选分离、破碎或者磨损成粉末,烧制而成。通过实验,把天然的页岩作为原料,采取了成球法和破碎法所制成的滤料,最终制成了陶粒滤料。用这些方法所制造出的陶粒滤料的孔径以及酸碱的可溶性能等有效地为指标进行了较为细致的对比。结果显示,这两种方法均能够治理出优秀的淘绿滤料。

1.3 黏土的陶粒

用亚黏土、黏土等作为主要原料,经过加工的制造颗粒,烧制而成黏土陶粒。以贝岩为主要原料并且混入一定量的化工原料,采取含有红黏土粉的煤灰,烧制多孔球形轻质的陶粒滤料。这类的陶粒强度好、化学稳定性能好,比表面积大,所有的孔隙率也大。与其他的规则滤料相比较,它具有水流的流态性能好,截留污垢的能力也很强等优点。

1.4 煤矸石类的陶粒

煤矸石是我国固体废弃物当中最大的,它所堆积和排放的面积不但给大气与地表造成了破坏污染,还占用了很多可以耕种的土地。煤矸石所有的化学组分和黏土比较接近,它所含有碳和煤的比重偏高,在烧制过程中流失比较大。以煤矸石作为原料分别采取成球法以及破碎法进行烧制,经过慢速升温或者快速升温进行焙烧从而得到陶粒滤料。对其所制造出来的陶粒滤料的酸碱度、气孔率、可溶解率等相关指标进行了比较分析。试验结果显示:其陶粒滤料的气孔率随着焙烧的温度提升由小向大转变,然后又慢慢下降,其中破碎法制品的气孔率一般都要低于气球法的气孔率;慢速烧制气孔的孔径所分布的部位比快速烧制所形成的气孔孔径要宽很多。但是,这两种焙烧的方式所得到的气孔数都会随着焙烧产生温度的加强而加大;它们的酸碱性和可溶解率都会随着焙烧的温度提升而减小。在实际的生产过程中,会根据其特性、生产的成本以及产品性能的要求等确保其陶粒滤料的制造工艺。

1.5 海底泥类生物陶粒

海底泥类的生物陶粒是由湖河江流沉积而形成的沙泥为原料,其中所具有的孔隙率大、材料的采购成本低和比表面积较大等特点。以湖泊底部的泥沙为原料进行试验,得出的试验结果表明,当东湖的淤泥和发泡组分的比值为4:1,600℃预留烧制15 min,1 100℃左右进行焙烧12min的时候,可以制造出性能较好的超轻生物的陶粒。

1.6 粉煤灰类生物陶粒

粉煤灰类的生物陶粒是由固体的废弃物为原料,具有化学稳定性较好、比表面积较大、其吸附性能较为良好等特点。我们以电厂粉煤灰为重要原料制造出表面较为粗糙、强度较高和比表的面积较大的生物陶粒。根据试验结果显示,在废水的pH 5.5、含有钡和铬的粉煤灰陶粒的重量比重为1 000:1,可以让Cr6+的去除率达到了99%以上,并且出水符合国家所要求的排放标准。

1.7 赤泥陶粒的滤料

氧化铝生产出的废渣是赤泥。这些赤泥堆积占用了大量的农田,还要消耗许多管理费用。对它进行水处理,进行过滤试验。经过研究得出:只要填补一定量的硅石粉,制造出结构多孔的陶粒滤料,除去油污的效果能够达到60%以上。

1.8 硅藻土类的陶粒滤料

硅藻土是由硅藻壳与化学生物沉积所形成的沉积岩。其自身具有较强的吸附与吸水能力,具有多孔的结构,熔点较高。目前硅藻土陶粒具有两种生产方法:免烧与焙烧法。免烧法就是把已经粉碎的硅藻土,配上氧化钙含量多于80%的石灰以及模数是二点八的硅酸钠中搅拌混合,经过一定的时间后成为硅藻土陶粒;如果硅藻土的成岩程度较高时就可以直接用焙烧法。以硅藻土作为原料,制造生物陶粒滤料,研究出了焙烧的温度对于滤料的比表面积、孔隙的分布以及气孔率等特性的影响。经过试验结果得出,温度在1000℃左右时,可以制造出化学、物理性更为稳定的表面粗糙的陶粒滤料。

2 污水处理中生物陶粒的应用

2.1 深度污水的处理

对于饮用水的深度处理大多数采用了生物活性炭的处理技术,这种活性炭有较好的吸附性,但是使用的寿命比较短,价格较为昂贵。然而,以页岩矿石作为原料的陶粒其孔隙率较高、价格比较低廉等特征得到了广大用户的青睐。用生物陶粒处理自来水的滤后试验结果显示,这种陶粒对锌、镍、磷等有害物质具有较大的去除能力,并且具有良好的稳定性能,并且可以替换活性炭作为一种吸附剂。

2.2 污水的预处理

现在生物的预处理是原有水处理工艺的一种创新,主要包含了生物的滤池、流化床、接触的氧化等。在填料的表面附着生长的生物膜所吸收的有机物等物质经新陈代谢,从而让水质得到应有的净化。通过试验得出,运用生物陶粒的预处理污水可以有效地除去细菌、浑浊度等大量的污染物质,并且也改进了处理后续的工艺技术。

3 对生物陶粒在污水处理当中的展望

尽管生物陶粒的滤料得到发展较快,但是为了更好地挖掘出其自身优势,还要面临着以下的几个问题:①使生物陶粒的每一项性能都具有科学的依据,定制生物陶粒的滤料国家标准;②降低天然黏土以及矿物质的采集,主要以固体的废弃物作为生物陶粒滤料的原料;③完善生物陶粒滤料的制造工艺,并且改进其各项性能数据;④对生物陶粒滤料进行较为系统的研究

4 结语

由以上描述可知,生物陶粒的表面非常粗糙,孔隙的间隔率比较高,比表面积很大,并且自身具有的强度能够经得起水的切剪盈利以及水流的冲洗。由于内部与表面的中孔与微孔较多,大的孔隙较少,可以让微生物轻易地依附,同时还具有稳定的化学性等特点,使它在污水处理当中有了较为广泛的应用。所以,要尽快对其进行更为深入的研究,改进其缺点,尽早地摆脱缺水现象,能够尽早地使用干净的水资源来改变现有的生活

参考文献

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生物陶粒 篇2

以江西某粘土矿为主要原料,根据烧胀机理添加适当的膨胀剂,并用纳米材料进行改性,控制适当的烧制工艺,研制出了一种新型的水处理填料--纳米改性陶粒,对其进行了理化性能检测和电镜微观结构观察,并在曝气生物滤池(BAF)中进行了运行试验.与当前国内现有商品填料相比,纳米改性陶粒具有比表面积大,挂膜快,生物亲和性好,耐冲击负荷高等优点,适合作为微生物载体.

作 者：余莹 黄江南 林波 张文涛 作者单位：余莹(江西师范大学城市建设学院,南昌,330027)

黄江南(南昌市环境保护研究设计院,南昌,330002)

林波,张文涛(南昌大学环境科学与工程学院,南昌,330029)

生物陶粒 篇3

随着建筑物的高层化和大跨度化发展趋势,单一的普通混凝土已经无法满足现代建筑的要求,而轻集料泡沫混凝土具有轻质、高强、保温性能好、抗震能力强、耐火性能优异、施工简单多样的优点,能有效降低建筑的自重,并有良好的保温隔热性能,在建筑围护结构中拥有广泛的用途[1,2]。高强、轻质、高性能的陶粒泡沫混凝土的研究与应用已经成为现代混凝土发展的一个热门领域。在陶粒泡沫混凝土制备中,由于陶粒质轻、多孔,其对提高混凝土的比强度、降低导热系数有重要的意义,同时陶粒泡沫混凝土具有“内养护”的独特功能[3],但当采用干陶粒制备陶粒泡沫混凝土时,陶粒的多孔易吸水性使陶粒会快速吸收拌合物中的水分,水灰比不易控制,且加速拌合物中泡沫的破灭速度,导致拌合物坍落度经时损失增大,不利于浇筑成型。而采用增大水灰比的方式会提高拌合物流动性,导致浆体严重泌水,同时降低陶粒泡沫混凝土的抗压强度[4]。现在陶粒泡沫混凝土制备中多采用陶粒预湿处理,预湿处理需要在陶粒泡沫混凝土制备过程中现场预湿、沥干,也会对陶粒泡沫混凝土强度产生不利的影响。

本实验研究了4种不同陶粒表面处理方法对陶粒的吸水率及其制备的陶粒泡沫混凝土物理性能的影响,经处理的陶粒能制得具有良好抗冻融性和可泵性的陶粒泡沫混凝土。

1 实验

1.1 原料

水泥(PC):P.Ⅱ52.5水泥,其物理性能列于表1。掺合料:粉煤灰选用Ⅰ级粉煤灰,矿渣选用比表面积800 m2/kg的超细矿渣粉。陶粒:实验使用的陶粒为商品化陶粒,其性能如表2所示,形状为类球型不规则颗粒。发泡液:动物蛋白类发泡液,市售。减水剂:聚羧酸高效减水剂,市售,50%固含量。早强剂:主要成分为CaCl2。纤维:聚丙烯纤维,市售,长度8~12mm。树脂:水性环氧树脂E-51,市售。

1.2 实验方法

1.2.1 泡沫混凝土坍落度的测定

泡沫混凝土坍落度经时损失的测定参考GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》。

1.2.2 泡沫混凝土抗压强度测定

按照JG/T 266-2011《泡沫混凝土》测试,取100 mm×100mm×100mm立方体试块,在标准养护室中养护至规定龄期,先测量试样尺寸,精确至1mm,并计算试样的受压面积,再采用液压万能试验机以15mm/min的速度加载负荷,直至试样破坏,记录破坏荷载,精确至10N,计算试样的抗压强度,精确至0.1MPa。

