陶瓷抛光渣对加气混凝土料浆发气与稠化的影响.pdf

2 0 1 2年第 1 0期 1 O月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA C ONC RET E AND C E MEN T P R0DUC 201 2 No ． 1 0 Oc t o b e r 陶瓷抛光渣对加气混凝土料浆发气 与稠化的影响 张宪 圆， 林克辉 ， 严玉梅 ， 谢红波 ( 广东省建筑材料研究院， 广州 5 1 0 1 6 0 ) 摘要 ： 研 究了不同陶瓷抛光渣掺 量对加 气混凝 土料浆发气与稠 化过程的影响， 并探 讨 了某磺 酸盐类 外加 剂对 大掺 量陶瓷抛 光渣料浆性能的改善作 用。 结果表明 ， 陶瓷抛光渣取代粉 煤灰的量在 3 o ％v x内时， 对料浆发气、 稠化及 水料 比影响较小 ； 外加剂可改善料 浆的稠化过程 ， 但 对发 气过程不利。 关 键 词 ： 陶瓷抛 光废 渣 ； 加 气 混 凝 土 ； 浆 体 ； 稠 化 Ab s t r a c t ：T h e e ff e c t s o f t h e q u a n t i t i e s o f c e r a mi c p o l i s h i n g s l a g o n t h e g a s i n g a n d c o n s i s t e n c y p r o c e s s o f a e r a t e d c o n c r e t e a r e s t u d i e d ， a n d t h e p e rf o r ma n c e i mp r o v e me n t o f t h e s u l p h o n a t e a d d i t i v e f o r t h e h i g h q u a n t i t y c e r a mi c p o l i s h i n g s l a g i s d i s c u s s e d ． I 1 1 e r e s u l t s s h o w t h a t w h e n t h e a mo u n t o f t h e c e r a mi c p o l i s h i n g s l a g i s l e s s t h a n 3 0 ％ ．t h e r e i s l e s s i mp a c t o n t h e s l u r r y g a s i n g ， c o n s i s t e n c y a n d wa t e r — s o l i d r a t i o ．T h e a d d i t i v e h a s p o s i t i v e e ff e c t o n t h e s l u r r y c o n s i s t e n c y p r o c e s s ， wh i l e i t h a s n e g a t i v e e f f e c t o n g a s i n g p r o c e s s ． Ke y wo r d s ： C e r a mi c p o l i s h i n g s l a g ； Ae r a t e d c o n c r e t e ； S l u r r y ； C o n s i s t e n c y 中图分类号 ： T U 5 2 2 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 — 4 6 3 7 ( 2 0 1 2 ) 1 0 - 7 2 - 0 4 0前言 加气混凝土是集轻质、 保温、 隔热 、 防火 、 隔声 、 利废等诸多优点于一身的新型建筑材料 。