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宁波陶粒板、宁波预制墙板 宁波预制楼梯 宁波PC构件

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更新: 2019-08-07
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 摘要:以煤矸石、黏土为主要原料,以膨胀珍珠岩为造孔剂,制备陶瓷陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板。研究了原料的配比、烧成制度及膨胀珍珠岩掺量

对煤矸石烧结陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板性能的影响。试验结果表明,当煤矸石与黏土的质量比为7∶3,烧结温度为1050℃,膨胀珍珠岩掺量为80%,保温时间为30min时,所制得的陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板性能最优,其劈裂抗拉强度为3.75MPa,透水系数为0.355×10-2cm/s。既实现了煤矸石的废物利

用,又具有一定的经济效益。

关键词:陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板;膨胀珍珠岩;劈裂抗拉强度;透水系数

中图分类号:TU522.1+3文献标识码:A文章编号: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-宁波陶粒板、宁波预制墙板 宁波预制楼梯 宁波PC构件


ingtimeis30minutes.Theobtainedbrickhasthebestperformance,anditssplittingtensilestrengthis3.75MPa,andthewater

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

economicbenefits.

Keywords:permeablebricks,expandedperlite,splittingtensilestrength,waterpermeability

0引言

山西是一个煤炭基地,煤矸石是煤炭开采和洗选加工过

程中产生的固体废弃物,排放量约占煤矿原煤产量的8%~

10%[1]。为解决城市地表硬化的问题,使城市降水更好的排到

地下,缓解城市的“热岛效应”,及时缓解城市内涝,维护城市生态平衡,环保材料——陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板得到大力发展[2-3]。目前制备陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板的常用的原料有粉煤灰[4]、尾砂[5]、给水污泥[6]、废弃陶瓷[7-9]等,而本文利用煤矸石制备陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板,废弃物利用率达到

70%以上。既可以充分的利用固体废弃物,又为陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板的生产


找到一种廉价的原料。本研究可为煤矸石的利用提供一个有效的途径。

1试验

1.1原材料

(1)煤矸石:山西太原西山矿场的煤矸石,外观呈灰黑色,将煤矸石采取之后,用球磨机进行粉磨处理,过60目筛,其主要化学成分见表1,热重分析见图1。

图1煤矸石的热重分析

NEWBUILDINGMATERIALS

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李珠,等:煤矸石烧结陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板的试验研究

从图1可以看出,煤矸石在400~800℃之间质量损失严

重。

(2)黏土:取自信阳师范学院,烘干后过60目筛,其化学

成分见表1。

(3)膨胀珍珠岩:来自信阳市上天梯矿场,粒径为10~20目,密度为80kg/m3,其化学成分见表1。膨胀珍珠岩的主要作

用是在高温下融化形成孔洞,与高碳粉煤灰中碳烧失后形成通孔增加透水性。
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表1煤矸石、黏土、膨胀珍珠岩的化学成分%

项目SiO2Al2O3Fe2O3K2OMgOTiO2CaO烧失量煤矸石39.7119.662.851.130.891.030.53739.81黏土64.4715.506.242.6612.040.840.8335.56膨胀珍珠岩73.147.752.752.151.240.830.562.4

(4)水:自来水。

1.2试验工艺过程

(1)以煤矸石、黏土为主要原料制备陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板,首先将煤矸

石用破碎机进行破碎,烘干后放入球磨机进行研磨。黏土同样

也是烘干后放在研磨机里研磨,研磨5min,然后再将2种原料分别过60目筛。

(2)将原材料按配比进行称量。

(3)加入煤矸石与黏土两者总质量15%的水,将其混合

均匀后陈化24h。

(4)将陈化后的原料装入尺寸为100mm×100mm×60mm

的模具中,在20MPa的压力下成型。

(5)将制好的陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板坯置于恒温干燥箱中,于105℃下进行干

时,陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板坯变为恒重。

(6)等陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板坯完全干燥后,放入高温炉中进行焙烧。

(7)本实验的烧制周期为4~5h。该实验的温度曲线为:

首先从室温升至100℃,升温速率约为15℃/min,然后再从100℃升至800℃,升温速率约为3℃/min,而后以约5℃/min的升温速率从800℃分别升至实验方案定制的烧结温度。烧成温度分别为1000、1025、1050、1075℃。达到烧结温度后,

保温30min。

1.3性能测试

煤矸石陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板的劈裂抗拉强度、透水系数按照GB/T25993—2010《透水路面陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板和透水路面板》进行测试,吸水率、密度按照GB9966.2—2001《天然饰面石材试验方法体积密

度、真密度、真气孔率、吸水率》进行测试。

1.4配合比设计

试验过程中保持水料比与成型压力不变,通过改变煤矸

石与黏土的质量比(质量比分别为7∶3、6∶4、5∶5、4∶6、3∶7),在不同烧结温度(1000、1025、1050、1075℃)下陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板性能的变

化,来得出最佳的配比。在试验获得煤矸石与黏土最佳质量比的基础上,再进行不同膨胀珍珠岩掺量对陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板性能影响的研究。

2试验结果与分析

2.1煤矸石与黏土质量比对陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板性能的影响

未掺膨胀珍珠岩时,煤矸石与黏土质量比对陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板性能

的影响见表2。

燥,直至陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板坯的质量不再发生变化。经试验,烘干时间10h