1.2.3 泡沫混凝土抗冻融性测定

按照GB/T 11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》测试,取100mm×100mm×100mm试块放在电热鼓风干燥箱中干燥至恒重,试块冷却至室温后立即称取质量,精确至1g,然后浸入(20±5)℃恒温水槽中,保持48h,取出试块,用湿布抹去表面水分,放入预先降温至-15℃的低温箱中,当温度降低至-18℃时记录时间,在(-20±5)℃下冻6h后取出,放入水温为(20±5)℃的恒温水槽中,融化5h作为一次冻融循环,如此冻融循环15次后停止,干燥称重并测定抗压强度。

1.2.4 陶粒处理

陶粒处理方法主要有以下5种:

(1)干陶粒(DC):陶粒不做任何处理。

(2)预湿处理(PW):将陶粒浸泡在水中1h,然后拿出沥干至表面无明水。

(3)表面有机硅浸渍处理(SI):让陶粒在有机硅溶液中浸渍6~8s,使陶粒表面均匀粘附憎水溶液后取出沥干,然后将浸渍后的陶粒在自然状态下干燥2d,达到干燥状态。

(4)表面改性环氧树脂浸渍处理(ME):让陶粒在有机硅改性环氧树脂溶液中浸渍6~8s,使陶粒表面均匀粘附改性环氧树脂溶液,取出沥干,然后放在自然状态下继续干燥2d,达到干燥状态,改性环氧树脂浸渍陶粒表面改性环氧树脂膜厚度平均为15μm。

(5)表面环氧树脂包裹处理(EP):在80℃下用环氧树脂E51溶液将陶粒包裹并搅拌至陶粒间无明显粘连时,加入固化剂继续搅拌至陶粒表面包裹溶液固化,然后冷却至室温备用,环氧树脂膜包裹陶粒表面环氧树脂膜厚度平均为30μm。

1.2.5 实验方案

试样制备时采用体积控制法控制陶粒泡沫混凝土的干密度为600kg/m3。陶粒泡沫混凝土试验配比见表3,水泥和各种掺合料按配合比称取后,加水搅拌均匀,再加入不同表面预处理过的陶粒,然后加入泡沫搅拌均匀注模成型,成型后的试块在标准养护条件下养护。

2 结果与讨论

2.1 表面处理对陶粒外观及其吸水性能的影响

陶粒表面疏松多孔,具有较大的吸水率,在泡沫混凝土制备过程中,陶粒的吸水性使泡沫混凝土浆体难以精确控制,同时也加快了拌合物中泡沫的破裂,影响泡沫混凝土的性能。本实验通过表面有机硅浸渍处理、表面改性环氧树脂浸渍处理和表面改性环氧树脂包裹处理3种不同表面预处理方式对陶粒进行防水处理。

将陶粒放入盛水的容器中,陶粒如有漂浮,应将其压入水中,到规定时间取出陶粒,放在筛中滤水1~2min,然后倒在拧干的湿毛巾上,使陶粒在毛巾上来回滚动七八次,最后称重,计算陶粒的吸水率。不同表面预处理对陶粒吸水率的影响如图1所示。

由图1可知,经有机硅浸渍、改性环氧树脂浸渍和环氧树脂包裹3种处理方式处理后的陶粒,其吸水率随时间的延长均逐渐升高,3种预处理陶粒吸水率均小于干陶粒,3种预处理陶粒吸水率为:环氧树脂包裹>改性环氧树脂浸渍>有机硅浸渍,其中有机硅浸渍处理后的陶粒吸水率最低,72h吸水率为15.9%。有机硅浸渍处理陶粒表面和孔内壁形成一层硅氧烷憎水薄膜,增大陶粒表面与水的接触角,降低了陶粒的吸水率;环氧树脂包裹处理在陶粒表面包裹一层固化的环氧树脂,阻断水分进入陶粒内部的通道,陶粒吸水率降低;改性环氧树脂浸渍处理在陶粒表面形成一层有机-无机复合薄膜,也降低了陶粒的吸水率。

2.2 陶粒表面处理对陶粒泡沫混凝土坍落度经时损失的影响

在陶粒泡沫混凝土拌制过程中,陶粒吸收水和化学外加剂对泡沫的稳定性产生负面作用。泡沫在陶粒混凝土拌制过程中可起到“滚珠”作用,泡沫破灭会使拌合物工作性能变差,泡沫混凝土的表观密度增大,应采用坍落度经时损失和表观密度来评价泡沫的稳定性。坍落度经时损失和表观密度越小,说明拌合物种泡沫稳定性越好[5]。在早强剂、速凝剂的调节下,水泥料浆会在1h甚至更短的时间内发生终凝,陶粒泡沫混凝土拌合物的稳定性应以1~2h内拌合物坍落度经时损失大小为评判标准[6,7]。本实验测定了不同表面预处理陶粒泡沫混凝土的坍落度经时损失,结果如图2所示。

由图2可知,不同表面预处理的陶粒泡沫混凝土初始坍落度都提高,其坍落度经时损失随时间的延长而增大,几种不同表面预处理的陶粒泡沫混凝土坍落度经时损失为:环氧树脂包裹<预湿<改性环氧树脂浸渍<干陶粒<有机硅浸渍。其中有机硅浸渍处理后陶粒泡沫混凝土坍落度经时损失最大,45min达到13mm,但环氧树脂包裹处理坍落度经时损失最低,45min为6mm。有机硅浸渍处理后的陶粒,由于陶粒表面有一层有机硅膜,当泡沫与有机硅浸渍处理的陶粒混合后,陶粒表面的聚硅氧烷分子会进入泡壁,并快速铺展成膜,取代泡壁原有的双层膜结构,表面张力降低,最终导致泡沫迅速大量破裂[8],因此有机硅浸渍处理的陶粒泡沫混凝土坍落度经时损失最大;环氧树脂包裹处理后的陶粒表面为一层薄膜状固化环氧树脂,固化树脂薄膜引起的泡沫破裂较少,泡沫稳定性好;而改性环氧树脂通过偶联剂使环氧树脂和高渗透性的无机硅酸盐产生化学键合,形成有机-无机内杂化,兼具有机-无机特点[9],既有良好的成膜性,又能渗透到陶粒表面大的开放性孔洞,形成的膜对泡沫的稳定性影响较低。

2.3 陶粒表面处理对陶粒泡沫混凝土抗压强度的影响

陶粒预处理方式对陶粒泡沫混凝土抗压强度的影响如图3所示。

由图3可知,与干陶粒相比,预湿和有机硅浸渍处理后陶粒泡沫混凝土的抗压强度均降低,其中有机硅浸渍处理后陶粒泡沫混凝土的抗压强度降低程度最为明显,3d、7d、28d抗压强度分别降低了14.0%、10.2%、7.8%;改性环氧树脂浸渍处理与干陶粒相比,陶粒泡沫混凝土抗压强度基本不变;而环氧树脂包裹处理后陶粒泡沫混凝土抗压强度性能最优,高于其他预处理陶粒制备的陶粒泡沫混凝土,其3d、7d、28d抗压强度分别提高了9.3%、6.1%、5.9%。有文献认为陶粒预湿处理会使陶粒混凝土的抗压强度降低,主要是因为陶粒存在“微泵”作用。经过预湿的陶粒会在混凝土水化硬化过程中释放出水分,并在水泥浆体与陶粒之间形成水膜,使水泥水化产物Ca(OH)2富集于界面过渡区,形成粗大且取向规律的Ca(OH)2晶粒,不利于陶粒混凝土的抗压强度[10]。陶粒表面处理会影响泡沫稳定性,同样也会影响混凝土的抗压强度[5],预湿处理使陶粒表面产生一层水膜,同时水膜也会增大陶粒与水泥浆接触面的界面的局部水灰比,降低界面过渡区的强度,从而减低混凝土抗压强度。聚硅氧分子膜的消泡作用会加速陶粒泡沫混凝土中气泡的破裂,造成陶粒泡沫混凝土中大气孔数量增加,气孔分布不均匀化,产生应力集中,从而使有机硅浸渍处理后的陶粒泡沫混凝土抗压强度下降。改性环氧树脂浸渍处理后陶粒泡沫混凝土的抗压强度与空白组基本一致。环氧树脂包裹处理后陶粒表面较为光滑,在拌合物中对泡沫影响较小,泡沫均匀性好,其陶粒泡沫混凝土抗压强度高于干陶粒和改性环氧树脂浸渍处理的陶粒泡沫混凝土。改性环氧树脂浸渍处理陶粒的表面形成一层防水膜,有效降低陶粒在泡沫混凝土中的吸水率,拌合物的泡沫稳定性好。

2.4 陶粒表面预处理对陶粒泡沫混凝土冻融循环性能的影响

4种表面预处理对陶粒泡沫混凝土冻融循环抗压强度损失率的影响如图4所示。由图4可知,与干陶粒相比,预湿处理、有机硅浸渍、改性环氧树脂浸渍和环氧树脂包裹处理的陶粒泡沫混凝土冻融循环后,其抗压强度均有所降低。不同陶粒预处理后,其冻融循环抗压强度损失率表现为:环氧树脂包裹<预湿处理<改性环氧树脂浸渍<有机硅浸渍,其中环氧树脂包裹处理后陶粒泡沫混凝土冻融循环抗压强度损失率最低,其冻融循环抗压强度损失率达到9%。陶粒预处理减轻了它在陶粒泡沫混凝土中的吸水作用,从而使陶粒泡沫混凝土的泡沫更加稳定,并且使陶粒泡沫混凝土硬化后水泥石间的气孔更加均匀,连通孔及毛细气孔也减少,因此预处理陶粒泡沫混凝土冻融循环抗压强度损失率降低。

2.5 陶粒表面处理陶粒泡沫混凝土的XRD图及SEM图

图5为不同陶粒预处理陶粒泡沫混凝土养护至28d后基体的X射线衍射图谱。

由图5可知,经水化后陶粒泡沫混凝土中含有氢氧化钙、钙矾石和水化氯铝酸钙,并含有少量的碳酸钙和未水化的硅酸二钙及硅酸三钙,此外还有一定量的石英。其中石英来自于陶粒;钙矾石是水泥中铝酸三钙与石膏的反应产物;碳酸钙来自于水泥材料的碳化;氢氧化钙来自于水泥的水化;水化氯铝酸钙来自于所添早强剂氯化钙和C3A的反应,当氯化钙含量较高时,反应产物为高氯型水化氯铝酸钙,但其不稳定,易转变为低氯型产物,因此混凝土水泥石中主要为低氯型产物。其反应方程式为:

