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                更新: 2019-08-07
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                公司基本資料信息
                 
                 摘要:以煤矸石、黏土爲主要原料,以膨脹珍珠岩爲造孔劑,制備陶瓷陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆。研究了原料的配比、燒成制度及膨脹珍珠岩摻量

                對煤矸石燒結陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆性能的影響。試驗結果表明,當煤矸石與黏土的質量比爲7∶3,燒結溫度爲1050℃,膨脹珍珠岩摻量爲80%,保溫時間爲30min時,所制得的陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆性能最優,其劈裂抗拉強度爲3.75MPa,透水系數爲0.355×10-2cm/s。既實現了煤矸石的廢物利

                用,又具有一定的經濟效益。

                關鍵詞:陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆;膨脹珍珠岩;劈裂抗拉強度;透水系數

                中圖分類号:TU522.1+3文獻标識碼:A文章編号:1001-702X(2018)04-0021-03

                Experimentalstudyonsinteredwaterpermeablebrickforcoalganguesintering

                LIZhu,LIUJiale,LIUPeng,JINGQiangshan,ZHAOLin,JIAGuanhua

                (CollegeofArchitectureandCivilEngineering,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China)

                Abstract:Ceramicpermeablebrickwaspreparedbyusingcoalgangueandclayasthemainrawmaterial,andexpanded

                perliteaspore-formingagent.Theeffectsoftheratioofrawmaterials,thefiringsystemandtheamountofexpandedperliteon

                propertiesoftheceramicpermeablebrickswerestudied.Theexperimentalresultsshowthatthebettertechnologicalparametersare

                theratioofcoalgangueandclayto7∶3,thesinteringtemperatureis1050℃,theamountofexpandedperliteis80%andthehold-甯波陶粒闆、甯波預制牆闆 甯波預制樓梯 甯波PC構件


                ingtimeis30minutes.Theobtainedbrickhasthebestperformance,anditssplittingtensilestrengthis3.75MPa,andthewater

                permeabilityis0.355×10-2cm/s.Thesinteredwaterpermeablebrickachievestheuseofcoalganguewaste,butalsohasacertain

                economicbenefits.

                Keywords:permeablebricks,expandedperlite,splittingtensilestrength,waterpermeability

                0引言

                山西是一個煤炭基地,煤矸石是煤炭開采和洗選加工過

                程中産生的固體廢棄物,排放量約占煤礦原煤産量的8%~

                10%[1]。爲解決城市地表硬化的問題,使城市降水更好的排到

                地下,緩解城市的“熱島效應”,及時緩解城市内澇,維護城市生态平衡,環保材料——陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆得到大力發展[2-3]。目前制備陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆的常用的原料有粉煤灰[4]、尾砂[5]、給水污泥[6]、廢棄陶瓷[7-9]等,而本文利用煤矸石制備陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆,廢棄物利用率達到

                70%以上。既可以充分的利用固體廢棄物,又爲陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆的生産


                找到一種廉價的原料。本研究可爲煤矸石的利用提供一個有效的途徑。

                1試驗

                1.1原材料

                (1)煤矸石:山西太原西山礦場的煤矸石,外觀呈灰黑色,将煤矸石采取之後,用球磨機進行粉磨處理,過60目篩,其主要化學成分見表1,熱重分析見圖1。

                圖1煤矸石的熱重分析

                NEWBUILDINGMATERIALS

                ·21·

                -----------------------------------------------------Page1-----------------------------------------------------
                
                李珠,等:煤矸石燒結陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆的試驗研究

                從圖1可以看出,煤矸石在400~800℃之間質量損失嚴

                重。

                (2)黏土:取自信陽師範學院,烘幹後過60目篩,其化學

                成分見表1。

                (3)膨脹珍珠岩:來自信陽市上天梯礦場,粒徑爲10~20目,密度爲80kg/m3,其化學成分見表1。膨脹珍珠岩的主要作

                用是在高溫下融化形成孔洞,與高碳粉煤灰中碳燒失後形成通孔增加透水性。
                甯波陶粒闆、甯波預制牆闆 甯波預制樓梯 甯波PC構件

                表1煤矸石、黏土、膨脹珍珠岩的化學成分%

                項目SiO2Al2O3Fe2O3K2OMgOTiO2CaO燒失量煤矸石39.7119.662.851.130.891.030.53739.81黏土64.4715.506.242.6612.040.840.8335.56膨脹珍珠岩73.147.752.752.151.240.830.562.4

