透水砖骨料煤渣的理化性质分析与表征.pdf

全国中文核心期刊新癯。童巍粉拇透水砖骨料燥渣的理化J：生质分析与表征虞澎澎1，饶宗旺2，邓坚勇s，李昕迪1(1 景德镇陶瓷学院，江西景德镇3 3 3 0 0 0：2 中国轻工业陶瓷研究所，江西景德镇3 3 3 0 0 0：3 佛I f f 溶洲建筑陶瓷二厂有限公司，广东佛|l J5 2 8 0 6 1)摘要：采用筛分法、X R D jS E M 等测试手段，对煤渣的理化性质进行分析和表征。结果表明。煤渣的化学成分主要为s i 0 2 和A 1 2 0、，两者合计7 6 6 4，其次为F e 2 0，、(：a 0、M s O、N a 2 0 与K 2 0。其颗粒粒度p 1 属于双峰分市：4 0 目为3 7 2，1 0 0 目为3 4 7，其物相为s i 仉、C a O A I n 2 S i 0 2 及玻璃丰，煅烧1 2 0 0o C 的煤渣产乍了新晶相莫来钉。S E M 照片表明，煅烧粗煤渣存在丈量气孔，孔径为l O。5 0“m，煅烧细煤渣的微7 孔孔径约为0 5 2 0t u n。这些特殊理化性质使得煤渣成为陶瓷透水砖的优选骨料。关键词：煤渣；透水砖：理化性质中图分类号：T U 5 2 2 1 兮文献标识码：A文章编号：1 0 0 1-7 0 2 X(2 0 1 0)0 9 一0 0 3 6 越A n a l y s i sa n dc h a r a c t e r i z a t i o no fp h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t yo fc i n d e ra g g r e g a t ef o rw a t e rp e r m e a b l eb r i c kY UP e n g p e n 毒，R A0Z o n g w a n 9 2，D E N GJ i a n y o n 9 3，uX i n d i l(1 J i n g d e z h e nC e r a m i cI n s t i t u t e，J i n g d e z h e n3 3 3 0 0 0，J i a n g x i，C h i n a；2 C e r a m i c R e s e a r c hI n s t i t u t eo fL i s h tI n d u s t r yo fC h i n a，J i n g d e z h e n3 3 3 0 0 0，J i a n g x i，C h i n a：3 F o s h a nR o n g z h o uN o 2B u i l d i n gC e r a m i c sF a c t o r yC o D d F o s h a n5 2 8 0 6 1，G u a n g d o n g，C h i n a)目前，以煤渣为原料可制备高强烧结砖川、煤渣陶粒1 2 1、煤渣黏土烧结砖1 3 I、微品行H、砖瓦例、卫生瓷1 6 1 等，但这些途径的煤渣利用率都不高。为提高煤渣的利用率，以煤渣为骨料已制备出了复合陶瓷透水砖n，其煤渣利用率呵高达6 5。8 5。然而，此专利仅对煤渣为骨料制备透水砖进行了研究，其重点在于煤渣的资源化利用。本文对煤渣的化学组成、矿物组成以及颗粒组成进行研究，对其理化性质进行分析与表征，为以煤渣为骨料制备透水砖提供理论依据。1 试验l-l 原料煤渣：取自江西景德镇发电第一煤渣堆场，颜色为灰黑色。