工業(yè)廢棄物制備無(wú)機(jī)保溫砂漿的研究

工業(yè)廢棄物制備無(wú)機(jī)保溫砂漿的研究

0半水石膏基無(wú)機(jī)抗壓劑.近10年來(lái)，節(jié)能環(huán)保已成為建筑業(yè)的主線。由于其高質(zhì)量、高效率、經(jīng)濟(jì)效益好、環(huán)保優(yōu)勢(shì)，該公司已在迅速發(fā)展。該有機(jī)干棉發(fā)泡砂是以有機(jī)的輕骨材料為原料，然后將其混合到混有膠凝材料和其他填充材料（粉煤灰、礦渣、硅灰等）和添加劑（減水劑、發(fā)泡劑等）的干式能耗砂漿。結(jié)果表明，基于該公司在干燥劑的基礎(chǔ)上，所說(shuō)的干燥干燥劑是一種新型的節(jié)能干燥劑。它具有能耗、環(huán)保、保溫加熱和耐老化的優(yōu)異性能，價(jià)格低廉，市場(chǎng)需求高。分析保溫干粉砂漿的要求和國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,秉承綠色環(huán)保廢物利用的理念,利用固體廢棄物磷石膏來(lái)制備磷石膏基保溫干粉砂漿.磷石膏并非膠凝材料,但經(jīng)處理后可變成膠凝材料,研究其處理成膠凝材料后再制備成保溫砂漿的可行性具有重大意義.本課題從建筑行業(yè)節(jié)能環(huán)保的角度出發(fā),研究制備了半水石膏基無(wú)機(jī)保溫砂漿,通過(guò)一系列單因素比較試驗(yàn),對(duì)砂漿的性能(抗壓強(qiáng)度、導(dǎo)熱和吸聲等)進(jìn)行重點(diǎn)研究分析,并綜合各方面考慮得出配制磷石膏保溫砂漿最佳配合比.1實(shí)驗(yàn)部分1.1建筑石膏的制備宜化磷石膏,灰白色,相對(duì)密度2.05~2.45g/cm3,其化學(xué)成分見(jiàn)表1;市購(gòu)水泥,P.O42.5,其化學(xué)成分見(jiàn)表2;宜昌硅灰,灰色,相對(duì)密度2.1~2.3g/cm3;生石灰,有效氧化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)約65%;河北廊坊玻化微珠,球狀體細(xì)徑顆粒;市購(gòu)玻璃纖維,標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下抗拉強(qiáng)度6.3~6.9g/d,密度2.54g/cm3;膠粉.磷石膏預(yù)處理:稱取一定量磷石膏經(jīng)磨機(jī)粗粉碎,再用震擊式振篩機(jī)獲取直徑≤0.3mm的磷石膏粉末,60℃烘干至恒重.以m(磷石膏)∶m(生石灰)=100∶5,m(磷石膏)∶m(水)=15∶1的比例稱量后混合攪拌均勻,陳化24h,即完成了磷石膏預(yù)處理.陳化結(jié)束后,置于烘箱中160℃下24h得β型半水石膏,研磨成粉,即為建筑石膏;置于蒸壓釜中135℃下4.5h,冷卻至常溫后于105℃烘干得α型半水石膏研磨成粉,即為高強(qiáng)石膏.砂漿制備:按配比(表3、表4、表5)稱取各原料,干式攪拌30s,再按水膠比1.5稱取水加入,濕攪拌2min,以70.7mm×70.7mm×70.7mm砂漿試模,振動(dòng)成型,水泥標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)24h后拆模,再置于快速養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)72h,制備工藝流程圖如圖1.1.3性能測(cè)試方法試塊的抗壓強(qiáng)度、吸水率、干表面密度、堆積密度按照J(rèn)GJ/T70-2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》,并參考GB/T9776-2008《建筑石膏》進(jìn)行測(cè)試;砂漿試塊的導(dǎo)熱系數(shù)采用熱流法測(cè)量;吸聲系數(shù)采用JTZB吸聲系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量.2結(jié)果與討論2.1砂漿性能測(cè)試不同石膏及不同石膏含量的砂漿性能測(cè)試結(jié)果如圖2所示.由圖2可見(jiàn)隨著煅燒(蒸壓)石膏/水泥的百分含量的增大,砂漿試塊導(dǎo)熱系數(shù)無(wú)明顯變化,干表面密度與堆積密度變化較小且兩者基本相同.