由此可知,不同陶粒预处理制备的泡沫混凝土水化产物相同,不同陶粒处理方式对陶粒泡沫混凝土的化学产物无影响,而是影响陶粒泡沫混凝土的物理性能。

图6为不同陶粒预处理陶粒泡沫混凝土养护至28d后的SEM图,其中CER为陶粒区,ITZ为陶粒水泥石界面过渡区,ERF为环氧树脂膜。图6(b)为图6(a)中A处SEM图;图6(d)为图6(c)中B处SEM图;图6(f)为图6(e)中C处SEM图;图6(h)为图6(g)中D处SEM图;图6(o)为图6(i)中E处SEM图。

由图6(a)和图6(b)可知,干陶粒制备的陶粒泡沫混凝土陶粒与水泥石的界面模糊,干陶粒与泡沫混凝土界面过渡区有晶体生成,晶体尺寸小且杂乱分布;由图6(c)和图6(d)可知,预湿陶粒与基体界限也模糊,但预湿陶粒与界面区氢氧化钙晶体尺寸较大,且呈有序排列,过渡区结构疏松,抗压强度降低;图6(f)中,晶体尺寸与干陶粒相似,但呈有序排列,抗压强度降低;图6(g)中,陶粒与基体界限清晰,但陶粒表面的改性环氧树脂膜有突起,有利于提高强度,同时从图6(h)中可知,过渡区晶粒尺寸小于干陶粒,抗压强度也与干陶粒泡沫混凝土的抗压强度基本相同;从图6(o)中可知界面过渡区晶体数量较少,且晶体晶粒尺寸较小,结构致密,环氧树脂包裹有利于提高陶粒泡沫混凝土的抗压强度。

3 结论

(1)陶粒经过有机硅溶液浸渍、环氧树脂包裹、改性环氧树脂浸渍处理,陶粒吸水率和吸水速率均低于干陶粒,吸水率逐渐升高,其中有机硅浸渍处理陶粒吸水率最低,72h吸水率15.9%。

(2)陶粒经预湿、环氧树脂包裹和改性环氧树脂浸渍处理,陶粒泡沫混凝土拌合物坍落度经时损失降低,有利于提高陶粒泡沫混凝土拌合物的稳定性,其中环氧树脂包裹处理后陶粒泡沫混凝土的坍落度经时损失最低,45 min达到6mm。

(3)预湿和有机硅浸渍处理陶粒泡沫混凝土的抗压强度低于干陶粒;环氧树脂包裹处理能提高陶粒泡沫混凝土的抗压强度,提高了5.9%。经预处理陶粒泡沫混凝土,其抗冻融性能会提高,且环氧树脂包裹处理陶粒泡沫混凝土的冻融循环抗压强度性能最好。

(4)陶粒表面的预处理方式对陶粒泡沫混凝土的化学产物无影响。环氧树脂包裹处理陶粒泡沫混凝土过渡区氢氧化钙晶体尺寸较小,结构致密,符合抗压强度规律。

摘要：陶粒泡沫混凝土是一种常见的建筑保温材料,研究了预湿、有机硅浸渍、改性环氧树脂浸渍和环氧树脂包裹4种不同陶粒预处理方式对陶粒泡沫混凝土性能的影响,并分析了不同陶粒表面预处理的作用机理。实验结果表明:在4种陶粒表面预处理方法中,有机硅浸渍处理陶粒吸水率最低,其72h吸水率达到15.9%;采用环氧树脂包裹处理的陶粒制备的泡沫混凝土坍落度经时损失最低,45min坍落度经时损失达到6mm;环氧树脂包裹处理提高陶粒泡沫混凝土的抗压强度,28d抗压强度提高了5.9%,且陶粒泡沫混凝土抗冻融性最优;扫描电镜观察表明,以环氧树脂包裹处理的陶粒制得的陶粒泡沫混凝土中,陶粒界面过渡区晶粒尺寸小、结构致密。

关键词：陶粒泡沫混凝土,陶粒预处理,坍落度经时损失,冻融循环

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生物陶粒 篇4

提 要：本文通过对陶粒空心砖外墙防水技术措施的总结，以促进小型砌块外墙防渗漏技术水平的提高。

关键词：陶粒空心砖;外墙;防渗漏

1、前言

我司施工的重庆融侨云满庭D区4#楼工程是高层住宅，内外墙砌体采用陶粒空心砖，外墙面为磁质釉面砖饰面，外窗为塑钢窗。陶粒空心砖系以陶粒为轻骨料，依照相关工艺规范、通过专用设备制成的砼轻质小型砌块。它具有砌筑前无需浸水，砌筑速度块、墙体轻质高强等优点，但是它外墙抹灰容易产生空鼓，防渗漏性能比以往施工过的普通多孔砖差。其外墙渗漏主要表现在：

①墙面抹灰层有裂缝、空鼓导致渗漏

②外墙砌体与梁、柱连接处产生裂缝导致渗漏

③外墙与门窗框周边砂浆不密实易产生裂漏。外墙防渗漏始终是施工的难点，因此作为施工重点，项目部从陶粒空心砖砌筑、外墙找平、饰面层施工、塑钢窗安装等施工过程中采取防渗漏技术措施。本文是笔者在参与施工管理中的总结，以供同行们探讨。

2、砌筑措施

(1)在砌陶粒空心砖前应试摆砖，陶粒空心砖规格为390×190×190、190×190×190、190×190×90三种，摆砖后在开始砌筑前在楼面上先砌三皮规格为195×95×53页岩实心砖，再砌陶粒空心砖。施工前不淋水，砂浆稠度加大一级，用M5水泥混合砂浆砌筑。砌筑时陶粒空心砖应反砌，即加工时朝下的一面为打浆面，砌筑时应朝上。加工时朝上的面为座浆面，砌筑时应朝下。砌筑时砂浆必须饱满，两砖间竖缝必须灌浆饱满，严禁用水冲浆灌缝。

(2)为了保证陶粒空心砖砌体拉结筋起到拉结作用，砌筑时应认真预埋墙体与柱子的拉结筋，拉结筋设计单位的.要求是在砼柱上植筋。具体做法如下：

①第一层拉结筋从结构地面上390mm处设26.5拉结筋，砌入墙体内≥700mm。

②第二层拉结筋设置：

(1)在部分有设置窗的墙体部位从结构楼面上870mm处设两根6.5钢筋。

(2)当无设置窗墙体时，第二层拉结筋从结构楼面上1020mm处设两根6.5钢筋，砌入墙体内≥700mm。

③第三层及以上各层每630mm(满足空心砖高度模数)，均设26.5拉结筋，砌入墙内≥700mm。

④在内外墙丁字型交接处设26.5拉结筋，间距同上。安放拉结筋时该层的砂浆灰缝厚度要求比钢筋直径，>4mm以上，即该层灰缝厚度要求不小于12mm但不大于l5mm，以保证钢筋上下至少有3mm厚的砂浆层。

(3)砌筑有窗洞墙体时，应在陶粒空心砖上砌一皮页岩砖，将空心砖封顶，并在其上用C20细石混凝土浇注厚60mm，伸入窗洞两侧墙体200mm，此做法可保证窗台处的雨水不至于浸入空心砖内造成内墙渗水。

(4)为了上下两层空心砖在全部肋和边上的砂浆都能充分保证粘结，提高砌块水平抗拉力，其上层的两块砌块的竖缝，必须保证在下层空心砖的中肋上，并要求陶粒空心砖游丁走缝，控制在10mm以内。

(5)空心砖日砌高度控制在2.2m以内，墙顶面与上部结构接触处用页岩砖侧砖或立砖斜砌挤紧、斜砌角度应为60°～70°，顶砌时间应在墙体砌筑完至少间隔7天后进行。

(6)陶粒空心砖砌筑时尺寸和位置偏差超过砌体工程施工质量验收规范标准的规定时应拆除重砌，不应采用敲击的方法矫正。

(7)为了使不同材料的内外墙面抹灰后不开裂和防止外墙面砖因抹灰层空鼓而产生脱落，除拉结筋按规定认真施工外，所有的陶粒空心砖墙与砼柱、梁交接处内外侧设300mm宽的19丝二分之一孔钢丝网。钢丝网靠柱、梁侧处伸入150mm并用0.75×40×40mm的铁皮间距为300mm压住钢丝网，用射钉枪固定在柱、梁上，在另一侧也用0.75×40×40mm的铁皮分布间距为300mm压住钢丝网，用混凝土钉固定在陶粒空心砖上。在所有陶粒空心砖与页岩砖交接处双侧增设200mm宽钢丝网。

3、外墙找平

抹灰层的空鼓、裂缝是常见的质量通病，也是引起外墙渗漏的原因之一，因此要加强抹灰层的质量控制。在抹灰前应先将脚手架孔、施工孔洞堵塞严实。对于直径小于60mm的用微膨胀水泥砂浆分两次以上填塞。当孔洞直径大于60mm时，用c20以上等级的细石砼浇筑。对各种线管、槽盒、箱空隙处用细石砼浇筑或1：2水泥砂浆分两次修补密实。然后清洗墙面的灰尘、污垢和油渍，用纯水泥浆加108胶水调成糊状，用扫把沾浆在墙上均匀拍打挂浆。此外对砼柱、梁侧表面先涂刷一层界面剂，使抹灰层与其基层能牢固粘结，防止粘结不牢造成空鼓。抹灰时在砂浆基层上作一道聚合物水泥涂料防水层，它与面层粘结力强，延伸率大。同时为防止抹灰层开裂抹灰砂浆中掺0.7～0.9kg/m3杜拉纤维。抹灰分层进行，每层抹灰厚度不宜太厚，各层之间抹灰不能跟得太紧，要待前一层抹灰层凝结后方可抹后一层，防止水泥砂浆干缩后产生空鼓或裂缝。若前一层抹灰已干，则应浇水湿润后再抹后一层。为减少温差变形，防止抹灰层开裂，在水平向每层设置一条分格缝，垂直向每跨设置二条分格缝，缝中埋设泡沫条。门窗套抹灰一次性到位，窗台处做好泛水坡度，窗台面的流水坡上口要缩进窗框下并抹出圆弧，窗顶处做好滴水线。靠近外墙的管道井内侧应做到随砌随抹。粘结层在施工前应对抹灰层进行全面检查，对空鼓部位进行返工，复检合格后方可进行粘结层施工。