                (4)水:自來水。

                1.2試驗工藝過程

                (1)以煤矸石、黏土爲主要原料制備陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆,首先将煤矸

                石用破碎機進行破碎,烘幹後放入球磨機進行研磨。黏土同樣

                也是烘幹後放在研磨機裏研磨,研磨5min,然後再将2種原料分别過60目篩。

                (2)将原材料按配比進行稱量。

                (3)加入煤矸石與黏土兩者總質量15%的水,将其混合

                均勻後陳化24h。

                (4)将陳化後的原料裝入尺寸爲100mm×100mm×60mm

                的模具中,在20MPa的壓力下成型。

                (5)将制好的陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆坯置于恒溫幹燥箱中,于105℃下進行幹

                時,陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆坯變爲恒重。

                (6)等陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆坯完全幹燥後,放入高溫爐中進行焙燒。

                (7)本實驗的燒制周期爲4~5h。該實驗的溫度曲線爲:

                首先從室溫升至100℃,升溫速率約爲15℃/min,然後再從100℃升至800℃,升溫速率約爲3℃/min,而後以約5℃/min的升溫速率從800℃分别升至實驗方案定制的燒結溫度。燒成溫度分别爲1000、1025、1050、1075℃。達到燒結溫度後,

                保溫30min。

                1.3性能測試

                煤矸石陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆的劈裂抗拉強度、透水系數按照GB/T25993—2010《透水路面陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆和透水路面闆》進行測試,吸水率、密度按照GB9966.2—2001《天然飾面石材試驗方法體積密

                度、真密度、真氣孔率、吸水率》進行測試。

                1.4配合比設計

                試驗過程中保持水料比與成型壓力不變,通過改變煤矸

                石與黏土的質量比(質量比分别爲7∶3、6∶4、5∶5、4∶6、3∶7),在不同燒結溫度(1000、1025、1050、1075℃)下陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆性能的變

                化,來得出最佳的配比。在試驗獲得煤矸石與黏土最佳質量比的基礎上,再進行不同膨脹珍珠岩摻量對陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆性能影響的研究。

                2試驗結果與分析

                2.1煤矸石與黏土質量比對陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆性能的影響

                未摻膨脹珍珠岩時,煤矸石與黏土質量比對陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆性能

                的影響見表2。

                燥,直至陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆坯的質量不再發生變化。經試驗,烘幹時間10h

                表2煤矸石與黏土不同質量比下陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆的性能

                編号

                m(煤矸石)∶

                m(黏土)1000℃
                甯波陶粒闆、甯波預制牆闆 甯波預制樓梯 甯波PC構件

                1h吸水率/%劈裂抗拉強度/MPa透水系數(/×10-2cm/s)1025℃1050℃1075℃1000℃1025℃1050℃1075℃1000℃1025℃1050℃1075℃

                ABCDE
                7∶36∶45∶54∶63∶7
                31.2429.1427.6321.132.492.723.293.820.1690.1580.1530.10228.6827.0925.3619.692.643.033.814.290.1420.1370.1360.09226.5925.4124.2117.383.613.964.764.980.1250.1060.1180.07325.7423.3822.3115.264.754.935.456.290.0840.0830.0860.05323.6821.9218.4212.344.806.236.818.360.0760.0750.0650.036

                由表2可以看出:

                (1)在相同質量比的情況下,随着燒結溫度的升高,陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆的1h吸水率不斷下降,透水系數也不斷下降,劈裂抗拉強

                度不斷提高,特别在1075℃的燒結溫度下表現特别明顯。這

                是因爲在不同的溫度下,煤矸石燒結陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆呈現出不同的形

                态,在低溫階段(1050℃以下)時,陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆體本身沒有發生很明顯

                的收縮,收縮變形較小,而且在低溫階段沒有出現明顯的液

                相;而在1075℃時,1h吸水率、透水系數下降很明顯,這是由

                于在溫度過高時,煤矸石燒結陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆收縮明顯,煤矸石與黏土之間粘結更加密實,使産生的孔洞變小收縮,而且産生較明顯的液相,出現堵孔現象,從而使劈裂抗拉強度上升明顯,孔隙率下降,使得透水降低、吸水率降低。

                (2)在相同的燒結溫度下,随着煤矸石與黏土質量比減小,陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆的1h吸水率、透水系數不斷下降,強度不斷提高。

                ·22·

                新型建築材料2018.4

                -----------------------------------------------------Page2-----------------------------------------------------
                
                這是由于随着黏土含量的增加,煤矸石含量的減少,陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆坯中相對含碳量減少,使得陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆的孔洞減少,透水及吸水率下降,