這是由于配方中玻化微珠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為43%,其內(nèi)部多孔、表面玻化封閉的特性,賦予了它絕對(duì)輕質(zhì)絕熱特性,對(duì)砂漿的密度、導(dǎo)熱系數(shù)起到了決定作用.結(jié)果也表明砂漿導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到了隔熱保溫型玻化微珠砂漿的標(biāo)準(zhǔn),其堆積密度和干表面密度也基本達(dá)到國(guó)家保溫材料標(biāo)準(zhǔn).從圖中還可看出,隨著煅燒(蒸壓)石膏/水泥百分含量增大,砂漿抗壓強(qiáng)度先增后減,在煅燒m(蒸壓石膏)/m(水泥)比為0.80時(shí),抗壓強(qiáng)度最大.由于石膏的吸水量比水泥大,實(shí)驗(yàn)中水膠比不變,若煅燒(蒸壓)石膏相對(duì)含量少,便有較多水“剩余”,相當(dāng)于水膠比變大,砂漿強(qiáng)度變小;相反,若煅燒(蒸壓)石膏相對(duì)含量太多,建筑石膏可能完全水化成二水石膏,導(dǎo)致砂漿的強(qiáng)度變小,故只有條件適當(dāng),砂漿才能獲得較理想的綜合性能,即:m[煅燒(蒸壓)(石膏)]/m(水泥)為0.80.由表6知,頻率為315Hz時(shí)吸聲系數(shù)達(dá)到0.2,表明材料吸聲隔聲性能好;砂漿吸水率W(0.50)=138%、W(0.80)=130%,說(shuō)明砂漿開(kāi)口孔隙多;隨著煅燒磷石膏/水泥比值的增大,砂漿的吸聲系數(shù)減小,即:吸聲性能降低.2.2硅灰摻量對(duì)砂漿抗壓強(qiáng)度的影響在膠凝材料總量不變的情況下,不同硅灰含量砂漿的性能測(cè)試結(jié)果列于表7中.由表7可知硅灰含量不同的砂漿,干表面密度、導(dǎo)熱系數(shù)及堆積密度并無(wú)明顯變化.隨著硅含量的增加,砂漿抗壓強(qiáng)度先增后減.硅灰主要成分為SiO2,隨著硅灰含量增加,砂漿的密實(shí)度增加,理論上抗壓強(qiáng)度也增加.但由于硅灰的比表面積大,硅灰摻量增加,需水量也增加.在相同用水量條件下,硅灰摻量多時(shí),相對(duì)用水量偏少,不利于其水化,使強(qiáng)度降低,同時(shí)還會(huì)增加砂漿的收縮.為了確保砂漿的綜合性能,本實(shí)驗(yàn)中硅灰占膠凝材料總量的20%為最佳.2.3骨膠比對(duì)干表面密度、堆積密度的影響不同骨膠比的砂漿性能測(cè)試結(jié)果列于表8.由表8可知,隨著骨膠比增大,砂漿導(dǎo)熱系數(shù)無(wú)顯著變化,干表面密度、堆積密度均略微減小.影響砂漿干表面密度、堆積密度的主要因素是輕質(zhì)骨料玻化微珠所占百分含量.隨著骨膠比增加,砂漿抗壓強(qiáng)度先增后減,吸水率一直增大.綜合考慮砂漿的性能,選定最佳骨膠質(zhì)量比為1∶1.2.4蒸壓磷石膏砂漿型半水石膏由前面結(jié)果分析可知兩種工藝對(duì)砂漿性能的主要影響在于砂漿的抗壓強(qiáng)度,如圖3所示.圖中的數(shù)據(jù)顯示蒸壓磷石膏砂漿的抗壓強(qiáng)度比煅燒磷石膏大,且前者抗壓強(qiáng)度基本達(dá)到了隔熱保溫型?；⒅樯皾{的墻體所用強(qiáng)度(0.2MPa).兩種半水石膏水化機(jī)理一樣,即半水石膏加水水化成二水石膏,主要區(qū)別在于兩種半水石膏本身性質(zhì).建筑石膏(β型半水石膏)是二水石膏在常壓下加熱到107~170℃時(shí)脫水而得,結(jié)晶較細(xì),分散度高,強(qiáng)度較低,用其制備的砂漿強(qiáng)度也較低;高強(qiáng)石膏(α型半水石膏)是二水石膏在0.13MPa、120~140℃的飽和水蒸氣條件下的蒸壓釜中蒸煉脫水而得,結(jié)晶較粗,比表面積較小,調(diào)成石膏漿體的可塑需水量很小,約為35%~45%,因而硬化后孔隙率小,具有較高的強(qiáng)度(7天可達(dá)40MPa)和密實(shí)度.另一方面,相同條件下α型半水石膏總的比表面積小,所需用水量少,因而有更多的水分供給來(lái)使水泥水化.由于水泥水化產(chǎn)物強(qiáng)度高,使得砂漿強(qiáng)度增加.綜合可知,蒸壓磷石膏砂漿在同等條件下具有的抗壓強(qiáng)度較煅燒磷石膏高,但是并不明顯;另一方面,從能量方面來(lái)考慮,蒸壓磷石膏耗能高,不符合現(xiàn)今節(jié)能環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì),所