1 2 实验方法(1)煤渣化学成分测试：按照G B1 7 6 8 7 水泥化学分析方法执行；(2)采用筛分测试煤渣的粒度分布；(3)煅烧煤渣：分别取粗煤渣(4 0 目)、细煤渣(1 0 0收稿日期：2 0 1 0-0 4-2 1作者简介：虞澎澎，男，1 9 8 1 年生，江西九江人，硕士。地址：景德镇陶瓷学院国家日用及建筑陶瓷工程技术研究中心(新厂校区)，电话：0 7 9 8 8 4 9 3 6 2 1，E-m a i h y u p e n g p e n 9 1 9 8 1 1 2 6 c o r n。3 6 新型建筑材料2 0 1 0 9目)和这2 种粒径等质量混掺的煤渣于电炉中煅烧，煅烧温度为1 2 0 0，保温O 5h，自然冷却后，放入干燥器【|1 备用；(4)使用德国产的D 8 A d v a n c e 型X 射线仪(X R D)分析煤渣及经1 2 0 0 煅烧后煤渣的矿物组成；(5)利用中国科学仪器厂生产的K Y K V 一1 0 0 0 B 型扫描电子显微镜(S E M)观察经1 2 0 0 煅烧后煤渣的形貌。2 实验结果与分析2 1煤渣的化学成分(见表1)表1 煤渣的化学组成S i 0 2A 1 2 0 3F e 2 0 3C a OM g ON a 2 0K 2 0T L4 9 1 32 7 5 12 8 12 7 82 0 52 0 01 1 01 4 1 0从表l 可看出，煤渣主要含有S i O：和A 1 2 0 3，两者合计达到7 6 6 4，其次为F e 2 0”C a O、M g o、N a 2 0 与K 2 0。这也表明煤渣具有陶瓷原料的土要化学组成，含量高的酸性氧化物(S i O：和A 1 2 0 3)町与其它成分发生反应，生成理化性质稳定的硅酸盐和铝酸盐嘲，它们具有一定的强度。另外，煤渣的高烧失量(1 4 1 0)说明其成分中含有人量的叮燃物质或分解物质，主要由碳、硫等可燃物燃烧及其由碳、硫元素构成的氧化物分解所产生阴，这些町燃物、分解物使得煤渣在烧制过程中留下大量微小孔隙(见图2 与图3)，对提岛透水砖的透水性有帮助。因此，煤渣町作为制备透水砖的骨料。2 2 煤渣的粒度(见表2)万方数据虞澎澎，等：透水石争骨料煤渣的理化性质分析与表征表2 煤渣粒度分析粒径，目4 04 0 一6 06 0 8 08 0。1 0 01 0 0含量，3 7 28 61 0 49 33 4 7从表2 町以看出，煤渣颗粒的粒径分布规律性较强，归属于双峰分布，其中不大于4 0 目的最多，为3 7 2，不小于1 0 0目的次之，达3 4 7：而6 0 8 0 目、8 0 1 0 0 目与4 0。6 0 目的仅分别为1 0 4、9 3、8 6。因此，应充分利用不大于4 0 目与不小于1 0 0 目的煤渣作为透水砖的骨料。一方面可利用颗粒度莘H 的煤渣提高透水砖的透水性，另一方面利用颗粒度细的图2 粗煤渣的显微结构煤渣增强透水砖的强度。2 3 煤渣及锻烧煤渣的矿物组成细煤渣(1 0 0 目)、粗煤渣(4 0 目)与经1 2 0 0o C 煅烧的混掺煤渣的X R D 图谱见图1。1 煅烧后煤滑_-，C a O l z 0 3 2 S i(t 一 煤渣t 一。童皇叁l O2 03 04 05 06 07 0图l 租、细煤渣及锻烧煤渣的X R D 图由图l 可见，3 条X R D 图谱皆出现了弥散峰，说明粑、细煤渣及锻烧煤渣中均有非晶相存在。其来源较复杂，一部分来自于煤中氧化物的转化，另一部分来自于煤中氧化物的相互反应。比较X R D 图谱的差异可知，细煤渣的弥散峰相对较多，且其馒头状的区域分布较高，与粗煤渣相比，其非晶质含量较高。