硼泥陶粒及其混凝土的試驗研究
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、保溫的硼泥陶粒及配制LC30 硼泥陶?；炷恋脑囼?。試驗說明，利用硼泥陶粒可以配制出LC30 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，可用于地熱、砌塊、隔墻板等。為了擴大硼泥陶粒的應用范圍，還進行了LC30硼泥陶粒混凝土的試配并獲成功。
一、硼泥陶粒的研制試驗
1 、原材料
硼泥選用遼陽市冶建化工廠生產(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)劑選用朝陽市建平一帶的膨潤土（或遼陽市蘭家地區(qū)的紅土），膨潤土粒徑較細，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度。摻和料選用粉煤灰，取自遼陽市第二熱電廠，粉煤灰中一定的含碳量對硼泥陶粒的生產(chǎn)是有益的，可作為內(nèi)燃料。
膨脹劑用多種無機材料和有機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 、配方設計
獲得膨脹良好的多孔性陶粒必須具備兩個條件：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”，而是一直強烈的逸出；膨脹過程是膨脹氣體一直強烈逸出與適宜黏度液相相對抑制氣體逸出的動態(tài)平衡過程。
試驗采用的配合比為：廢渣硼泥60%～80%，膨潤土（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)適當處理，粒徑小于1mm且小于80目的含量超過80%，按配方設計的比例稱取后進行充分拌合。
(2)搖盤機造粒。將拌合物送入搖盤機，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)窯進行焙燒。焙燒過程中邊加水邊進行底吹，并調(diào)整火焰，使球燒至正火，達到800～1200℃左右。過25 分鐘燒結(jié)完成，此時陶粒初步成型，從窯口可看到陶粒光亮的固溶體，此時進入膨化階段。當固熔體接近出窯口2m 處時，助燃器噴射煤粉，煤粉劇烈燃燒，溫度可達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
依據(jù)GB2842 — 81 檢測硼泥陶粒各項技術(shù)性能指標，檢測結(jié)果合格。
二、硼泥陶粒的生產(chǎn)及LC30 陶?；炷猎囼?/B>
1 、硼泥陶粒的生產(chǎn)試驗
在遼陽市昌明墻體材料廠進行了生產(chǎn)試驗。生產(chǎn)試驗原材料及配方與研制試驗相同，按工廠生產(chǎn)工藝進行生產(chǎn)。原材料按配方比例稱取后，充分拌合后加水攪拌均勻，機械擠壓造粒后，預熱烘干煅燒膨化，出窯冷卻篩選裝袋，產(chǎn)品性能檢測見表1。
2、LC30 硼泥陶?；炷僚渲圃囼?/B>
原材料包括，遼陽小屯水泥廠千山牌P.O.42.5級普通硅酸鹽水泥，燈塔昌明建材廠生產(chǎn)的硼泥陶粒，遼陽太子河的河砂，遼陽一熱電廠優(yōu)質(zhì)級磨細粉煤灰，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性。
3 、試驗結(jié)果分析
(1)硼泥陶粒的生產(chǎn)試驗結(jié)果分析
從硼泥陶粒的生產(chǎn)試驗結(jié)果可以看出，通過技術(shù)手段可以配制出各種級配硼泥陶粒，而且堆積密度與相同級別的粉煤灰陶粒、黏土陶粒、頁巖陶粒相接近，筒壓強度高于黏土陶粒和頁巖陶粒。另外，硼泥陶粒的吸水率、抗凍性、安定性等指標均優(yōu)于其它陶粒。
(2)LC30硼泥陶?；炷僚渲圃囼灥慕Y(jié)果分析
從強度試驗結(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計，完全可以配制出LC30 及以上強度等級的硼泥陶粒輕骨料混凝土。
粉煤灰對混凝土早期抗壓強度影響較為顯著，且摻量與混凝土3 天、7 天抗壓強度呈反比關系，三組摻20%粉煤灰的混凝土，其3d抗壓強度均較低。當摻量在0～20% 范圍內(nèi)時，在各齡期，粉煤灰摻量越大，混凝土抗壓強度越低，粉煤灰摻量為20% 時，3天、7 天、28 天強度分別達5.7、11.7、27.5MPa。
減水劑摻量越大，混凝土早期抗壓強度越低（3 天，7 天較為明顯），而后期（28 天）強度差別則不大?；炷梁笃趶姸戎饕伤冶葲Q定，過多地摻入高效減水劑并不能成比例地減少混凝土單位用水量，且對強度影響差別并不大。
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)高強的硼泥陶粒，且各項指標均符合國家標準。
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度呈下降趨勢，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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