                而且在D、E兩種配比下,黏土含量比煤矸石的高,呈現出來的趨勢更加明顯。從最初的化學成分也可以看出,黏土中SiO2含量高,随着黏土含量的增加,陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆坯中SiO2相對含量不斷升

                高,燒制成陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆後強度也較高。

                對上述試驗進行綜合考慮,主要結合透水性能以及劈裂

                抗拉強度,在實驗A中煤矸石與黏土質量比爲7∶3的情況下,燒結溫度爲1050℃條件下制備的陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆性能較好,煤矸石燒結陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆的劈裂抗拉強度爲3.29MPa,透水系數爲0.153×10-2cm/s。在燒制過程中充分利用煤矸石中含碳量内燃料的功能,

                并且不會産生污染,同時實現煤矸石廢棄物的綜合利用,變廢爲寶,更加經濟實惠。

                2.2膨脹珍珠岩摻量對陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆性能的影響

                在上述試驗的基礎上,對配方A在燒結溫度爲1050℃

                下進行摻加膨脹珍珠岩試驗,膨脹珍珠岩摻量按占煤矸石與

                黏土總體積的百分比計,試驗結果見表3。

                表3膨脹珍珠岩摻量對陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆性能的影響

                膨脹珍珠岩摻量/%0204060801001201h吸水率/%27.6326.3827.6429.6531.2627.6425.68劈裂抗拉強度/MPa3.293.063.333.463.754.064.74

                甯波陶粒闆、甯波預制牆闆 甯波預制樓梯 甯波PC構件


                由表3可以看出,随着膨脹珍珠岩摻量的增加,劈裂抗拉

                強度基本呈上升的趨勢,分析主要原因是,首先随着珍珠岩摻

                量的增加,在原陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆坯的化學組成成分上SiO2的相對含量得到

                提升,進一步提高陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆的強度,其次膨脹珍珠岩在高溫的狀态下會收縮,甚至出現液相,産生粘結效應,粘結更加緊密,增加了顆粒之間的結合強度,從而提高了緻密度,使得劈裂抗拉強度出現不斷上升的趨勢。

                另外,陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆的透水系數則随着膨脹珍珠岩摻量的增大,

                呈現出先增加後減小的趨勢,當膨脹珍珠岩摻量爲80%時,透水系數達到最大,爲0.355×10-2cm/s。産生這種結果的原因可能是,珍珠岩摻量由0到80%的過程中,由于膨脹珍珠岩

                的摻入,使得陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆坯中有一定量的膨脹珍珠岩存在,而當達到燒結溫度後,珍珠岩會收縮,收縮後會在陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆體内留下孔洞,使陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆體的孔隙率變大,使得吸水率、透水系數變大;其次,由于膨脹珍珠岩的收縮,會與煤矸石本身碳燒失産生的孔洞形成通孔,

                使得透水進一步增加。而膨脹珍珠岩摻量大于80%時,透水

                李珠,等:煤矸石燒結陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆的試驗研究

                系數出現下降的趨勢,分析原因主要是由于,膨脹珍珠岩摻量過多,膨脹珍珠岩的熔融産生明顯液相現象,液相的産生填堵了部分的孔洞,降低了顆粒間,孔洞之間的連通性,因此透水

                系數減小。因此膨脹珍珠岩最佳摻量爲80%,此時劈裂抗拉強度和透水性能均最優,分别爲3.75MPa和0.355×10-2cm/s。

                3結語
                甯波陶粒闆、甯波預制牆闆 甯波預制樓梯 甯波PC構件

                (1)随着黏土含量的增加,陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆的劈裂抗拉強度提高,透水系數和1h吸水率不斷下降。随着燒結溫度的升高,陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆的劈裂抗拉強度提高,透水系數、1h吸水率減小。(2)随着膨脹珍珠岩摻量的增加,陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆的劈裂抗拉強度提高,1h吸水率、透水系數呈現先增大後減小的趨勢,在膨脹珍珠岩摻量爲80%時,劈裂抗拉強度和透水性能均最優。(3)煤矸石陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆較适宜的工藝參數爲:煤矸石與黏土的質量比爲7∶3,燒結溫度1050℃,膨脹珍珠岩摻量80%。此時陶粒闆  矽酸鈣闆 清水闆 水泥纖維闆 GRC|ALC|EPS|FBP輕質隔牆闆的劈裂抗拉強度爲3.75MPa,透水系數爲0.355×10-2cm/s。
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