另外，细煤渣的主晶相为C a O A I：0 3 2 S i 0 2，其主要是由于煤中C a C O，、C a S O。分解生成的C a O 与莫来石反应所得。粗煤渣以S i O：为主晶相，主要来自于煤中含有的矿物石英。此外，煤中的黏土矿物在发生一系列化学反应后的产物假莫来石(A 1 2 0 3 S i O：)，在高温条件下也生成一定量的石英 s l。从1 2 0 0 下锻烧后煤渣的X R D 图谱可以看出，钙长石的晶相峰都消失，石英的峰强减弱，同时还出现了新晶相莫来石。这是由于钙长石、S i 0 2、含硅铝玻璃体牛成低温共熔体而熔融。生成的低温共熔体促进了S i O：和非晶相中的活性A 1 2 0，在高温条件下莫来石化。因此，以煤渣为陶瓷透水砖的骨料，其不仅稳定性好，而且莫来石的高弹性模鼍使透水砖的强度也提高(E 羹桌石=o 7 x l O sM P a，E 石英-0 0 6 x l(PM P a)。2 4 煤渣的形貌分析图2 和图3 分别是粗煤渣(4 0 目)、细煤渣(1 0 0 目)经1 2 0 0o C 煅烧后的S E M 照片。(b)图3 细煤渣的显微结构从图2 可以看出，经1 2 0 0 煅烧后的粗煤渣颗粒上存在大量分布均匀的气孔，气孔尺寸大多数为l O 2 0 岬，另有少数大气孔，孔径约为5 0“m。这种显微结构的形成一方面是由于煤渣中残存的可燃物热处理过程中燃尽所留下的孔隙造成，另一方面是由煤渣中碳酸盐、硫酸盐分解所形成的。由图3 可以看出，经1 2 0 0 煅烧后的细煤渣颗粒上也出现了微气孔，气孔尺寸大多为0 5。2 0“m。与粗煤渣1 2 0 0 煅烧后显微结构不同的是出现了液相，这是由于碱土金属氧化物、碱金属氧化物和S i O：、含硅铝玻璃体在1 2 0 0 生成液相，这与图1 的X R D 图谱所反映的一致。这种特殊显微结构的存在，使得在不添加造孔剂的情况下，煤渣透水砖也具有较大的透水系数以及较高的抗压强度。3 结语(1)煤渣的化学成分主要为S i O：、A 1 2 0，两者合计7 6 6 4，其次为F e 2 0，、C a O、M g O、N a 如与K 如，与陶瓷原料的主要化学成分相似，可作为陶瓷骨料，即经济又环保。(2)煤渣颗粒粒度归属于双峰分布。颗粒粒径不大于4 0 目的占3 7 2，物相主要为S i O：、玻璃相；颗粒粒径不小于1 0 0 目的占3 4 7，物相以玻璃相、C a O A 1 2 0，2 S i 0 2 为主：煅烧1 2 0 0 煤渣出现了新晶相莫来石，提高了煤渣透水砖的强度。(3)煅烧粗煤渣存在大晕分布均匀的气孔，孔径为1 0 一2 0斗m，并有孔径为5 0 斗m 的大气孔，而煅烧细煤渣的微气孔孔径为0 5-2 0p,m，使得以煤渣为骨料的透水砖具有较大的透水系数以及较高的抗压强度。(下转第4 0 页)N E f f8 U I I D I N(3M A T t=R I A L S3 7 万方数据姜伟，等：稻草砖的防腐技术与应用c m 的红砖柱子，但墙体内部必须做保温处理。在公用建筑中，如果建筑结构要求采用较宽大的砖柱，该柱体也必须进行保温处理。在地震活跃地区，房角的砖柱须有钢筋加固。砖柱的间距须能容纳平放或立放的稻草砖，最好能减少山墙上的砖柱。3 3 上圈梁上圈梁的宽度应和稻草砖以及砖柱保持一致。钢筋要有正确的规格和长度，并有横筋和箍筋(取决于设计和当地的实践)。圈梁内应有保温层或作其它保温处理。在地震活跃地区，墙角立柱的竖钢筋须与上圈梁的横钢筋连接，以起加固作用。