硼泥陶粒及其混凝土的試驗(yàn)研究
2006-05-25 00:00
摘 要：介紹用工業(yè)廢渣硼泥作主要原料，摻一定比例的膨脹劑，生產(chǎn)輕質(zhì)、高強(qiáng)、保溫的硼泥陶粒及配制LC30 硼泥陶粒混凝土的試驗(yàn)。試驗(yàn)說明，利用硼泥陶?？梢耘渲瞥鯨C30 輕骨料混凝土。
硼泥是冶建化工廠從硼鎂礦石中提取硼砂后排出廢棄物。作者以硼泥作為主要原料，加入少量粉煤灰、膨潤(rùn)土、膨脹劑等，通過配料造粒、焙燒等工藝過程，制成一種新型人造輕骨料——硼泥陶粒。該種陶粒具有良好的保溫和隔聲效果、較好的和易性以及與水泥膠凝材料的結(jié)合性，可用于地?zé)帷⑵鰤K、隔墻板等。為了擴(kuò)大硼泥陶粒的應(yīng)用范圍，還進(jìn)行了LC30硼泥陶?；炷恋脑嚺洳@成功。
一、硼泥陶粒的研制試驗(yàn)
1 、原材料
硼泥選用遼陽(yáng)市冶建化工廠生產(chǎn)硼砂后的廢渣，除去雜物、碎塊。硼泥的含水率為30%，呈棕褐色泥狀，具有可塑性，烘干后為塊狀，碾壓后成粉狀，0.08mm 方孔篩篩余8‰，比表面積3850cm2/g，密度2.9g/cm3。
粘結(jié)劑選用朝陽(yáng)市建平一帶的膨潤(rùn)土（或遼陽(yáng)市蘭家地區(qū)的紅土），膨潤(rùn)土粒徑較細(xì)，呈灰白色。摻入少許粘結(jié)劑可增加拌合料的塑性，以利于造粒和提高生料球的強(qiáng)度。摻和料選用粉煤灰，取自遼陽(yáng)市第二熱電廠，粉煤灰中一定的含碳量對(duì)硼泥陶粒的生產(chǎn)是有益的，可作為內(nèi)燃料。
膨脹劑用多種無機(jī)材料和有機(jī)材料按一定比例配制而成，經(jīng)粉磨形成礦粉，主要作用是在燒結(jié)過程中使陶粒膨化，形成封閉多孔陶粒。摻加一定量的鋸末效果更佳。
2 、配方設(shè)計(jì)
獲得膨脹良好的多孔性陶粒必須具備兩個(gè)條件：在膨脹溫度范圍內(nèi)膨脹的氣體并非是“被適宜黏度的液相所包圍”，而是一直強(qiáng)烈的逸出；膨脹過程是膨脹氣體一直強(qiáng)烈逸出與適宜黏度液相相對(duì)抑制氣體逸出的動(dòng)態(tài)平衡過程。
試驗(yàn)采用的配合比為：廢渣硼泥60%～80%，膨潤(rùn)土（或紅土）3%～5%，粉煤灰10%～20%，膨脹劑3%～10%，少量飲用水。
3 、原料配制、造粒、焙燒與膨化
(1)原料配制。將各種原料經(jīng)適當(dāng)處理，粒徑小于1mm且小于80目的含量超過80%，按配方設(shè)計(jì)的比例稱取后進(jìn)行充分拌合。
(2)搖盤機(jī)造粒。將拌合物送入搖盤機(jī)，搖制成球，粒徑不大于40mm。
(3)焙燒與膨化。原材料經(jīng)混合成球后，即可送入回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行焙燒。焙燒過程中邊加水邊進(jìn)行底吹，并調(diào)整火焰，使球燒至正火，達(dá)到800～1200℃左右。過25 分鐘燒結(jié)完成，此時(shí)陶粒初步成型，從窯口可看到陶粒光亮的固溶體，此時(shí)進(jìn)入膨化階段。當(dāng)固熔體接近出窯口2m 處時(shí)，助燃器噴射煤粉，煤粉劇烈燃燒，溫度可達(dá)1250～1500℃，并產(chǎn)生高溫、高壓環(huán)境，固熔體開始膨化，5～6分鐘后出窯冷卻形成輕質(zhì)、多孔的球狀骨料。
4 、硼泥陶粒性能指標(biāo)
依據(jù)GB2842 — 81 檢測(cè)硼泥陶粒各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)，檢測(cè)結(jié)果合格。
二、硼泥陶粒的生產(chǎn)及LC30 陶粒混凝土試驗(yàn)
1 、硼泥陶粒的生產(chǎn)試驗(yàn)
