工业废渣混凝土多孔砖的生产技术.pdf
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1、轩 建巍 全 国 中 文 核 心 期 刊 工业废渣混凝土多孔砖的生产技术 刘 苏 文 ( 扬州市通源机械产 品有限公司, 江苏 扬州2 2 5 0 0 2 ) 摘 要 : 工业废渣混凝土多孔砖是以粉煤灰、 炉渣及其它废渣、 水泥、 各种轻集料、 外加剂等, 拌合压制而成, 其中, 粉煤灰和各种 废渣掺 量不低 于 7 0 , 具有节约资源, 降低成 本、 方便运输和使用 的优 点。 介绍该类产 品的原材料配制技术与处理要求、 工艺流程与 生产操 作控制等 。 关键词 : 工业废渣; 混凝土多孔砖; 生产 中图分类号 : T U 5 2 2 1 文献标识码 : B 文章编号 : 1 0 0 1
2、7 0 2 X( 2 0 1 0 ) 0 7 0 0 4 7 0 4 Pr oduc t i o n t ec h ni qu e o f p er f or a t e d c o nc r e t e br i ck wi t h i ndu s t r i a l was t e s L 1 U Su we n ( Ya n g z h o u To n g y ua n Ma c h i n e r y Pr o d u c t s Co L t d , Ya n g z h o u 2 2 5 00 2 , J i a n g s u, C hi n a ) 城市化进程的飞速建设使得
3、建筑废渣快速增长, 工业文明 的发展不但带来化工废渣排放量空前增加, 同时也使能源、 资 源和环境的矛盾日 益突出。如何改变“ 垃圾包围城市” 的社会 与生态困 扰,实现发展循环经济建设的战略是当前一个迫切 需要解决的问题。 将废弃物进行再生加工后,在建筑材料生产中予以综合 利用, 积极推广应用工业废渣生产新型墙材, 做到变废为宝, 化害为利, 真正实现城市垃圾的资源化、 无害化处理, 使墙体 材料发展进入良 性的自 我循环机制_l _ 。 l 原材料的技术要求 1 1 水 泥 水泥既是胶结料, 也是粉煤灰和炉渣的活性激化剂。 水泥 呈碱性, 可以腐蚀粉煤灰的玻璃体, 使其表面变粗糙, 易于和
4、 其它活性激发剂反应, 从而提高其活性。 在通用的六大品种水 泥中, 硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥熟料含量高, 因本工艺大 量掺用炉渣和粉煤灰,熟料含量高的水泥有利于激发粉煤灰 和炉渣的活性, 有利于提高混凝土多孔砖强度。 尽量避免使用 粉煤灰水泥、 矿渣水泥、 复合水泥等掺合料较多的水泥品种。 1 2 砂 废渣混凝土多孔砖在生产承重型产品时,要使用少量的 砂子, 砂的含泥量( 即粒径小于0 0 8 m m的尘屑、 淤泥和黏土 收稿 日期 : 2 0 1 0 0 6 0 7 作者简介 : 刘苏文, 男, 1 9 7 4年生 , 江苏扬州人 , 工程师。地址: 江苏扬 州市广陵区新兴巷 7 - 2
5、 0 5 , 电话 : 1 3 8 1 5 8 0 5 8 4 6 。 的总含量) 应小于3 , 泥块含量( 即原颗粒大于 1 2 5 m m经水 洗、 手压后可破碎成小于0 6 3 m m的颗粒) 小于0 5 。 1 _ 3 粉煤灰 粉煤灰要符合G B l 5 9 6 9 1 用于水泥和混凝土中的粉 煤灰 的规定, 4 5 Ix m筛筛余不大于6 0 , 对含水率不作规定。 粉煤灰、 炉渣要严格控制含炭量, 粉煤灰中的炭质吸水量大, 不但使混凝土多孔砖的抗冻性下降,还会影响废渣的活性激 发。 粉煤灰的粒度要有级配, 3 0 m以上的细灰含量应不小于 1 0 。 1 4炉 渣 炉渣的主要化学成
6、分为S i 、 A l 、 F e 、 C a 、 M g 等的氧化物, 其 物理特征是多孔性颗粒。 化学成分: S i O 4 4 4 8 、 C a O 1 8 一2 5 、 A 1 2 0 3 2 一 1 2 5 、 M g O 1 1 一 1 5 7 ,烧失量不大于 1 5 。炉渣的物理性质: 表观密度 7 5 0 8 5 0 k g m , , 颗粒密度 1 0 5 0 1 1 0 0 k g m , 吸水率 1 0 1 2 , 相对密度2 0 2 4 。 其颗粒 级配要求见表 1 。 表 1 炉渣 的颗粒级配要求 1 5 磷石膏 磷石膏是磷肥工业的固体废弃物, 湿法磷酸生产工艺通