3 4 屋顶屋顶的建造要严格按设计图纸施工，屋檐最少要突出3 5C l l l，少于3 5e m 的屋檐要接雨棚和接雨水槽，以防止雨水侵蚀墙面。天花板的保温层至少要达到3 0c m 厚，材料可根据当地的习惯选用锯末、松针、混合灰浆等。3 5 稻草砖墙选用干燥、规则的稻草砖，稻草砖之间的缝隙必须用干草塞实，以增强其保温隔热的作用。上圈梁和稻草砖之间的缝隙更要注意用干草塞实。抹灰前将稻草砖墙上松散的草修剪平整，以便于抹灰。高质量的稻草砖墙体，应该是干燥、平整、密实。稻草砖与稻草砖之间、稻草砖与上下圈梁以及砖柱之间接触密实，无缝隙。3 6 窗户为了更好地利用太阳能，南面的窗户应该大一些，北面的窗户应该小一些，以减少西北风在冬季的影响，要求使用双层窗户。窗台板选用整体的混凝土板，中间应有5c m 厚的泡沫板作为保温层。在稻草砖和窗台板之间要有油毡纸作为防潮层。油毡纸至少要在墙体的内外同时向下延伸1 0e m。油毡纸应外挂铁丝网，方便抹灰。窗台板应该宽于抹完灰后的内墙和外墙面3。5c m，南北两面窗户都一样。3 7 抹灰抹灰可以直接在稻草砖墙上进行，也可在稻草砖墙挂上铁丝网后再进行。如果稻草砖的质量欠佳，稻草砖墙体不平整(上接第3 7 页)参考文献：【l】敖进清，王怀斌，何绍刚，等高强烧结砖以及生产方法：中国，2 0 0 6 1 0 0 2 1 0 4 7 1 i P 2 0 0 8-0 1-1 6【2】赵光瑞，张效良煤渣陶瓷及其制备方法：中国，9 8 1 0 4 9 2 3 O E V 1 9 9 8 D 7 2 9【3】任淑娟，初洪伟煤渣黏土烧结砖及其生产工艺：中国，2 0 0 4 1 0 0 3 4 9 0 1 9【P】2 0 0 5-0 l 一2 6【4】谢海辉一种利用废煤渣制造的微晶石：中国2 0 0 9 1 0 0 1 2 0 5 9 14 0 新型建筑材料2 0 1 0 9和密实，挂网就非常必要，挂网前应对墙体进行修剪、平整，并将缝隙用干草塞实，铁丝网须用长铁丝钩钉在稻草砖上，砖柱部分用铁钉钉入砖缝中固定，铁丝网须包裹住窗台下的油毡防水层和砖柱外的保温层，并应超出每边保温层至少l Oe m。承重犁结构的稻草砖房，门窗处须用铁丝网加固，铁丝网至少要延伸到稻草砖3 0c m 处。无论是否挂网，第l 和第2 层的抹灰中，必须加上麻刀或玻璃纤维，以提供足够的粘结力，最大限度地减少裂纹的出现。如果在最后l 层的抹灰中也加入适量的玻璃纤维，效果更佳。在比较干燥的地区(如内蒙古)，要有有效的保湿方法养护抹灰层，时间在7d 左右。水泥抹灰中裂缝的修复：将干水泥粉装入丝袜中，并用丝袜轻扑裂缝，使水泥深入裂缝。然后，轻轻喷水使其凝固。白灰抹灰层的修复，直接刷上白灰浆即可。普通抹灰层的配方应经各地原材料配方试验后确定。3 8 防火处理抹灰后稻草砖墙的耐火极限可达2h。此外，对填充后未进行抹灰的稻草砖墙进行了防火性测试，结果只有轻微的烧痕，说明改性复合稻草砖墙具有良好的防火性。尽管如此，还是应该对稻草砖墙做好防火处理：稻草砖墙必须抹灰；金属烟囱或金属炉灶的管道绝不能直接穿过稻草砖墙；所有穿过和沿着稻草砖墙的电线和电缆应套上绝缘、隔热的导管加以保护。4 结语改性复合稻草砖防腐性能好，推广使用改性复合稻草砖，可以节约宝贵的土地资源、保护环境、节约能源，因此，对我国经济的发展具有重要的意义。