陶粒及廢渣混凝土墻板的研究開發(fā)
2005-08-25 00:00
90 年代以來，隨著國家對墻體材料要求的日益提高，節(jié)能型新型墻體材料出現(xiàn)了良好的發(fā)展勢頭。在各類輕質(zhì)墻體材料及其制品中，輕集料及其制品以其獨特的性能，良好的經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能效果，以及很強(qiáng)的適應(yīng)性等綜合優(yōu)勢，已成為建筑節(jié)能墻體材料的主導(dǎo)性產(chǎn)品，被廣泛采用。
目前我國一些地區(qū)采用的輕質(zhì)隔墻板在性能、成本和節(jié)能等方面的指標(biāo)相差較大，難以同時滿足性能與可持續(xù)發(fā)展的要求，為了取長補(bǔ)短，我們采用當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的粘土陶粒和多種工業(yè)廢渣研制出性能優(yōu)良的陶粒及工業(yè)廢渣混凝土墻板，其廢渣摻量可達(dá)60 %左右，降低了生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)與社會效益顯著，符合國家資源綜合利用和節(jié)能環(huán)保的政策要求。
1 研究方案
本研究以制得高強(qiáng)度、低成本，具有良好長期耐久性為目的節(jié)能型墻板，具體措施如下:
a. 陶粒及其工業(yè)廢渣墻板的強(qiáng)度取決于它自身的粒型、孔結(jié)構(gòu)和孔隙率與膠結(jié)料的結(jié)合強(qiáng)度。為了獲得高強(qiáng)，并提高其熱工性能，采用多孔結(jié)構(gòu)輕質(zhì)高強(qiáng)骨料配制墻板的最佳材料，陶粒即為首選材料。
b. 為了滿足輕質(zhì)高強(qiáng)，達(dá)到良好的集料級配，降低材料成本，選用與此相適應(yīng)的工業(yè)爐渣做輕細(xì)集料是較為理想的材料，由于工業(yè)爐渣同屬多孔結(jié)構(gòu)，具有一定的顆粒強(qiáng)度和較低的松散絕干密度，處理后的顆粒級配較理想。
c. 同時為了達(dá)到材料的致密性，滿足拌合物成型工藝要求，代替部分水泥的目的，方案采用具有一定活性，可起到增強(qiáng)效果的粉煤灰做摻料，另外，膨脹珍珠巖作為保溫材料，摻入墻板中還可降低材料單位質(zhì)量。
2 試驗研究
2. 1 原材料及性能
a. 陶粒：研究采用甘肅廣廈新型建材有限責(zé)任公司生產(chǎn)的粘土陶粒，其性能指標(biāo)見表1。
b. 爐渣：爐渣為工業(yè)鏈條爐爐渣，密度為800～850kg/m3，燒失量為20%～25% ，顆粒為破碎至10mm以下自然級配渣。
c. 粉煤灰：蘭州西固熱電廠Ⅱ級灰。
d. 輕骨料：密度60～70 kg/m3，優(yōu)等品。
e. 水泥：采用525 # 普通硅酸鹽水泥。
2. 2 試驗過程及方法
a. 試件制備。采用10cm×10cm×10cm和4cm×4cm×16cm兩種試件，人工拌料，混合料為干硬性物料，入模后人工搗實微振，待表面出漿即可，室溫靜止24 h ，脫模后置標(biāo)養(yǎng)室養(yǎng)護(hù)28 d ，進(jìn)行強(qiáng)度測試。
b. 試驗結(jié)果，見表2。
上述結(jié)果中看出3、4、5、8、9 陶粒及廢渣混凝土強(qiáng)度很高，分析原因，主要與配料中爐渣和珍珠巖的摻量多少有關(guān)，尤其高含碳量的爐渣對混凝土強(qiáng)度影響最為顯著。收縮性能是制品的重要指標(biāo)，測試結(jié)果表明，收縮值均很低而且較穩(wěn)定，這與輕骨料的顆粒特性和混凝土強(qiáng)度有關(guān)。
3 生產(chǎn)工藝試驗
3. 1 生產(chǎn)工藝
采用擠壓成型機(jī)進(jìn)行陶粒及工業(yè)廢渣墻板試生產(chǎn)。該工藝是將料斗內(nèi)的拌和料定量輸送到螺旋絞刀的成型腔內(nèi)，通過絞刀旋轉(zhuǎn)和振動擠壓的反推力，使成型機(jī)向反方向運行，墻板在混凝土臺座上被擠壓成一長帶，經(jīng)養(yǎng)護(hù)，用切割機(jī)切割成所需長度的隔墻板，工藝流程如下。
4 結(jié)果分析
根據(jù)上述研究結(jié)果，進(jìn)行了墻板工藝過程的試驗，其目的在于研究廢渣摻量對混凝土拌和料、成型工藝性能、力學(xué)性能和密度等方面的影響，生產(chǎn)工藝試驗結(jié)果見表3。
從表3 結(jié)果看出，陶粒工業(yè)廢渣擠出板的力學(xué)強(qiáng)度高，但密度較大，這與擠出成型特性有關(guān)，由于擠出成型不同于各類注模和加壓成型工藝，而它是通過螺旋擠壓與振動共同工作成型，使得半干物料的密實性很高，相同密度的拌和物擠壓振動成型的混凝土制品密度高于其他方式成型的密度，這在試驗中已證實了這一點，然而這種成型方式對物料界面粘結(jié)力和強(qiáng)度都是非常有利的，但不同輕骨料的存在并不能在同一條件下發(fā)揮其特性，由于工業(yè)廢渣等輕集料的強(qiáng)度較低，在上述成型條件下由相當(dāng)部分輕骨料已被壓碎或破壞，成為細(xì)集料而增大，提高了密實度，增加了材料用量，密度也相應(yīng)提高。另外，擠出板的孔結(jié)構(gòu)設(shè)計不夠合理也是造成密度較大的原因之一，由于機(jī)械設(shè)計的圓孔為6孔，孔與孔之間的肋過厚，達(dá)35mm～40mm ，所以也增加了單位面積的質(zhì)量，作為內(nèi)隔墻板，其板厚也偏厚。
陶粒及工業(yè)廢渣混凝土墻板通過對機(jī)械傳動與孔結(jié)構(gòu)的改變，選擇低密度的高效保溫材料等措施，使材料密度達(dá)到60kg/m2左右，是完全可能的，在不影響其他性能指標(biāo)的前提下，保溫性能會明顯提高。
5 結(jié)論
a. 利用當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的陶粒和大量工業(yè)廢渣作主要材料生產(chǎn)輕質(zhì)高強(qiáng)隔墻板在技術(shù)上是完全可行的。
b. 陶粒及工業(yè)廢渣墻板生產(chǎn)可節(jié)能利廢，可享受國家減免稅政策，可大幅降低產(chǎn)品成本。經(jīng)濟(jì)效益與社會效益相當(dāng)可觀。
c. 通過研究，與同類輕質(zhì)隔墻板相比，強(qiáng)度高、收縮小，性能穩(wěn)定、耐久性好，成本降低30%以上，有很好的推廣前景。
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