硅鈣渣、脫硫石膏和粉煤灰對加氣混凝土性能影響試驗研究

張金山，趙俊梅，葉俊沛，耿鄭州，鄭彥濤

(內(nèi)蒙古科技大學，內(nèi)蒙古包頭014000)

隨著我國環(huán)保力度的加大以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施，利用工業(yè)廢渣發(fā)展新型墻體材料已成為我國墻改工作的主攻方向之一[1]。發(fā)展以固體工業(yè)廢料為主要原材料，制備新型墻體材料，利用高鋁粉煤灰提鋁后的殘渣硅鈣渣、脫硫石膏以及高鋁粉煤灰協(xié)同作用制備新型墻體材料[2]，來實現(xiàn)廢棄物的二次利用，不僅能夠起到節(jié)約能源和保護環(huán)境的作用，而且對于我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略有著重要的意義[3，4]。本試驗以高鋁粉煤灰提鋁后的硅鈣渣、高鋁粉煤灰和脫硫石膏為主要原料，研制高摻量硅鈣渣蒸壓加氣混凝土，并研究其摻量和養(yǎng)護方法等對加氣混凝土的性能的影響，實驗室小試指標達到GB11968－2006《蒸壓加氣混凝土》中指標要求。

1 試驗材料與試驗方法

1.1 試驗材料

試驗材料包括:(1)硅鈣渣:高鋁粉煤灰提鋁后的硅鈣渣，化學成分表見表1。(2)高鋁粉煤灰:氧化鋁含量高，在常溫下養(yǎng)護活性小，主要化學成分見表2，礦物成分見表3。(3)脫硫石膏:來自托縣電廠，化學成分見表1。(4)水泥:西水創(chuàng)業(yè)股份公司生產(chǎn)的復合32.5級水泥，技術指標見表4。(5)硅灰:內(nèi)蒙古某硅鐵合金廠排放的，顏色呈灰白色，SiO2含量在85% ～88%之間，比表面積在20～28m2/g之間。(6)生石灰:包頭市國營紅旗農(nóng)場輕質(zhì)建筑材料廠生產(chǎn)。

表1 硅鈣渣、脫硫石膏主要化學成分 /%

表2 高鋁粉煤灰主要化學成分 /%

表3 高鋁粉煤灰X衍射定量分析結果 /%

1.2 試驗方法

根據(jù)試驗目的設計試驗方案，配料比例見表4。按試驗設計方案，分別按質(zhì)量稱取硅鈣渣、粉煤灰、水泥、石灰、石膏、鋁粉和水等，固相物料置于水泥膠砂攪拌機中，拌合均勻，澆注成型后按照不同的養(yǎng)護方法進行養(yǎng)護。之后依照《加氣混凝土性能試驗方法》中的要求對加氣混凝土立方體抗壓強度、抗折強度、成型體積密度、干密度和含水率等進行測試。

表4 硅鈣渣、粉煤灰加氣混凝土物料配比

2 試驗結果與分析

2.1 試驗結果

對表4中的配方采用不同養(yǎng)護方式等制得的加氣混凝土試件的強度、含水量和干容重等進行測試，測試結果如表5，9號試件沸煮養(yǎng)護1d后安定性不合格。

表5 加氣混凝土性能測試結果

2.2 硅鈣渣和硅酸鹽水泥的摻入對加氣混凝土影響

以硅鈣渣為主要原料，加入20%硅酸鹽水泥利用蒸壓養(yǎng)護工藝制得加氣混凝土的強度以及密度等級如表6。

表6 加入20%硅酸鹽水泥蒸壓養(yǎng)護加氣混凝土強度

如表5所示，1～4號以及8號試件都是以硅鈣渣為主要原料，加入20%硅酸鹽水泥后，利用蒸壓養(yǎng)護工藝制得的。由表6可知，除8號試件，抗折強度都在1MPa以上，抗壓強度都在2.3MPa以上，其中4號試件的強度最大。試驗中9號試件常壓蒸養(yǎng)得到的試件安定性不合格。說明以硅鈣渣為主要原料，加入20%硅酸鹽水泥可制得符合要求的加氣混凝土，當硅鈣渣摻量達到80%以上時，養(yǎng)護1d后采用常壓蒸養(yǎng)安定性不合格。

2.3 養(yǎng)護方式對加氣混凝土強度影響

養(yǎng)護方式的不同，對加氣混凝土的強度有較大影響，對于相同配比的加氣混凝土試件，其抗折強度和抗壓強度分別如圖1和2。

圖1 常壓沸煮養(yǎng)護與蒸壓養(yǎng)護試件抗折強度

圖2 常壓沸煮養(yǎng)護與蒸壓養(yǎng)護試件抗壓強度

如圖1所示，除了4號和6號試件蒸壓養(yǎng)護的抗折強度略低于沸煮養(yǎng)護的強度外，其他試件蒸壓養(yǎng)護后的抗折強度都遠高于沸煮養(yǎng)護的強度。圖2所示，除了3號試件，其他試件蒸壓養(yǎng)護后的抗壓強度都高于沸煮養(yǎng)護后的抗壓強度。綜合以上可以看出，采用蒸壓養(yǎng)護可以得到較常壓蒸養(yǎng)養(yǎng)護強度更高的加氣混凝土。

2.4 硅灰對加氣混凝土的影響

采用常壓蒸養(yǎng)工藝制得的加氣混凝土強度較低，為了制得符合標準要求的加氣混凝土，加入高活性材料硅灰，如表7。

表7 硅灰摻入量與常壓蒸養(yǎng)試件強度的影響

加入硅灰后采用常壓蒸養(yǎng)養(yǎng)護制得的加氣混凝土的強度明顯較高，由表4可知，2號、5號、6號和8號配方以及拌合水溫基本相同，8號試件加入5%的硅灰后強度基本高于2號試件，當加入20%硅灰時，6號試件的強度達到最高，沸煮養(yǎng)護2d后抗折強度和抗壓強度分別達到1MPa和4MPa?？梢姄饺敫呋钚圆牧希杌液螅捎贸赫麴B(yǎng)工藝可制得符合標準要求的加氣混凝土，摻入量與混凝土的強度呈正相關。

3 結論

(1)以硅鈣渣和粉煤灰為主要原料，加入20%硅酸鹽水泥后，采用蒸壓養(yǎng)護工藝可以制得符合強度以及密度等級要求的加氣混凝土。

(2)在相同配方條件下，采用蒸壓養(yǎng)護工藝可以制得較常壓蒸養(yǎng)養(yǎng)強度更高的加氣混凝土。

(3)當硅鈣渣摻量達到80%后，常壓蒸養(yǎng)養(yǎng)護1d后，試件安定性不合格。

(4)摻入硅灰后采用常壓蒸養(yǎng)養(yǎng)護工藝可以制得符合標準要求的加氣混凝土，硅灰的摻入量與制得的試件強度呈正相關。

[1]張金山，顏春軍，等.高強度粉煤灰陶粒及及其混凝土的試驗研究[J].新型建筑材料，2003，269(8):12 ～14.

[2]吳韓.粉煤灰在建筑材料中的應用[J].中國建材科技，2012(4).

[3]陳友治，王斌，等.脫硫渣－粉煤灰新型加氣混凝土研究.第五屆中國粉煤灰、礦渣及煤矸石加工與應用技術交流大會，2007.

[4]張金山，烏沙科夫(俄).包頭地區(qū)粉煤灰在混凝土中的應用[J].包頭鋼鐵學院學報，1996，12(4)，118～122.