参考文献：【l】1李效光草砖的研究与应用综述叨建材发展导向，2 0 0 6 0)：5 7 6 0【2】王伟宏真菌腐朽及潮湿环境对定向刨花板力学能的影响阴东北林业大学学报，2 0 0 5(1)：2 8 3 4 A【P】2 0 0 9 一u 1 1 f 5】罗曼云用锅炉煤渣与天然植物纤维渣代煤焙烧砖瓦技术：中国，9 11 0 6 8 2 6 0【P 1 1 9 9 3-0 5-0 5【6】苗强用煤渣制做卫生瓷原料：中国，9 9 11 6 3 4 9 4 f P l 2 0 0 2 1 0-1 6【刀江伟辉，缪松兰，廖奇丽，等一种复合陶瓷透水砖的生产方法：中国，2 0 0 6 1 0 5 9 6 4 8 9【P】2 0 0 8 一l l 一2 6【8】修洪雨燃煤灰渣主要成分的熔融特性【D】杭州：浙江大学，2 0 0 5【9】邓芙蓉利用 V,-D S C、x R D、S E M 等多种手段研究煤灰的熔融特性【D 1 杭州：浙江大学，2 0 0 5 A万方数据透水砖骨料煤渣的理化性质分析与表征透水砖骨料煤渣的理化性质分析与表征作者：虞澎澎，饶宗旺，邓坚勇，李昕迪，YU Pengpeng，RAO Zongwang，DENG Jianyong，LI Xindi作者单位：虞澎澎,李昕迪,YU Pengpeng,LI Xindi(景德镇陶瓷学院,江西,景德镇,333000)，饶宗旺,RAO Zongwang(中国轻工业陶瓷研究所,江西,景德镇,333000)，邓坚勇,DENG Jianyong(佛山市溶洲建筑陶瓷二厂有限公司,广东,佛山,528061)刊名：新型建筑材料英文刊名：NEW BUILDING MATERIALS年，卷(期)：2010，37(9)被引用次数：0次 参考文献(9条)参考文献(9条)1.敖进清.王怀斌.何绍刚 高强烧结砖以及生产方法 20082.赵光瑞.张效良 煤渣陶瓷及其制备方法 19983.任淑娟.初洪伟 煤渣黏土烧结砖及其生产工艺 20054.谢海辉 一种利用废煤渣制造的微晶石 20095.罗曼云 用锅炉煤渣与天然植物纤维渣代煤焙烧砖瓦技术 19936.苗强 用煤渣制做卫生瓷原料 20027.江伟辉.缪松兰.廖奇丽 一种复合陶瓷透水砖的生产方法 20088.修洪雨 燃煤灰渣主要成分的熔融特性 20059.邓芙蓉 利用TG-DSC、XRD、SEM等多种手段研究煤灰的熔融特性 2005 相似文献(2条)相似文献(2条)1.期刊论文 廖奇丽.江伟辉.虞澎澎.缪松兰.LIAO Qili.JIANG Weihui.YU Pengpeng.MIAO Songlan 工艺参数对陶瓷透水砖性能影响的研究-新型建筑材料2007,34(4)采用煤渣、废瓷粒等工业废渣为骨料,以石灰石、白云石、长石、高岭土、石英和瓷石粉的混合料为高温粘结剂制备陶瓷透水砖,研究工艺参数对透水砖性能的影响.结果表明,随着煤渣用量的增加或成型压力的降低,透水砖的透水性能提高而机械强度降低.通过DTA-TG分析确定了在800 保温4 h的优化烧成制度,有效避免了黑心和变形缺陷的产生.FE-SEM显微照片表明,合理的煤渣颗粒级配能使煤渣粗颗粒间形成孔径为0.51.5 mm的大气孔,而煤渣颗粒本身由于其中可燃物燃烧形成了孔径为数十个微米的微孔,这种特殊的结构赋予透水砖强度高、透水好的性能.2.期刊论文 金子 实践和经验是如此丰富生动-今日浙江2006(18)水龙头里的水哗哗地冲在铺满了透水砖的地面上,瞬间水就被砖吸满下渗.用这种透水砖铺地,不管多少毫米的雨量都能通过这块硬海绵流注地下.9月6日,参加全省循环经济现场交流会的近百名人员在湖州长三角建材有限公司领教了这种透水砖的魅力.更可贵的是,建造这种砖的原料是废弃石屑、煤渣和建筑垃圾,因此倍受循环经济专家们的青睐.本文链接：http:/