4、饰面砖镶粘

镶粘面砖前应检查基层表面平整度、垂直度及空鼓情况。加强班组技术交底，增强质量意识。粘贴前清除饰面砖背面的灰尘、油渍等污物。铺贴面砖过程中采用挤浆工艺，以确保面砖饱满度，杜绝因空鼓而引起的渗漏现象。粘结层材料选用具有防水功能高分子益胶泥，它具有保水性好，能干作业粘贴、收缩率低、粘接强度大优点。施工时益胶泥与水严格按4：1配合比进行拌制，搅拌均匀成厚糊状，不得有生粉团。贴面砖时用力挤压并用灰刀柄轻轻敲实，镶贴时浆厚要均匀一致、饱满，用力均匀。贴完一排后检查一次，贴面砖的顶上贴压缝砖，防止由顶上的缝隙向下渗水。勾缝前要对所有面砖进行空鼓检查，符合要求后进行勾缝。勾缝时先清除缝内残浆，浇水湿润，然后用益胶泥浆勾缝。勾缝顺序为水平竖的顶上贴压缝砖，防止由顶上的缝隙向下渗水。勾缝前要对所有面砖进行空鼓检查，符合要求后进行勾缝。勾缝时先清除缝内残浆，浇水湿润，然后用益胶泥浆勾缝。勾缝顺序为水平竖直缝同时进行，防止出现过多的接头，做到平整、密实、光滑。对饰面砖层也设置分格缝，分格缝位置与抹灰层分格缝位置一致，缝宽8mm，用黑色硅酮胶填缝，填完后凹进面砖外皮2mm，其外观与面砖缝基本一致。

5、塑钢窗安装防渗漏

塑钢窗是近年来推广应用的新产品，它具有耐久、不变形、耐冲击、节能等特点。但也和铝合金窗一样若处理不当边框角与墙体相交处也会出现雨水渗漏等问题。塑钢窗防水性能薄弱环节有：窗节点构造设置不合理，窗框下档轨道无排槽，玻璃与框密封条欠佳，窗框与墙体洞的缝隙塞缝密实性较差，防水胶密封性较差。因此确定合理施工工艺程序：墙体窗口抹灰打底→弹线定位安装支座构件→立窗框→找边调整→固定→拼缝处胶→分层塞缝→室内外窗台施工→窗框四周封胶→安装玻璃→清理整洁。窗框与墙体间四周缝隙用PV发泡剂填实，再用密封膏密封。内外框打防水胶5mm绕框四周，窗框下档轨道设置排水槽，外窗台提位5mm左右。

6、结束语

生物陶粒 篇5

关键词：陶粒,最大粒径,颗粒级配,低强,泵送

0 引言

陶粒混凝土是由胶凝材料和轻骨料配制而成, 具有密度小、保温隔热、耐火性好、抗震性好、吸水率低、抗冻性好、抗渗性好、抗碱集料反应能力强及适应性能高等优点。用作轻骨料的陶粒是以粘土、泥岩、煤矸石、粉煤灰等为主要原料, 经加工厂粉碎成粒或粉磨成球, 再烧胀而成的人造骨料, 密度小于水, 为510~600 kg/m3, 它是一种具有紧硬外壳, 表面有一层隔水保气的釉层, 内部具有封闭微孔结构的多孔陶质粒状物, 具有体轻、强度高、隔音、保温、耐火、耐化学侵蚀、抗冻优良性能。陶粒表观密度小、总表面积大、易于吸水等特点决定了陶粒混凝土拌合物的流动范围比较窄, 因为流动度过大则轻骨料上浮、离析, 流动度过小则振捣困难。流动度主要决定因素为用水量, 与普通混凝土不同, 陶粒混凝土的用水量分为附加用水量和净用水量两部分, 其中附加用水量为陶粒1 h吸水量。

影响陶粒混凝土强度的因素有很多, 如陶粒强度、水灰比及砂率等, 陶粒本身的强度不高, 陶粒用量大则陶粒混凝土强度损失大, 其表观密度越小;适当增加水泥用量会提高混凝土强度;适宜的砂率也能保证陶粒混凝土的和易性、可泵性、流动性和干容重等。本文就轻骨料的最大粒径和颗粒级配对低强的泵送陶粒混凝土进行了研究和分析。

1 原材料的选用

原材料选用的原则为就近择优。

水泥:镇江鹤林水泥厂生产, 符合《通用硅酸盐水泥》 (GB 175-2007) P·O 42.5级水泥标准;粉煤灰:镇江谏壁电厂生产, 符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》 (GB/T 1596-2005) I级灰标准;外加剂:江苏博特新材料有限公司生产的JM-10 (缓凝、泵送) 混凝土高效减水剂, 减水率18.1%;普通砂为鄱阳湖中砂, 堆积密度在1 260 kg/m3, 细度模数为2.4, 含水率为3.2%, 含泥量为0.3%, 级配区属于II区;陶砂:江苏建华陶粒有限公司生产, 堆积密度在400 kg/m3, 细度模数为3.4, 1 h吸水率为12%, 含泥量为0.3%, 级配区属于Ⅰ区, 筒压强度为2.1 MPa;陶粒:江苏建华陶粒有限公司生产的轻质骨料, 碎石型陶粒的堆积密度为460 kg/m3, 筒压强度为3.0 MPa, 1 h吸水率为9%;圆型陶粒的堆积密度根据级配的不同, 范围在360~420 kg/m3之间, 筒压强度为2.5 MPa, 1 h吸水率为10%。

2 试验配合比设计

陶粒混凝土的配合比设计主要应满足抗压强度、密度和坍落度的要求, 以节约胶凝材料为原则, 必要时还需要符合混凝土性能 (如弹性模量、导热系数和线性收缩率) 的特殊要求, 考虑《轻集料混凝土技术规程》 (JGJ 51-2002) 标准中水泥强度等级和用量、砂率、水灰比为重要的设计参数。

轻骨料混凝土配合比设计有绝对体积法和松散体积法, 轻骨料混凝土分为砂轻混凝土、次轻混凝土和全轻混凝土3种。本项目主要采用砂轻陶粒混凝土松散体积计算, 是指普通砂或部分陶砂作细骨料配制而成的轻骨料混凝土。

根据《轻集料混凝土技术规程》 (JGJ 51-2002) 标准, 陶粒混凝土的试配按fcu, e≥fcu, k+1.645σ确定, 本实验设计的是LC20轻骨料混凝土, σ取5.0;根据陶粒混凝土强度等级和陶粒的密度等级, 适合水泥用量, 标准中提及关于水泥的标准, 为P·O 32.5级水泥, 本研究采用P·O 42.5级水泥是基于对低强陶粒混凝土总容重的考虑;试验对象为低强泵送陶粒混凝土, 因此扩展度控制在400~550 mm, 坍落度在150~200 mm, 净用水量控制在220~230 kg/m3;选取松散体积砂率后, 确定粗细骨料的总体积。

陶粒混凝土拌合物易分层、离析, 本实验基于大量的试配及检验, 综合分析LC20陶粒混凝土拌合物的分层度、坍落度、扩展度、流动性后确定陶砂的替代率为9%, 砂率为43%, 碎石型陶粒的掺量为10%, 粉煤灰替代率为15%, 总水灰比为0.52, 具体配合比如表1所示。

试验所用圆型陶粒满足《轻集料及其试验方法第1部分:轻集料》 (GB/T 17431.1-2010) 和《轻集料及其试验方法第2部分:轻集料试验方法》 (GB/T17431.1-2010) 对粗细混合轻集料的要求, 2.36 mm筛上累计筛余为58%~62%, 筛除2.36 mm以下颗粒后, 2.36 mm筛上的颗粒级配满足公称粒径5~10 mm的颗粒级配的要求, 其最大粒径和其作为粗骨料制作的混凝土编号如表2所示。

3 LC20陶粒混凝土性能分析

按照《普通混凝土拌和物性能试验方法》 (GB/T 50080-2002) 、《普通混凝土力学性能试验方法》 (GB/T 50081-2002) 和《轻骨料混凝土技术规程》 (JGJ 51-2002) 的要求进行陶粒混凝土拌合物性能检验和试块力学性能检验。

3.1 陶粒最大粒径对陶粒混凝土工作性能的影响

由于陶粒密度小, 很容易上浮, 使得上层拌合物中陶粒较多, 而下层拌合物中陶粒含量相对较少。本实验参考丁建彤、丁庆军等提出的分层度的概念, 即用振捣后上下层拌合物中陶粒质量的差异来表示陶粒在振捣过程中的运动情况, 分层度越低, 表示拌合物的匀质性越好, 说明拌合物的抗分层、抗离析性能越好。试验时采用的分层度试验设备为高度100 mm×3的钢模, 将混凝土拌合物装入后振捣, 分别取出上、下层拌合物, 先装入3 L的圆柱体钢筒内测出质量, 从而求出拌合物的湿表观密度, 然后再装入筛孔尺寸为4.75 mm的钢筛, 用水冲刷干净, 挑出拌合物中的陶粒, 烘干后分别测量上、下层拌合物中陶粒的质量。