随着我国 墙改工作的推进 以及建筑节能要求 的提高 ， 加气混 凝土的用量不断增大。近年来 ， 加气混凝土工业普 遍面临原材料供应短缺及价格上涨 的压力 ， 河砂和 粉煤灰作 为主要 的硅质原料均已成 为紧俏资源【 ” 。 因此 ， 采用其它工业废弃物生产加气混凝土 已经成 为当前 的研究热点【 。 陶瓷抛光废渣 ( 以下简称抛光渣 ) 是在生产 陶 瓷抛光砖过程中研磨抛光产生的废泥浆 ， 经絮凝沉 淀 、 过滤脱水而形成的固体废弃物 。据统计 ， 我国陶 瓷抛光砖年产量已达 8亿 I n ， 按每生产 l m 。 抛光砖 产生废粉 1 ． 9 5 k g 计 ， 全 国抛光砖生产线每年产生抛 光渣将 近 1 6 0 0万 t [5 ] 。 与此 同时 ， 抛 光渣 除少量 得 以 回收利用外 ， 处理方式仍 以填埋为主 ， 对环境造成 了严 重影 响 。 抛光渣具有颗粒细小 、 比表面积高 、 S i O 含量高 等特性 ， 早期硅 、 铝离子溶出量较粉煤灰多 ， 早期 的 火山灰活性也较高[6 1 。已有研究表明， 抛光渣在蒸压 条件下的制品强度高于粉煤灰制品 ， 将其用作蒸压 加气混凝 土的生产原料是其资源化 利用有效途径 之一r 7 叫。 目前 ， 抛光渣仍未实现在加气混凝土工业 一 7 2一 的推广应用 ， 工厂试验普遍反映抛光渣对加气混凝 土料浆发气及稠化 的影响较大 ， 按现有工艺参数简 单掺加无法正常生产 。而料浆的发气与稠化阶段是 加气} 昆凝土气孔形成的关键阶段 ， 直接影响到加气 混凝 土后 期 的各 项性 能 0 ] 。本文 针对 此 问题 开展 了 量化研究 ， 并探讨了外加剂对发气与稠化性能的影 响。 1 原 材料 与试 验 方法 1 ． 1 原 材料 ( 1 ) 抛光渣 ： 广东清远市某 陶瓷厂的抛光废渣 ， 其化学组成见表 1 ， 颗粒形貌的电镜照片见图 1 。将 图 1 抛光渣 的扫描 电镜照片 张宪圆， 林克辉， 严玉梅 ， 等 陶瓷抛光渣对加气混凝土料浆发气与稠化的影响 抛光渣在 1 0 5 ℃条件下烘干 ，然后用小型球磨机粉 磨 l mi n ， 封存待用。 ( 2 ) 石灰 ： 广西平南县某石灰厂生产的生石灰。 磨细至 2 0 0目筛筛余小于 1 5 ％， 其有效 C a O含量大 于 8 0 ％， 消化时间为 3 - 4 m i n ， 消化温度 9 0 ℃ ， 属快 速 消化 石灰 。 ( 3 ) 粉煤灰 ： 广州市某电厂湿排灰。 1 0 5 ℃烘干后 用 小型 球磨 机 粉磨 2 m i n ，然 后过 筛( 筛孔 直径 1 ． 2 5 mm) ， 封存待用 。 ( 4 ) 石膏 ： 广州某 电厂生产的脱硫石膏 ， 其结晶 水 为 6 ． 9 ％， S O 3 含量 为 4 3 ． 7 ％。 ( 5 ) 水泥 ： 广州产 P O 4 2 ． 5级水泥。 ( 6 ) 发气剂 ： G L S 一 7 0水剂型铝粉膏。 ( 7 ) 外加剂 T： 磺酸盐类 物质 ， 粉末 状 ， 具有引 气 、 缓凝作用 。 1 ． 2 试验 方法 ( 1 ) 试验 流程 各原材料 的配合 比如表 2所示 ， 其 中抛光渣掺 量按取代粉煤灰的量计算 ，分别为 0 、 3 0 ％、 6 0 ％和 1 0 0 ％，即抛光渣分别 占物料总重量的 O 、 2 l ％、 4 2 ％ 表 2 加 气 混 凝 土 配 比 ％ 和 7 0 ％ 。 将准备好 的抛光渣 、 粉煤灰 、 石灰 、 水泥 、 石膏 和外加剂等原料按配 比一次性 投入搅拌 机 ，搅拌 2 mi n ； 然后加水搅拌 2 m i n ， 加水量 以使料浆初始扩 展度达到 ( 1 6 0 +_ 2 ) m m为准 ； 将铝粉膏投入料浆 ， 搅 拌 3 0 s ， 使其分散均匀。 ( 2 ) 料浆发气试验 将 1 4 0 m L调配好 的料浆立 即倒入 2 5 0 mL量筒 中 ， 再将量筒放在恒温 ( 4 O c Ic ) 恒湿 ( R H≥9 5 ％) 箱 中 养护 ， 每 隔 1 0 m i n记录料浆体积 ， 绘 制发气时间和 料浆体积的关系曲线。 ( 3 ) 料浆扩展度试验 加气混凝土料浆扩展度试验参照 G B 8 O 7 7 —8 7 《 混凝土外加剂匀质性试验方法》中的有关规定执 行 。将 2 0 0 0 m L料浆 放在 恒温 ( 4 0 o C) 恒 湿 ( R H≥ 9 5 ％) 箱中养护， 每隔一定时间 ， 测定料浆 的扩展度 ， 绘制时间和浆体稠度的关系曲线。 2试验 结果 与讨 论 2 ． 1 不 同抛光渣掺量对加气混凝 土料浆发气与稠 化性能的影响 为研究抛光渣对料浆发气与稠化的影响 ， 试验 用抛光渣取代粉煤灰 ，并 固定其它原材料的掺量 ， 发气试验结果见 图 2所示 ， 料浆稠度试验结果见图 3所 示 。 由图 2可以看出， 发气时间在 3 0 m i n以内时 ， 不 同抛 光渣掺量 的料浆发气速率及发气 高度差别 不 大 ， 且发气过程在 6 0 m i n后均趋于结束 ； 不同抛光 渣掺量的料浆在 3 0 m i n以后 ， 其发气速率及发气高 度差别开始显现 ， 具体表现为 ： 随着抛光渣掺量的 2 40 2 2 0 { 2 0 0 世 墅 ／ 8 0 1 6 0 1 4 0 0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 o 0 发气时间／ rai n 图 2 不 同抛光渣掺量对料浆发气的影响 一 7 3— 2 0 1 2年第 1 O期 混凝土与水泥制品 总第 1 9 8期 增大 ， 料浆发气速度逐渐减小 ， 最终发气高度逐渐 下降。由以上分析可知 ， 抛光渣 的掺人对料浆发气 后期影 响较大 ， 不仅降低 了后期发气速率 ， 还导致 最终发气高度下降。 由图 3可 以看 出 ， 在 同一发气时间下 ， 随着抛 光渣掺量 的增大 ， 料浆的扩展度逐渐降低 ， 即稠度 逐渐增大 ；抛光渣掺量 7 0 ％时，料浆在发气 4 5 m i n 后 已基本失去流动性 ； 其它抛光渣掺量时 ， 料浆在 发气 3 0 rai n后加速稠化 ， 在发气 6 0 mi n后基本失去 流 动性 。 1 7 0 1 5 0 目 1 3 0 赳 皑 1 1 0 9 0 7 0 0 1 5 3 O 4 5 发气时 间／ “ 图 3 抛光渣取代粉煤灰量对料浆稠化 的影响 在加气混凝土生产过程 中， 料浆的发气与稠化 应协调、 匹配。在铝粉大量发气阶段 ， 料浆稠度应维 持在较低 的水平 ，以使发气膨胀过程顺利进行 ； 在 发气临近结束时料浆应及时稠化 ， 从而使前期形成 的孔结构能较好地 固定下来 。由图 2和 图 3可看 出 ，未掺抛光渣 的料浆 发气 与稠化 匹配较好 ， 在 4 0 m i n时基本完成快速发气过程 ，同时料浆粘稠度 仍维持在较高水平 ， 之后料浆稠度迅速下降 ， 将发 气阶段 的孔结构很好地保 留了下来 。掺入抛光渣 后 ， 由于抛光渣的触变性较大 ， 致使料浆 的稠化过 快 ， 影响了发气速度及最终发气高度。当抛光渣掺 量为 2 1 ％时， 料浆发气及稠化性能改变较小 ； 当抛 光渣掺量大于 4 2 ％时 ， 料浆稠化过快 ， 导致发气过 程不能充分进行 ， 最终发气高度明显偏低 ， 且气孔 不均匀 。 2 ． 2 外加剂 T对抛光渣加气混凝土发气与稠化性 能 的影 响 为实现抛光渣的较大掺量 、 解决抛光渣稠化过 快的问题 ， 试验探讨 了外加剂 T对料浆发气与稠化 性能的影响。外加剂 T具有缓凝 、 引气及减水等作 用 ， 其不同掺量对料浆发气的影响见图 4 ， 对料浆稠 —— 7 4— ． 