7、过硫酸分解磷矿粉生成萃取料浆, 然后过滤洗涤制得磷酸, 过滤洗涤中同时产生磷石膏废弃物。磷石膏呈粉末状, 颗粒 直径 5 1 5 0 Ix m, 成分与天然二水石膏相似, 以C a S 0 4 2 H 0 为主,含量一般达 7 0 左右。次要组分随矿石来源不同而 N E W BUl L DI NG M ATE R I AL 5 4 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 刘苏文: 工业废渣混凝土多孔砖的生产技术 异,一般含有岩石组分、 C a 和M g 的磷酸盐、碳酸盐及硅酸 盐。 相对密度为2 2 2 2 3 7 , 密度为0 7 3 3 0 8 8 0 m 。
8、可以取 代天然石膏或熟石膏, 配合电石渣, 共同激发粉煤灰或炉渣 的活性。 1 6 电石 渣 电 石渣是用电石( C a C ) 制取乙炔时产生的废渣, 成分和 性质与消石灰相似, C a ( 0 H ) : 含量通常达6 0 一 8 0 , 可取代 石灰用作粉煤灰及炉渣的活化剂, 有利于降低成本。电石渣 的含水率很高, 需经沉淀浓缩才能利用。其化学组成见表2 。 表 2电石渣的化学组成 1 7 废砖粉 废砖粉可以作为粉煤灰活化的晶种, 诱导粉煤灰活性激 发嘲 。 废砖粉可以选用黏土砖窑出窑时产生的废砖粉, 也可以 用废砖粉磨, 粉磨细度 1 0 0 2 0 0目。 2 工艺技术原理 2 1
9、工业废渣活性 废渣混凝土多孔砖的技术核 13 是利用和提高粉煤灰、 炉 渣的活性。两者都是以S i O : 和A 1 0 为主要成分的硅铝质材 料, 可以用相同的方法来利用和提高活性。 2 2 活性原理 粉煤灰和炉渣的主要活性反应, 是与水泥熟料水化生成 的C a ( O H ) 反应生成硅酸钙结晶( x C a O S i 0 2 n H 0 ) , 反应过 程如下: S i O #C a ( O H ) 2 + ( n ) H 2 0 C a 0 S i 0 2 n H 2 0 除上述反应外, 粉煤灰和炉渣还与其它水化产物进行一 系列复杂的二次反应,生成水化硅酸钙和水化铝酸钙结晶。 其反应
10、过程如下: ( 1 5 - 2 0 ) C a O S i 0 2 a q + S i O f - * ( 0 8 - 1 5 ) C a O S i 0 2 a q 3 Ca 0 Al 2 0 3 6 H2 0+ S i O2 + mH2 0+ C a 0 S i O 2 mH2 0+ , C a O A 1 2 0 3 H 2 0 2 , y 3 ) A 1 2 0 # XC a ( O H ) 2 + n il2 O - + XC a O A 1 2 0 3 n H 2 0 3 ) 3 C a ( O H ) 2 + A l 2 0 3 + 2 S i O 2 + n il 2 O 3
11、C a O A 1 2 0 3 2 S i 0 2 n H 2 0 上述反应的水化产物与水泥熟料的水化产物基本相同, 因此, 粉煤灰和炉渣的水化性能和水泥是一致的, 故粉煤灰和 炉渣在活性充分发挥条件下, 可起到与水泥相同的胶凝作用。 2 3 工业废渣水化反应影响因素 2 3 1 反应 温度 温度越高, 反应进行得越快, 反应程度越充分, 反应生成 4 8 新型建筑材料 2 0 1 0 7 物也越多。 2 3 2表面形 态 废渣颗粒表面越粗糙、 越疏松, 其它成分就越容易进入废 渣内部与其发生反应。 2 3 3 比表面 积 比表面积越大, 粉煤灰和炉渣与其它成分接触面积越大, 反应就越彻底,
12、生成的水化产物也就越多。 2 3 4碱 性环境 碱可以腐蚀废渣颗粒表面, 使其表面变得粗糙和疏松, 促 进废渣和其它成分的反应。 2 4 工 艺设计 工业废渣混凝土多孔砖工艺措施都是围绕上面4 个因素 展开的。 2 4 I 提 高物 料反应 温度措 施 ( 1 ) 湿热养护。 混凝土多孔砖成型后采用蒸汽加热养护或 太阳能加热养护,使制品在湿热养护环境里加快水化反应速 度, 提高 I = 业废渣的活化反应速度。 ( 2 ) 利用生石灰的水化热。 因生石灰水化时放出大量热量, 有利于提高拌合物温度, 改善 反应的热环境。 ( 3 ) 使用热水。 在配料时使用热水, 提高物料的 初始温度, 缩短废渣