式中:ρu、ρl分别为上、下层拌合物湿表观密度, kg/m3。

粗集料质量分层度=2× (gu-gl) / (gu+gl) ×100%式中:gu、gl分别为上、下层拌合物内粒径大于5 mm烘干后的陶粒质量, kg。

从图1、图2中可以看出, 随着陶粒最大粒径的增大, 陶粒混凝土坍落度减小、扩展度减小、分层度则呈增大的趋势, 而且陶粒混凝土拌合物的和易性也随之变化, 陶粒最大粒径不小于10 mm且不大于20 mm时比较好。分析原因为:陶粒最大粒径小于10 mm时, 陶粒小, 胶凝材料对其的包裹力相对较大, 使得拌合物的分层度相对较小, 且此时小粒径的陶粒所占比重大, 使拌合物相对比较均匀, 但陶粒粒径小则骨料总体比表面积变大, 消耗的胶凝材料变多;陶粒最大粒径大于10 mm时, 随着其最大粒径的增大, 分层度逐渐变大, 主要是小密度的陶粒外层光滑的釉层所致, 在陶粒太大时会出现包裹性差的情况;在陶粒最大粒径为10 mm时拌合物分层度出现最低值, 因为此时小粒径的陶粒比重相对较大, 与中等粒径的陶粒混合, 颗粒级配方面满足分层度降低的条件, 但是此时的分层度与陶粒最大粒径为16 mm和20 mm时分层度相差不足1%, 在整体考虑时可相对忽视此差异。

3.2 陶粒最大粒径对陶粒混凝土力学性能的影响

从图3、图4可以看出, 随着陶粒最大粒径的增大, 陶粒混凝土28 d强度呈先增大后降低的趋势, 在最大粒径16 mm时的强度最高。造成这种结果的原因为:陶粒粒径越大, 其内部缺陷的几率就高, 陶粒粒径越小, 则骨料整体比表面积就大, 空隙率就大, 用于包裹和润湿其的胶凝材料就要多, 要达到良好的流动度就要消耗更多的胶凝材料, 这就在用水量上有高要求。但是因为陶粒比水轻上浮, 陶粒与水泥砂浆很容易分离造成堵管, 所以要应尽量减少混凝土的用水量, 尽量选用合理的混凝土坍落度。另外, 对颗粒级配优劣的评价主要有3种通用的理论: (1) 最大密度理论, 即孔隙率最小、密度最大; (2) 表面积理论, 其认为骨料表面积越小, 用来包裹其表面的水泥浆用量越少; (3) 粒子干涉理论, 即上一级骨料的间距恰好等于下一级骨料的粒径, 下一级骨料填充期间却不会干涉上一级。通过对实验结果的分析, 我们可以认为在最大粒径16 mm时的颗粒级配相对较优, 此时的陶粒混凝土孔隙率最低, 作为骨料的陶粒对包裹其的胶凝材料需求量在合适的范围内, 不同粒径的陶粒相互填充而干涉最少。

4 结论

综上所述, 陶粒最大粒径和颗粒级配对低强泵送陶粒混凝土的影响是比较大的。就本实验所研究的LC20泵送陶粒混凝土而言, 选用的圆型陶粒的最大粒径为16 mm时, 可以很好地解决强度与密度、强度与扩展度之间的关系, 其拌合物和易性最好, 施工性能最好, 强度满足fcu, e≥fcu, k+1.645δ。

参考文献

[1]胡曙光, 王发洲.轻集料混凝土[M].北京:化学工业出版社, 2006.

[2]丁建彤, 郭玉顺, 木村熏.结构轻集料混凝土的现状与发展趋势[J].混凝土, 2000, 134 (9) :23-26.

[3]丁建彤, 李渝军.泵送高强轻骨料混凝土的抗离析性能试验研究[J].混凝土, 2005, (3) :42-45.

[4]丁庆军, 张勇, 王发洲, 等.高强轻集料混凝土分层离析控制技术的研究[J].武汉大学学报, 2002, 35 (3) :59-62.

赤泥轻质陶粒的制备 篇6

轻质陶粒作为一种轻集料,具有保温隔热性能好、堆积密度低、吸声隔声、耐腐蚀、耐高温,可用于生产新型墙体材料。轻质陶粒结构形成过程是在高温下,由按一定比例配置的原料(包括赤泥、粉煤灰等)发生一系列化学反应而使坯体具有一定粘度,原料内部释放出气体,气体在液相中膨胀形成多孔轻质陶粒结构[2]。赤泥由于比表面积大、孔结构多、塑性较高,可用于生产多孔轻质陶粒。谢襄漓、王林江[3]等以赤泥为主要原料制备了烧胀陶粒,并分析了其微结构特征。尹国勋、邢明飞[2]等利用赤泥制备了轻质陶粒,并探讨了赤泥陶粒的制备技术方法和制备条件。在前期研究的基础上,本文以赤泥、粉煤灰、膨润土为主要原料,通过加入成孔剂来制备赤泥轻质陶粒,并探究成孔剂掺量对赤泥轻质陶粒性能的影响。

1 原材料

1.1 赤泥

选自山东某铝厂排放的赤泥,主要化学组成如表1所示。

1.2 粉煤灰

采用山东某热电厂Ⅱ级粉煤灰,主要化学组成如表2所示。

1.3 膨润土

购于济南某化工厂,潍坊华龙膨润土有限公司生产,淡黄色,主要化学组成如表3所示。

1.4 成孔剂

为自行配制的复合碳质材料,其在高温下发生反应放出气体,可以使陶粒内部形成多孔结构。

1.5 稳泡剂

自制,可在高温下提高熔体粘度。

2 试验

将赤泥、粉煤灰以及膨润土分别粉磨后过100目筛,按试验原料配比均匀混合,加入成孔剂、稳泡剂和适量的水搅拌并制成直径为5 mm~15 mm的陶粒样品,放入105℃干燥箱中干燥2 h后,置于450℃马弗炉中保温15 min,再以15℃/min的升温速率升温至1 150℃,并保温25 min,然后在空气中冷却,制得赤泥轻质陶粒。试验原料配比如表4所示。

分别掺加成孔剂0%、2%、4%、6%、8%,并制成试样A0、A1、A2、A3、A4,通过试验确定最佳成孔剂掺量。

3 试验结果与讨论

根据国标GB/T 17431.1-1998《轻集料及其试验方法》分别测试试样A0、A1、A2、A3、A4的表观密度、堆积密度、筒压强度和吸水率,实验结果如表5所示。

由表5可以看出,当成孔剂掺量由0%增加到8%时,陶粒的表观密度由1 478 kg/m3降低到623 kg/m3,堆积密度由1 263 kg/m3降低到433 kg/m3,筒压强度由9.3 MPa降低到1.9 MPa,吸水率由2.8%增加到15.6%。这是因为在高温烧结阶段,坯体产生足够多的液相,液相将成孔剂反应放出的气体包裹起来,形成以封闭气孔为主的孔结构,而且孔间壁致密,保证陶粒具有较高的筒压强度。随着成孔剂掺量的增加,陶粒内部孔结构增多,使表观密度降低;另一方面,孔结构增多使得陶粒孔隙率增加,内部烧结体不密实,筒压强度下降;再者,在高温烧结时,有一部分未被液相包裹起来的气体溢出,使得陶粒表面存在许多微小孔隙,成孔剂掺量越多,表面微小孔隙数越多,陶粒吸水率越高。当成孔剂掺量为8%时,筒压强度小于2.0 MPa,吸水率大于15%,不符合国标GB/T 17431.1-1998《轻集料及其试验方法》有关轻质陶粒的要求。综合以上分析,当成孔剂掺量为6%时,制得的轻质陶粒密度较低,筒压强度和吸水率满足要求。

陶粒试样A3破坏断口处的SEM图像如图1所示。从图中可以看出,在陶粒体系内部,气孔分布比较均匀,形状不规则,孔径大小不均匀,以封闭气孔为主,也存在少量开放气孔。同时,陶粒内部气孔间壁致密,使陶粒具有一定强度。这是由于在高温烧结过程中,稳泡剂可以与硅氧四面体连接生成连续网络,使熔体粘度提高。这有利于稳定气泡,使成孔剂反应形成的气孔相互独立且分布均匀,形成封闭气孔。另外气孔形状不规则,可能是由于在烧结过程中,坯体受热不均匀,导致熔体粘度有大有小,使气体膨胀时形成不规则气孔。成孔剂掺量过多会导致放出的气体过多,使气孔相互连通形成开放气孔过多。开放气孔对陶粒的筒压强度和吸水率不利,使陶粒筒压强度降低,吸水率增加。

4 结论

随着成孔剂掺量的增加,陶粒内部气孔数量增加,试样的表观密度、堆积密度和筒压强度均逐渐减小,吸水率逐渐增大。

当成孔剂掺量为6%时,陶粒内部气孔分布比较均匀,形状不规则,孔径大小不均匀,以封闭气孔为主,也存在少量开放气孔,同时,陶粒内部气孔间壁致密,试样性能最佳,其表观密度为731 kg/m3,堆积密度为547 kg/m3,筒压强度为3.3 MPa,吸水率为9.7%。

摘要：以赤泥、粉煤灰、膨润土为主要原料,掺加一定量的成孔剂和稳泡剂,通过烧结工艺制备了赤泥轻质陶粒。研究了成孔剂掺量对赤泥陶粒性能的影响。利用扫描电子显微镜对赤泥轻质陶粒进行了微观形貌分析。结果表明,当成孔剂产量为6%时,最佳试样的表观密度为731kg/m3,堆积密度为547kg/m3,筒压强度为3.3MPa,吸水率为9.7%。

关键词：赤泥,轻质陶粒,成孔剂

参考文献

[1]南相莉,张廷安,刘燕等.我国赤泥综合利用分析[J].过程工程学报,2010,10(1).

[2]尹国勋,邢明飞,余功耀.利用赤泥等工业固体废物制备陶粒[J].河南理工大学学报,2008,27(4).