翱 { 蘖 O 2 0 4 0 6 O 8 O 1 0 o 发气时间， n 图 4 外加剂掺量对料浆发气 的影响 化 的影 响见 图 5 。 由图 4可以看出 ， 外加剂 T使料浆前期的发气 速度有一定程度的降低 ， 这同时导致 了最终发气高 度的降低。并且随着外加剂掺量 的增大， 影响程度 也 相应增 大 。 l 越 发气时间／ mi n 图 5 外加剂掺量对料浆稠化 的影响 由 图 5可 以看 出 ，外加 剂 T延 缓 了 料 浆 的 稠 化 ，且掺量为 0 ． 3 ％、 0 ． 6 ％、 1 ． 0 ％时的稠化 过程差别 较小 。 结合外加剂 T的性质不难看 出， 外加剂 T因具 有缓凝作用 ， 从而降低 了料浆的稠化速度 ， 并使得 料浆气孔的均匀性得到改善 。另外 ，由于外加剂 T 呈酸性 ， 降低 了铝粉与浆体的反应程度 ， 从而使浆 体的发气速率及最终发气高度受到影响。当外加剂 T掺量 为 1 ． 0 ％时 ， 料浆前期发气 速度较 大 ， 这可能 是因为此时外加剂 的引气作用较为明显 ， 促进 了料 浆的发气过程 。 2 ． 3不同抛光渣掺量及外加剂 T掺量对水料 比的 影 响 张宪圆 ， 林克辉 ， 严玉梅 ， 等 陶瓷抛光渣对加气混凝土料浆发气与稠化的影响 由于抛光渣的颗粒细小 ， 比表面积大 ， 故掺入 后需水量亦较大 ， 导致其取代粉煤灰掺加时使水料 比增大 ， 而水料 比对加气混凝土制品的干缩及力学 性能有较大的影响。不同抛光渣掺量对水料比的影 响如 图 6所示 。 0 ． 7 0 O ．6 5 0 ． 6 0 0 ． 5 5 O ． 5 O 0 2 1 4 2 7 0 抛光渣掺量／ ％ 图 6 不同抛光渣掺量对水料 比的影响 由图 6可以看出 ， 抛光渣的掺入对水料 比影响 较大。当抛光渣掺量为 2 1 ％时 ， 水料比增加 1 0 ％； 抛 光渣掺量为 4 2 ％时 ， 水料 比增加 l 9 ％； 抛光渣掺量 为 7 O ％时， 水料 比增加 3 6 ％。结合抛光渣取代量对 料浆发气及稠化的影响 ， 建议将抛光渣掺量控制在 2 1 ％以内 。 0．7 2 0．71 羞0．7 0 龚 0．6 9 O．68 O．6 7 0 0_3 0 0 ． 6 0 1 ．0 O 外加剂掺量／ ％ 图 7不同外加剂掺量对水料 比的影 响 外加剂 T具有一定 的减水作用 ， 其不同掺量对 水料 比的影响如图 7所示。 由图 7可以看出， 当外加剂掺量为 0 ． 3 0 ％时 ， 水 料 比降低 2 ． 3 ％； 外加剂掺量 为 0 ． 6 0 ％时 ， 水料 比降 低4 ． 1 ％； 外加剂掺量为 1 ． 0 ％时 ， 水料 比降低 4 ． 5 ％。 结合外加剂 T对料浆发气及稠化的影响 ， 建议将其 掺量控制在 0 ． 6 ％左右。 3结 论 ( 1 ) 抛光渣可加快料浆 的稠化速度 ， 导致料浆 后期发气速度及最终发气高度降低 ； 特别是抛光渣 掺量大于 2 1 ％时 ， 料浆 的发气与稠化过程不匹配现 象 明显 。 ( 2 ) 磺酸盐类外加剂 T可延缓大掺量抛光渣料 浆的稠化过程 ， 改善气孔 的均匀 ； 但 由于其呈酸性 ， 对前期发气速率和最终发气高度有一定负面作用 ， 可尝试添加其它碱性添加剂予以改善。 ( 3 ) 对水料 比的分 析表 明 ， 抛光渣可显著增 大 加气混凝土 的水料 比，宜将其掺量控制在 2 1 ％以 内； 在大掺量抛光渣时 ， 外加剂 T减水作用有限 ， 其 掺量 宜控制 在 0 ． 6 ％左右 。 参 考文献 ： [ 1 】 杨力远， 万 惠文， 李杰 ． 利用磷尾 矿制备加气混 凝土工艺参 数 的探 索研究[ J ] ． 武汉理工大学学报， 2 0 1 l ， 3 3 ( 9 ) ： 4 1 - 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