表2煤矸石与黏土不同质量比下陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板的性能

编号

m(煤矸石)∶

m(黏土)1000℃
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1h吸水率/%劈裂抗拉强度/MPa透水系数(/×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)在相同质量比的情况下,随着烧结温度的升高,陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板的1h吸水率不断下降,透水系数也不断下降,劈裂抗拉强

度不断提高,特别在1075℃的烧结温度下表现特别明显。这

是因为在不同的温度下,煤矸石烧结陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板呈现出不同的形

态,在低温阶段(1050℃以下)时,陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板体本身没有发生很明显

的收缩,收缩变形较小,而且在低温阶段没有出现明显的液

相;而在1075℃时,1h吸水率、透水系数下降很明显,这是由

于在温度过高时,煤矸石烧结陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板收缩明显,煤矸石与黏土之间粘结更加密实,使产生的孔洞变小收缩,而且产生较明显的液相,出现堵孔现象,从而使劈裂抗拉强度上升明显,孔隙率下降,使得透水降低、吸水率降低。

(2)在相同的烧结温度下,随着煤矸石与黏土质量比减小,陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板的1h吸水率、透水系数不断下降,强度不断提高。

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新型建筑材料2018.4

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这是由于随着黏土含量的增加,煤矸石含量的减少,陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板坯中相对含碳量减少,使得陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板的孔洞减少,透水及吸水率下降,

而且在D、E两种配比下,黏土含量比煤矸石的高,呈现出来的趋势更加明显。从最初的化学成分也可以看出,黏土中SiO2含量高,随着黏土含量的增加,陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板坯中SiO2相对含量不断升

高,烧制成陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板后强度也较高。

对上述试验进行综合考虑,主要结合透水性能以及劈裂

抗拉强度,在实验A中煤矸石与黏土质量比为7∶3的情况下,烧结温度为1050℃条件下制备的陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板性能较好,煤矸石烧结陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板的劈裂抗拉强度为3.29MPa,透水系数为0.153×10-2cm/s。在烧制过程中充分利用煤矸石中含碳量内燃料的功能,

并且不会产生污染,同时实现煤矸石废弃物的综合利用,变废为宝,更加经济实惠。

2.2膨胀珍珠岩掺量对陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板性能的影响

在上述试验的基础上,对配方A在烧结温度为1050℃

下进行掺加膨胀珍珠岩试验,膨胀珍珠岩掺量按占煤矸石与

黏土总体积的百分比计,试验结果见表3。

表3膨胀珍珠岩掺量对陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板性能的影响

膨胀珍珠岩掺量/%0204060801001201h吸水率/%27.6326.3827.6429.6531.2627.6425.68劈裂抗拉强度/MPa3.293.063.333.463.754.064.74

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由表3可以看出,随着膨胀珍珠岩掺量的增加,劈裂抗拉

强度基本呈上升的趋势,分析主要原因是,首先随着珍珠岩掺

量的增加,在原陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板坯的化学组成成分上SiO2的相对含量得到

提升,进一步提高陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板的强度,其次膨胀珍珠岩在高温的状态下会收缩,甚至出现液相,产生粘结效应,粘结更加紧密,增加了颗粒之间的结合强度,从而提高了致密度,使得劈裂抗拉强度出现不断上升的趋势。

另外,陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板的透水系数则随着膨胀珍珠岩掺量的增大,

呈现出先增加后减小的趋势,当膨胀珍珠岩掺量为80%时,透水系数达到最大,为0.355×10-2cm/s。产生这种结果的原因可能是,珍珠岩掺量由0到80%的过程中,由于膨胀珍珠岩

的掺入,使得陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板坯中有一定量的膨胀珍珠岩存在,而当达到烧结温度后,珍珠岩会收缩,收缩后会在陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板体内留下孔洞,使陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板体的孔隙率变大,使得吸水率、透水系数变大;其次,由于膨胀珍珠岩的收缩,会与煤矸石本身碳烧失产生的孔洞形成通孔,

使得透水进一步增加。而膨胀珍珠岩掺量大于80%时,透水

李珠,等:煤矸石烧结陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板的试验研究

系数出现下降的趋势,分析原因主要是由于,膨胀珍珠岩掺量过多,膨胀珍珠岩的熔融产生明显液相现象,液相的产生填堵了部分的孔洞,降低了颗粒间,孔洞之间的连通性,因此透水

系数减小。因此膨胀珍珠岩最佳掺量为80%,此时劈裂抗拉强度和透水性能均最优,分别为3.75MPa和0.355×10-2cm/s。

3结语
宁波陶粒板、宁波预制墙板 宁波预制楼梯 宁波PC构件

(1)随着黏土含量的增加,陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板的劈裂抗拉强度提高,透水系数和1h吸水率不断下降。随着烧结温度的升高,陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板的劈裂抗拉强度提高,透水系数、1h吸水率减小。(2)随着膨胀珍珠岩掺量的增加,陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板的劈裂抗拉强度提高,1h吸水率、透水系数呈现先增大后减小的趋势,在膨胀珍珠岩掺量为80%时,劈裂抗拉强度和透水性能均最优。(3)煤矸石陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板较适宜的工艺参数为:煤矸石与黏土的质量比为7∶3,烧结温度1050℃,膨胀珍珠岩掺量80%。此时陶粒板  硅酸钙板 清水板 水泥纤维板 GRC|ALC|EPS|FBP轻质隔墙板的劈裂抗拉强度为3.75MPa,透水系数为0.355×10-2cm/s。
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