金尾矿焙烧陶粒的制备 篇7

关键词：金尾矿,陶粒,焙烧,不同温度

矿产资源作为工业发展中的重要原料, 在不断开采利用中产生了大量的尾矿。尾矿的大量堆积使得环境遭到了越来越严重的破坏和污染, 直接导致国家的经济损失, 这与国家可持续发展的原则相违背, 尾矿资源的综合利用问题已迫在眉睫[1]。朱华根[2]等利用梅山铁矿细粒尾矿生产烧结砖, 宋贝[3]等以石棉尾矿为原料用氨水沉淀法制备氢氧化镁。本文以金尾矿为主要原料, 掺加粉煤灰等作为辅助原料进行烧制陶粒的试验研究, 为尾矿的合理利用寻找新的方向。

1 原料组成与性能

本论文所用的主要原料是金尾矿, 取自于山东某金矿厂, 辅助原料是II级粉煤灰和煤粉, 均取自于山东某电厂。

1.1 金尾矿

首先需要对金尾矿进行粉磨处理, 根据性能测试和试验研究所需要的细度, 使用球磨机将金尾矿粉磨至通过100目方孔筛。

1.1.1 粒度分析

采用激光粒度仪对金尾矿进行粒度测试, 测试结果如图1所示, 平均粒径为98.61μm, 粒径在100μm~200μm之间较为集中, 峰值在150μm左右, 200μm以上的颗粒较少, 小于10%, 100μm以下的颗粒总量约50%, 颗粒量随着粒径的减小逐渐变少。

1.1.2 化学成分分析

采用X射线荧光光谱仪对金尾矿进行化学成分测试, 测试结果如表1所示。

从表1看出, 金尾矿中硅、铝成分较多, Si O2含量为75.23%, Al2O3为11.63%, 其可以为陶粒制品提供强度, 尾矿中还含有Fe2O3、Ca O、Mg O、K2O、Na2O等助熔剂, SO3、Ti O2、P2O5对烧制陶粒无影响。尾矿中各成分的含量符合或接近烧制陶粒所要求的含量范围[4], 添加辅助原料稍作调整即可, 从成分上看金尾矿适合制作陶粒。

1.1.3 矿物组成分析

采用X射线衍射仪对金尾矿进行矿物组成测试。分析结果如图2所示, 金尾矿中主要含有石英、钾长石、钠长石等矿物。石英的主要作用是提供Si O2成分, 长石在高温下熔融后形成长石玻璃相填充于坯体颗粒之间, 使坯体变得致密, 并能熔解其他矿物, 有助于提高制品的机械强度。

1.1.4 差热分析

金尾矿在加热过程中会发生一系列物理化学变化, 通过差热分析可以研究加热过程中发生的热效应, 并结合质量变化情况进行综合热分析。采用同步热分析仪对金尾矿进行DTA-TG分析, 温度范围为从室温到1200℃, 升温速率10℃/min。如图3所示, 金尾矿在100℃左右失去物理吸附水;在500℃~750℃出现放热峰, 失重较多, 主要是可燃物质的氧化反应, 氧化反应生成挥发性物质导致失重;890℃附近有吸热峰, 但无明显的质量变化, 经分析是矿物质的晶型转变反应;1000℃~1200℃出现放热峰, 有轻微的质量变化, 经分析应该是从料球内部排出少量气体, 同时易熔物熔融后和其他物质形成新的共熔物[5]。

1.2 粉煤灰

由于金尾矿中Si O2含量过高而Al2O3含量过低, 故需要添加粉煤灰来降低硅含量和提高铝含量, 使混合原料的化学成分含量在合适的范围内。

1.2.1 化学成分分析

粉煤灰中主要含有硅、铝成分, 经过测试, 具体组成及含量如表2所示。

从表2中看出, 粉煤灰中Si O2含量为43.21%, Al2O3含量为28.75%, 可以和金尾矿混合使用来调节混合原料中的硅、铝比例。Fe2O3、Ca O、Mg O、K2O、Na2O也是主要起助熔作用。烧失量为13.02%, 主要由碳的氧化反应引起。

1.2.2 矿物组成分析

用X射线衍射仪对粉煤灰进行矿物组成测试, 分析结果如图4所示, 粉煤灰中主要含有莫来石、石英、硅线石等矿物质, 莫来石具有很高的强度, 石英在高温下会被其他物质熔解形成共熔物, 硅线石在高温下可以转变为莫来石, 为陶粒提供强度, 三者均可对陶粒的性能提高产生积极的作用。

1.3 煤粉

煤粉在焙烧过程中主要起助燃作用, 其燃烧后提供热能, 增加内燃, 在原料中可燃物较少的情况下可加入适量煤粉。由于金尾矿中可燃物很少, 粉煤灰中的可燃物也比较少, 因此可加入适量煤粉助燃。对煤粉进行烧失量测试, 测得其烧失量为93.5%。

2 试验过程

将粉磨后的金尾矿、粉煤灰、煤粉过100目筛, 按比例称量混合, 搅拌均匀后加适量水继续搅拌, 手工成型, 做成直径为5 mm~15 mm的生料球, 将生料球放置在烘箱中, 升温至105℃烘干120 min, 将烘干后的生料球转移到高温烧结炉, 设置烧成工艺, 包括预热温度和时间的设置及焙烧温度和时间的设置, 焙烧完成后, 在对流空气中进行自然冷却, 冷却后即可得到陶粒, 对制备的陶粒进行筒压强度、堆积密度等性能测试及扫描电镜等微观分析。

在前期试验的基础上, 设计不同的焙烧温度制备陶粒, 研究所制陶粒的性能不同及内部微观变化。试验原料配比和工艺条件如表3所示, 焙烧温度分别为1130℃、1140℃、1150℃、1160℃、1170℃、1180℃。

3 试验结果及分析

试验后对陶粒进行性能测试, 由于1170℃和1180℃焙烧的陶粒表面熔融较多, 部分陶粒变为黑色, 陶粒颗粒变小而且已经变形, 互相粘在一起, 有些靠近坩埚壁的陶粒已经粘在坩埚上, 难以取出, 无法进行性能测试, 对其他焙烧温度下制备的陶粒进行性能测试, 测试结果如表4所示。

为了更清晰地反映陶粒的性能随焙烧温度的变化, 将各性能随温度变化的情况用折线图表示出来, 如图5所示。

从表4和图5可以看出, 随着温度从1130℃升高到1160℃, 密度由721 kg/m3升高到739 kg/m3, 说明温度升高时内部结构越来越致密, 从而筒压强度也有所提高, 结构致密会使内部气孔率变小, 吸水率也随之降低, 由9.0%下降到7.8%。对1130℃、1140℃、1150℃、1160℃焙烧的陶粒进行断面SEM测试分析。

如图6所示是1130℃焙烧的陶粒断面处放大500倍和5000倍的扫描电镜照片。从图6 (a) 可以看出, 陶粒内部已出现玻璃化, 但孔径和空隙都比较大, 从图6 (b) 中可以看出内部的网状结构, 气孔大小不一, 部分气孔较长, 容易使吸水率变大。

如图7和图8所示分别是1140℃和1150℃焙烧的陶粒断面处放大500倍和5000倍的扫描电镜照片。陶粒内部玻璃化程度较高, 液相填充在颗粒之间, 使气孔变小, 气孔大小不均匀, 小气孔和密闭孔较多。

如图9所示是1160℃焙烧的陶粒断面处放大500倍和5000倍的扫描电镜照片。从图9 (a) 可以看出, 陶粒内部有大量的玻璃体, 结晶化程度较高, 大气孔明显减少。图9 (b) 中看出网状结构中孔径较小, 致密度高, 相对于1140℃和1150℃焙烧的陶粒制品的密度和抗压强度均较高。

基于不同焙烧温度对陶粒性能的影响试验看出, 焙烧温度在1130℃时, 陶粒内部已出现液相, 随着温度的继续升高至1140℃和1150℃, 陶粒的内部产生的液相增多, 液相粘度变小, 晶界移动和传质速率变快, 料球中各个小颗粒熔融在一起, 变得致密, 液相可以填补气孔壁上的缺陷, 形成封闭气孔。焙烧温度超过1160℃后, 陶粒内部产生过多的液相, 由于液相粘度很低, 孔壁不能保持固定结构, 从而使孔结构遭受破坏, 出现塌孔现象, 使得陶粒内部气孔变小, 体积收缩, 堆积密度增大, 筒压强度变大, 吸水率减小。焙烧温度达到1180℃时, 多数陶粒已出现体积严重收缩现象。

通过分析来看, 焙烧温度为1140℃和1150℃时最适合制备陶粒, 其性能及内部微观结果均较好, 其中焙烧温度为1150℃时制备的陶粒性能更好。对1150℃焙烧的陶粒进行XRD分析, 如图10所示。

从图10中可以看出, 陶粒中含有较多的石英、莫来石、钙长石等矿物。石英主要是原料中为完全熔融反应的残余石英。莫来石是在高温下由Si O2和Al2O3形成, 硬度较大, 可以为陶粒提供更高的强度。钙长石可以降低陶粒的烧成温度, 熔融后的钙长石玻璃体填充在莫来石颗粒之间, 使陶粒制品减少空隙, 变得致密, 从而可以提高陶粒的机械强度, 降低吸水率[6,7,8,9]。

4 结论

在焙烧温度逐渐升高时, 陶粒制品内部液相逐渐增多, 液相粘度变小, 封闭气孔增多, 堆积密度逐渐增大, 筒压强度变大, 吸水率减小。焙烧温度为1150℃时制备的陶粒性能最好, 堆积密度为736 kg/m3, 筒压强度为4.3 MPa, 吸水率为7.9%。