13、的激活时间。 2 4 2增加 比表 面积措 施 ( 1 ) 轮碾粉碎和磨细。 为增加废渣颗粒表面积, 对部分粉 煤灰进行磨细, 即物理活化措施。 ( 2 ) 选用细粉煤灰。 在配料 时选用少量细粉煤灰,特别是 8 0 m以下细颗粒较多的粉 煤灰。 2 4 3 改善表 面特征 措施 ( 1 ) 加入高效活化剂。 高效活化剂可以使粉煤灰和炉渣玻 璃体致密结构被破坏, 表面变得粗糙, 呈绒球状, 其它物料就 能较容易渗入玻璃体内部, 使S i O 和A 1 0 溶出, 与C a ( O H ) 更充分地反应, 对提高混凝土多孔砖的强度有利。 ( 2 ) 加入活 化促进剂。与高效活化剂配合使用, 可提
14、高高效活化剂的活 化效果。 经扫描电镜观察, 加入活化剂后废渣表面粗糙度明 显增大。 2 4 4 提 高碱 性环 境 ( 1 ) 掺入水泥、 石灰, 除发挥胶凝作用外, 还水化生成大量 C a ( O H ) , 为废渣活化提供良好的反应环境。( 2 ) 加入废碱液。 废渣液的主要成分是C a C l : , 具有早强作用, 可以弥补废渣混 凝土多孔砖早期强度低的不足, C a C 1 : 能与水泥中的铝酸钙作 用生成不溶性的水化氯铝酸钙,并与硅酸钙水化析出的氢氧 化钙作用生成氧氯化钙, 这些结晶的形成, 提高了固化体系的 胶凝性, 可促进物料形成高强骨架, 有助于水泥石结构形成。 另外, 还
15、可以加入其它的含碱废液如造纸废液、 电镀废液、 印 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 刘苏文: _ T - ,_ lk 废渣混凝土多孔砖的生产技术 染废液等l 3 1 , 为反应体系提供碱性物质, 促进废渣的水化反应。 3 配合比设计 3 1 水 泥 水泥的合适用量为5 1 5 , 其中, 承重混凝土多孔砖不 能低于 1 0 , 非承重混凝土多孔砖不能低十 5 , 保温隔热节 能型混凝土多孑 L 砖因大量使用没有活性的轻集料,如膨胀珍 珠岩、 废发泡聚苯乙烯颗粒、 漂珠等, 需要更多的水泥对其进 行胶结, 所以, 保温隔热节能型混凝土多孔砖的水泥用量不能 低于 8
16、 0 。 3 2 粉煤 灰 粉煤灰粒度较小, 属于细集料, 须配合粗集料使用, 通常 有一个最佳用量范围。当其用量在 2 0 以下时, 混凝土多孔 砖强度提高较大; 当其用量在3 0 4 0 时, 混凝土多孔砖强 度提高不明显时; 当其用量超过 5 0 时, 混凝土多孔砖强度 会降低,故其用量应控制在5 0 以下,以2 0 5 4 5 最为合 适。 3 3 磨细粉煤灰 磨细粉煤灰虽掺量不大,但对混凝土多孔砖的增强效果 较好, 掺量每提高5 5, 强度会提高3 , 不过因使用成本较 高, 掺量以3 5 1 0 为宜。 3 4炉渣 炉渣作为活性粗集料, 与粉煤灰配合使用, 除有活性作用 外, 还可
17、和粉煤灰形成粒度级配, 发挥集料效应。炉渣用量低 于2 0 时, 将会影响混凝土多孔砖强度, 而其片 j 量超过 6 0 时, 粉煤灰、 砖粉等细集料的比例相对较低, 也会影响强度, 适 宜掺量应在3 0 4 5 。 3 5电石 渣 电石渣配比必须以有效C a ( 0 H ) 计, 用量以 1 5 5 2 5 5 效果最佳, 在此掺量下水化产物最多。 3 6 磷石膏 磷石膏的主要成分是C a S 0 4 2 H 0 , 硫酸盐对废渣的活性 激发虽然没有碱激发效果好, 但对碱激发有协同作用。 随着磷 石膏掺量的增加, 混凝土多孑 L 砖的抗压强度随之提高。 磷石膏 掺量为2 5时,混凝土多孔砖的
18、抗压强度比不掺磷石膏的提 高4 ; 当磷石膏掺量为3 时, 抗压强度提高6 5; 当掺量为 5 时, 抗压强度提高 8 5。 磷石膏合理掺量为3 5 5 5, 掺量超 过 5 , 增强效果不明显。 3 7 高效活性剂 高效活性剂对废渣活性激发起决定性作用。其掺量小 于 1 时, 增强效果不太明显; 掺量大于8 时, 混凝土多孔 砖抗压强度反而下降; 适宜掺量为2 5 5, 此时活性激发 效果最好。 3 8 磁 化 水 使用磁化水较使用普通水,混凝土多孔砖的强度可提高 5 左右 。 因为水分子之间存在着电性吸引力, 这种吸引力使 水分子之间能够形成缔合水分子,当缔合水分子流经磁化器 的磁场, 在
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