在遼陽(yáng)市昌明墻體材料廠進(jìn)行了生產(chǎn)試驗(yàn)。生產(chǎn)試驗(yàn)原材料及配方與研制試驗(yàn)相同，按工廠生產(chǎn)工藝進(jìn)行生產(chǎn)。原材料按配方比例稱取后，充分拌合后加水?dāng)嚢杈鶆颍瑱C(jī)械擠壓造粒后，預(yù)熱烘干煅燒膨化，出窯冷卻篩選裝袋，產(chǎn)品性能檢測(cè)見表1。
2、LC30 硼泥陶粒混凝土配制試驗(yàn)
原材料包括，遼陽(yáng)小屯水泥廠千山牌P.O.42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，燈塔昌明建材廠生產(chǎn)的硼泥陶粒，遼陽(yáng)太子河的河砂，遼陽(yáng)一熱電廠優(yōu)質(zhì)級(jí)磨細(xì)粉煤灰，鞍山三合外加劑廠UNF — 5 型高效減水劑，自來水。
在配制過程中摻入一定量的粉煤灰，目的是增強(qiáng)混凝土拌和料中砂漿的保水性，使新拌陶?；炷琉ぞ坌粤己?、不泌水；摻入一定量的高效減水劑，改善了陶粒混凝土的流動(dòng)性。
3 、試驗(yàn)結(jié)果分析
(1)硼泥陶粒的生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果分析
從硼泥陶粒的生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果可以看出，通過技術(shù)手段可以配制出各種級(jí)配硼泥陶粒，而且堆積密度與相同級(jí)別的粉煤灰陶粒、黏土陶粒、頁(yè)巖陶粒相接近，筒壓強(qiáng)度高于黏土陶粒和頁(yè)巖陶粒。另外，硼泥陶粒的吸水率、抗凍性、安定性等指標(biāo)均優(yōu)于其它陶粒。
(2)LC30硼泥陶?；炷僚渲圃囼?yàn)的結(jié)果分析
從強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果可以看出：
采用硼泥陶粒、粉煤灰及高效減水劑，通過合理的配合比設(shè)計(jì)，完全可以配制出LC30 及以上強(qiáng)度等級(jí)的硼泥陶粒輕骨料混凝土。
粉煤灰對(duì)混凝土早期抗壓強(qiáng)度影響較為顯著，且摻量與混凝土3 天、7 天抗壓強(qiáng)度呈反比關(guān)系，三組摻20%粉煤灰的混凝土，其3d抗壓強(qiáng)度均較低。當(dāng)摻量在0～20% 范圍內(nèi)時(shí)，在各齡期，粉煤灰摻量越大，混凝土抗壓強(qiáng)度越低，粉煤灰摻量為20% 時(shí)，3天、7 天、28 天強(qiáng)度分別達(dá)5.7、11.7、27.5MPa。
減水劑摻量越大，混凝土早期抗壓強(qiáng)度越低（3 天，7 天較為明顯），而后期（28 天）強(qiáng)度差別則不大。混凝土后期強(qiáng)度主要由水灰比決定，過多地?fù)饺敫咝p水劑并不能成比例地減少混凝土單位用水量，且對(duì)強(qiáng)度影響差別并不大。
三、結(jié)論
1 、利用工業(yè)廢渣硼泥作主要原料，摻一定比例的膨脹劑可以生產(chǎn)出輕質(zhì)高強(qiáng)的硼泥陶粒，且各項(xiàng)指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
2 、利用硼泥陶粒，摻入一定量的粉煤灰和高效減水劑，可以配制出LC30 輕骨料混凝土。
3 、隨粉煤灰摻量的增加，硼泥陶粒輕骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)，存在最佳摻量（15%左右）。
4 、高效減水劑摻量的增加，并不能成比例地減少硼泥陶粒輕骨料混凝土單位用水量。
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