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陶粒泡沫混凝土砌块 篇8

1 产品结构特点

陶粒泡沫混凝土砌块是采用超轻陶粒 (陶粒堆积密度<400 kg/m3) 和发泡砂浆 (水泥、粉煤灰、发泡剂配制、减缩剂) 经混合→模具成型、蒸汽养护或模具成型、湿热养护、脱模切割、蒸汽养护→自然养护而生成的实心类、中规格砌块产品。此产品结构的主要特点是:①砌块中的粗骨料是在1 100℃~1 250℃高温下烧成的超轻陶粒 (堆积密度310 kg/m3~400 kg/m3) , 骨料表层为玻陶体 (厚度0.15 mm~0.3 mm) 、内部是分布相对均匀的封闭式和开口式微孔 (孔径Ф0.2 mm~2.0 mm) , 轻质高强、隔热保温性好、吸水率低、抗冻、防火和耐久性好, 而且可以通过调整超轻陶粒的堆积密度和掺量, 可生产出不同强度和密度的产品;②砌块砂浆中的微孔直径Φ0.2 mm~2.0 mm, 多数是封闭式分布均匀, 有效降低了吸水率, 也提高了轻质、隔热保温和抗冻性能;③砌块砂浆中的细骨料都采用工艺废渣-粉煤灰, 利用粉煤灰的活性, 可有效减少水泥用量, 也有利于减轻砌块密度、提高隔热保温性能;④砌块中用的胶凝材料全部采用水泥, 强度稳定、逐年微升;砌块生产中采用蒸汽养护, 既提高了生产效率, 又降低了产品的收缩率, 可有效防止墙体裂缝;⑤陶粒泡沫混凝土凝结初期, 陶粒会吸收水泥泡沫砂浆中的部分水分, 使其水灰比降低, 有效提高了水泥泡沫砂浆的早期强度, 而后, 随着混凝土龄期的延长, 混凝土的水分不断蒸发而逐渐缺水, 此时已吸收饱和水分的陶粒会开始泄出水分, 使水泥砂浆继续水化、养护, 既有利于提高水泥泡沫砂浆的强度, 也有利于提高水泥泡沫砂浆与陶粒界面的密实性和强度;超轻陶粒的密度轻、吸水率相对高, 使陶粒下面不会形成“水穴”, 可有效降低砌块的吸水率、提高抗渗性;陶粒表面有较多微孔、相对粗糙, 有利于提高水泥泡沫砂浆与陶粒界面的密实性。

上述产品结构特点, 综合了陶粒和泡沫混凝土的优势, 克服了单一产品的缺点, 是使陶粒泡沫混凝土砌块的表观密度轻、强度高、隔热保温性能优、收缩率小、吸水率低、抗渗性强、抗冻性好、防火和耐久性优、隔音吸声好的主要原因。

2 产品规格和主要性能

2.1 产品规格

根据市场需求, 目前我国各地生产的陶粒泡沫混凝土砌块 (实心) 规格基本上与加气混凝土砌块和泡沫混凝土砌块相同, 主要有:长度:600 mm;宽度:100 mm、120 mm、125 mm、150 mm、180 mm、200 mm、240 mm、250 mm、300 mm;高度:200、250、300mm。

2.2 产品主要性能和优势分析

2.2.1 轻质高强, 满足非承重、承重墙材的自保温和隔声要求

陶粒泡沫混凝土砌块的表观密度可分为A3.5级≤550 kg/m3、A5.0级≤650 kg/m3、A7.5级≤750 kg/m3三类, 其抗压强度分别为≥3.5 MPa、≥5.0 MPa、≥7.5 MPa。比标准粘土砖轻70%~60%, 可直接用于节能建筑的自保温外墙和高效隔声内墙, A3.5级、A5.0级适用于框架结构的非承重内、外墙, A7.5级适用于≤7层砖混结构的承重内、外墙, 这样可有效减簿墙体厚度和重量, 减轻墙体施工劳动强度、减少建筑物自重, 简化地基处理, 提高建筑物抗震性能, 降低建筑物综合造价。A3.5级和A5.0级陶粒泡沫混凝土砌块的表观密度、抗压强度、导热系数等基本与同规格加气混凝土砌块相同, 抗压强度远优于泡沫混凝土砌块;A7.5级的表观密度、抗压强度、导热系数等明显优于同规格的加气混凝土砌块和泡沫混凝土砌块。

2.2.2 隔热保温好, 满足节能建筑外墙体自保温要求、防火性能优

陶粒泡沫混凝土砌块的导热系数为A3.5级0.12W/ (m·K) 、A5.0级0.14 W/ (m·K) 、A7.5级0.16 W/ (m·K) , 基本与加气混凝土砌块和泡沫混凝土砌块相同, 是标准粘土砖的15.4%~20.5%, 是普通混凝土的9.2%~12.3%, 可满足各地区节能建筑外墙体的自保温要求。经标准性法检测:150 mm厚陶粒泡沫混凝土砌块墙体的耐火时间≥5 h, 300 mm厚墙体的耐火时间≥6 h, 高温下不会产生有害气体, 防火性能优。

2.2.3 收缩率小, 墙体无开裂

因为陶粒的收缩率几乎为零, 在产品中占总体积的40%~70%, 浆体中又采用了减缩剂技术, 成型后的陶粒泡沫混凝土砌块经蒸汽养护, 因而制品的收缩率很小, 标准法测得的干燥收缩率≤0.50 mm/m, 只有同类产品 (加气混凝土砌块、泡沫混凝土砌块) 的60%左右, 且收缩的进展速度很慢, 在杭州等地采用此产品的节能建筑已超过5年, 至今未出现过墙体开裂现象。

2.2.4 吸水率低, 避免外墙外抹面或贴面开裂、脱落

陶粒泡沫混凝土砌块的体积饱和吸水率为15%~20%, 24 h重量吸水率为22%~28%, 是同等密度和强度的加气混凝土砌块的1/3~1/2, 不仅使墙体的抹灰作业相对简单, 有效减少墙体开裂, 而且可有效防止寒冷地区冬转春季节建筑物外墙普通砂浆抹面或贴面砖等出现脱落问题, 满足寒冷地区建筑物外墙的安全、耐久性要求。

2.2.5 抗渗性强、防墙体渗水

陶粒泡沫混凝土砌块具有较强的抗渗性。经检测, 用陶粒泡沫混凝土砌块砌筑的水池或盛水器皿, 在壁厚不小于50 mm且表面未做任何处理情况下不渗水。在杭州等地部分节能建筑的卫生间、厨房采用陶粒泡沫混凝土砌块作内、外墙体, 至今已超过5年, 未出现渗水、开裂问题。而国内很多地区用加气混凝土砌块砌筑的卫生间、厨房内、外墙体 (住宅建筑) , 多数会出现渗水和墙体开裂等问题。

2.2.6 抗冻性优, 适用于寒冷地区

经浙江省建材检测中心按F20 (-20℃、20次) 检验, 陶粒泡沫混凝土砌块的质量损失≤5%、强度损失≤8%;经中国建筑材料科学研究总院检测中心按F30 (-30℃、30次) 检验, 陶粒泡沫混凝土砌块的质量损失≤6%、强度损失≤10%;远优于同等密度和强度的加气混凝土砌块和泡沫混凝土砌块的抗冻性能, 完全满足我国寒冷地区 (东北、内蒙古、宁夏、新疆、华北和西北的北部等) 建筑物自保温外墙体的抗冻性能要求。

2.2.7 耐久性好, 维修费用低

陶粒泡沫混凝土砌块是以高温烧成的陶粒为粗骨料的泡沫混凝土水泥基材料, 防火性能好、收缩率小、吸水率低、抗渗性强、抗冻性优, 综合耐久性≥100年, 可满足建设耐久性节能建筑的要求, 几乎不需要维修费用。而我国现有的外墙内、外保温有机质 (保温砂浆和聚苯板或聚氨酯等) 保温体系的使用寿命一般只有3~15年, 在整个建筑物的使用期内, 潜在的维修和更新费用巨大。

2.2.8 隔声、吸声性能优, 室内宁静、舒适

陶粒泡沫混凝土砌块中陶粒的内部结构是分布相对均匀的封闭式和开口式气孔, 对低频吸声和宽带吸声都有效果;陶粒泡沫混凝土砌块中泡沫砂浆 (砂石) 多为封闭式气孔, 隔音和低频吸声效果很好。经检测, 大连恒翔粉煤灰综合利用有限公司生产的陶粒泡沫混凝土砌块厚度100 mm、150 mm、200 mm的空气声计权隔声量分别为≥40 (d B) 、≥45 (d B) 、≥50 (d B) , 远大于我国JG3036-1999标准≥35 (d B) 的指标。因此用陶粒泡沫混凝土砌块砌筑住宅建筑内、外墙体, 可以使室内的生活环境宁静、舒适。

2.2.9 利废、绿色环保、循环利用

目前我国生产陶粒泡沫混凝土砌块用的细骨料均为工业废渣-粉煤灰, 用的粗骨料-陶粒, 有的厂 (如大连恒翔粉煤灰综合利用有限公司) 也是用粉煤灰为主要原料生产出的超轻陶粒 (堆积密度310 kg/m3~380 kg/m3) , 工业废渣利用率很高, 而且产品符合GB6566《建筑材料放射性核素限量》标准中建筑主材料的要求。生产实践证明, 陶粒泡沫混凝土砌块不合格的产品, 可以通过破碎后重复利用, 无一排放。因此, 用陶粒泡沫混凝土砌块为墙体的建筑, 如按规划要求必须拆除, 拆除后的砌块仍可通过破碎循环利用, 有效提高建筑垃圾的利用率。

2.2.10 粘结强度高, 适用范围广

陶粒泡沫混凝土砌块与水泥基材料相容性好, 特别是陶粒面与粘结砂浆的粘结抗拉强度>0.9 MPa (砌体材料破坏) 。根据近5年的成功实践, 用于内墙体, 面层可以不做抹灰, 直接批括腻子;用于外墙体, 层面可以用普通砂浆抹面, 也可以用水泥砂浆直接粘贴面砖、文化石、花岗岩等, 适用范围宽广。

3 生产方法和工艺流程

3.1 生产方法和对比

至今, 国内陶粒泡沫混凝土砌块的生产工艺主要有两种:①大连恒翔粉煤灰综合利用有限公司开发的模具成型、蒸汽养护法:采用超轻陶粒和发泡砂浆 (水泥、粉煤灰、发泡剂配制) 经混合搅拌, 浇注模具成型, 升板机, 自动转运机, 蒸汽养护室, 自动转运机, 降板机, 码垛机, 砌块垛室外自然养护28 d;②浙江大学和浙江上虞多元新型墙材有限公司开发的模具成型、湿热养护、脱模切割、蒸汽养护法:采用超轻陶粒和发泡砂浆 (水泥、粉煤灰、发泡剂配制、减缩剂) 经混合搅拌, 浇注大型砌块模具成型, 室内湿热养护约12 h, 大型砌块脱模, 钢锯切割, 砌块玛垛, 送入蒸汽养护室内养护14 h~16 h, 砌块垛室外自然养护28 d。

经专家论证、评价, 上述两种生产方法对比:①#法的主要优点:生产线自动化程度高, 砌块的相应强度高 (约+3%) 、吸水率低 (约-2%) , 生产能耗 (电能) 低 (约-8.5%) , 环境保护、安全卫生好, 劳动生产率高 (约+30%) 、产品生产成本低 (约-6%) ;主要缺点:为确保产品质量和适应市场需求, 模具的钢性和功能高、规格和数量多, 模具的循环处理成本高, 一次性投资多 (约+15%) , 小批量特种规格砌块很难满足客户需求;②#法的主要优点:采用大型同规格模具, 数量相对较少, 模具循环处理方便、成本低, 经调整钢锯切割控制可以生产出多规格砌块, 适应市场需求能力强, 基本建设投资相对较少;主要缺点:生产线自动化程度相对较低, 钢锯切割不利于砌块的强度和吸水率, 生产能耗相对较高, 钢锯切割时噪声 (≥100 d B) 严重超标, 切割时产生的粉砂浆处理成本高, 不利于劳动生产率和产品生产成本。

3.2 生产工艺流程

现将上述两种生产方法的生产工艺流程分别介绍如下:

a.模具成型、蒸汽养护法生产工艺流程

4 生产和应用节能分析

4.1 生产节能

经统计和计算, 陶粒泡沫混凝土砌块 (模具成型、蒸汽养护法) 和与粘土砖、陶粒混凝土砌块、加气混凝土砌块、蒸养粉煤灰砌块等几种砌块型墙体材料的生产能耗指数和对比列于表1。统计和计算数据证明, 陶粒泡沫混凝土砌块的生产能耗远低于实心粘土砖, 比其他同类新型墙体材料也相对较低, 生产节能效果显著。

注:全轻超轻陶粒混凝土砌块表观密度约600 kg/m3, 陶粒的堆积密度310 kg/m3~360 kg/m3;全轻普通陶粒混凝土砌块表观密度约1 350 kg/m3, 陶粒的堆积密度580 kg/m3~620 kg/m3;陶粒泡沫混凝土砌块表观密度约600 kg/m3, 陶粒的堆积密度310 kg/m3~400 kg/m3。

4.2 建筑节能

20世纪70~90年代中期, 我国北方寒冷地区 (东北、内蒙古、宁夏、新疆等地) 节能建筑的外墙多数采用加气混凝土砌块砌体, 节能效果显著, 室内冬暖夏凉;主要原因是加气混凝土砌块密度轻 (以500 kg/m3为主) 、孔隙率高 (70%~80%) 、导热系数低[0.11 kcal/ (m·h·℃) ~0.16 kcal/ (m·h·℃) ]、强度中等 (3.5 MPa~5.0 MPa) 。但3~8年后, 此类建筑的外墙普通砂浆抹面或贴面砖等纷纷出现脱落问题, 很多城市的此类建筑出现过多起脱落伤人事件;经专家分析、检测, 主要原因是加气混凝土砌块的吸水率太高 (60%~90%) 、干燥收缩值较大 (0.48 mm/m~0.6 mm/m) 、加气混凝土砌块墙体含水率较高 (2%~6%) , 寒冷地区的冬转春季节, 经常出现晚上-10℃、白天+10℃的天气, 导致加气混凝土砌块外墙体外侧的水分晚上结冰、白天化水, 产生水质的体积变化, 易产生普通砂浆抹面或贴面砖等出现脱落。因此, 从20世纪90年代中期起, 东北、内蒙古、宁夏、新疆等地区的加气混凝土砌块外墙体逐步停止建设, 加气混凝土砌块工厂纷纷关闭。从2000年起, 我国北、中、南地区节能建筑的外墙较多采用有机质 (保温砂浆和聚苯板或聚氨酯等) 保温体系, 分为外墙外保温和外墙内保温2大类。节能效果很好, 但防火、耐久性能较差, 使用寿命太短, 一般3~15年就会出现保温层开裂, 被迫每隔几年轮流维修、产生垃圾、浪费能源和破坏环境, 无法确保与建筑物同等寿命。

采用陶粒泡沫混凝土砌块用于节能建筑自保温外墙体, 可以避免采用加气混凝土砌块时产生的建筑外墙体外抹面或贴面开裂和脱落、墙体开裂和渗水等问题, 可以避免采用有机质保温体系时产生的建筑外墙体保温层开裂、轮年维修等问题, 基本满足建设耐久性节能建筑的要求。国内外理论和应用实践证明, 中、高层节能建筑 (住宅) 的关键是外墙体的传热系数。据国内建筑专家测算:我国北京、天津地区住宅 (年采暖期4个月) 建筑节能50%、65%的外墙传热系数要求为≤0.82 W/ (m2·K) 、≤0.60 W/ (m2·K) ;大连地区住宅 (年采暖期4.5个月) 建筑节能50%、65%的外墙传热系数要求为≤0.59 W/ (m2·K) 、≤0.46 W/ (m2·K) ;沈阳地区住宅 (年采暖期5个月) 建筑节能50%、65%的外墙传热系数要求为≤0.55 W/ (m2·K) 、≤0.42 W/ (m2·K) ;哈尔滨地区住宅 (年采暖期6个月) 建筑节能50%、65%的外墙传热系数要求为≤0.52 W/ (m2·K) 、≤0.39 W/ (m2·K) 。

经大连地区建筑专家计算和论证, 如采用陶粒泡沫混凝土砌块用于节能建筑自保温外墙体, 在北京、天津地区、大连地区、沈阳地区、哈尔滨地区达到建筑节能50%、65%时的墙体厚度要求有较大差别, 分别列于表2。

污泥陶粒工业化生产研究 篇9

污泥陶粒配合比以污泥2 0%、膨润土16%、黄土64%;陶粒生产工艺为首先将原材料和水加入成球机中成球, 将料球输入预热设备预热至300℃, 然后将料球转入烧成设备, 在1150℃下陶粒烧成, 露天堆放冷却。但是, 实验室研究与工厂实际条件存在一定差异, 工厂生产用原材料含水率差异较大, 工厂用黄土和膨润土含水率可以忽略, 但污泥含水率可达80%, 按照原料配比综合含水率不能高于20%来计算, 算得污泥百分比为6.25%。

设计出试生产方案, 如表1所示。

由测试结果可知, 此陶粒强度较高, 但堆积密度较大, 虽符合国家标准要求, 但不满足市场需求。须针对性的降低陶粒的堆积密度。经查, 生产中陶粒从预热温度升温到烧成温度过程时间较长, 使得在未到烧成温度时, 料球内有机物消耗殆尽, 从而导致陶粒堆积密度偏大。

为了减少陶粒烧成前有机物的消耗, 可将预热好的陶粒迅速移到烧成设备中, 快速升温, 使有机物尽可能的为孔隙形成做贡献, 使陶粒具有良好的烧胀性, 从而具备较低的堆积密度。

由第一批次试生产的测试结果, 对生产方案进一步调整, 调整后的第二批试生产方案如表2所示。

由表2试生产方案烧制出的陶粒, 如图1所示,

由图1可知, 图1生产前实验室烧制陶粒选取表2中2、3、7和8组作为评价标准, 图1中第2组左边黑色是烧制后陶粒剖开的孔隙分布、上面的五个褐色陶粒是烧制好的良好陶粒形状, 下面三个黑色的料球为搓成球后经过预热的陶粒;图1中第3组五个烧制成球的陶粒, 下面三个料球是搓成球干燥后的陶粒料球。

由图1可知, 干燥后陶粒与预热后陶粒对比, 干燥后陶粒略大于预热后的陶粒, 这是因为干燥后的陶粒内部仍有部分水分, 预热后陶粒没有多余水分, 且陶粒预热后的有机物部分燃烧以致陶粒料球颜色变黑;干燥后陶粒或者预热后陶粒与烧制后的陶粒对比, 烧制后的陶粒比干燥后陶粒或者预热后陶粒大很多, 说明陶粒的膨胀性能较好且陶粒的强度较大。

高温烧制后的陶粒内部孔隙分布相对均匀, 孔隙小而多, 主要由于随着烧制温度的增加, 陶粒料球表面产生的液相增多, 陶粒料球表面粘度适合, 内部有机物在高温下分解产生气体, 从而从陶粒料球的表面不断的逸出, 形成陶粒内部中空多孔的结构, 从而使得陶粒的堆积密度减少。

另外, 高温情况下, 陶粒表面产生的液相渗入陶粒的孔隙内部, 减少了孔隙的大小, 陶粒的内部开始致密化, 从而使得陶粒的颗粒密度增加。当陶粒的烧制温度超过一定的烧制温度保持时间时, 陶粒料球内部就会形成致密的小孔结构, 同时, 这些小孔会相互串通, 进而形成大的孔隙, 也会导致陶粒的颗粒密度减小。

2 工业化生产和产品品质研究

2.1 主要生产设备和工艺流程

工业化生产公司为镇江句容江苏建华陶粒有限公司, 主要的生产设备和流程如图2所示, 陶粒的生产流程:原料堆放原料配料输出预热料球输送陶粒烧结分离陶粒粒径陶粒出口陶粒堆放。

陶粒的生产设备主要分为:配比称量设备、输送原料配比设备、预热设备、料球输送设备、陶粒烧成设备、分离陶粒粒径设备和陶粒集料出口设备等。

2.2 陶粒产品品质研究

按照《轻集料及其试验方法》 (GB/T17431.2-2010) , 主要检测了生产陶粒的颗粒级配、堆积密度、表观密度、孔隙率、筒压强度、吸水率、软化系数、粒型系数、含泥量及泥块含量、煮沸质量损失、烧失量、硫化物、硫酸盐含量和有机物含量, 结果如表3所示。

3 结语

该文研究了陶粒的中试, 包括生产设备、工艺流程、遇到的问题和解决办法, 研究了陶粒产品外观形貌、孔隙结构和陶粒品质。根据陶粒孔隙结构研究, 质轻高强陶粒的内部孔隙应是孔隙小而多, 这样能够达到陶粒密度和强度的要求。

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