硅藻土對保溫砂漿性能的影響*

肖力光 孫冬帥

(吉林建筑大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，長春 130118)

0 引言

硅藻土是由單細胞植物硅藻的殘骸沉積而成的一種生物沉積巖，表面存在大量有序排列的微孔，其主要成分為 SiO2，同時含有少量的 Al2O3，F(xiàn)e2O3，CaO，MgO，K2O，Na2O，P2O5和有機質(zhì)．具有密度小、比表面積大、吸附性強、耐酸、耐堿、隔聲隔熱、絕緣等優(yōu)異性能［1-3］，目前主要應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品、化工、建筑等多個領(lǐng)域［4-9］．硅藻土主要分布在中國、美國、丹麥等國家，在我國硅藻土不僅儲量豐富且分布廣泛，東北及華東地區(qū)都存在大量的硅藻土礦，但我國的優(yōu)質(zhì)硅藻土并不多，大部分硅藻土為含雜質(zhì)較多的廢棄二三級土，不能直接應(yīng)用．將廢棄二三級硅藻土煅燒后使其具有良好的化學(xué)活性和較高的表面能，以及微集料和微孔效應(yīng)，加入保溫砂漿中可取代部分水泥，并同時提高保溫砂漿的工作性能和保溫性能．

1 主要原料

水泥∶425級普通硅酸鹽水泥;硅藻土:采用吉林長白地區(qū)二三級硅藻土;玻化微珠∶堆積密度平均為110kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0．044 8W/(m·k);膨脹珍珠巖∶堆積密度平均為83kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0．047 0W/(m·k);可再分散乳膠粉;HPMC100000S羥丙基甲基纖維素;聚羧酸系高效減水劑;長度為15mm的單絲聚丙烯纖維．

2 實驗結(jié)果與討論

2．1 硅藻土的活化處理

本實驗采用培燒法對硅藻土進行活化處理，煅燒溫度與燒失量的關(guān)系如表1所示．

表1 煅燒溫度對硅藻土燒失量的影響

圖1和圖2分別為二三級硅藻土原土和煅燒溫度為650℃時二三級硅藻土XRD圖像．硅藻土原土的XRD圖譜中，峰值成分主要為無水高嶺土及斜方鈣沸石，氧化硅含量較低，而經(jīng)過650℃煅燒的硅藻土XRD圖像中，衍射峰主要礦物組成成分為氧化硅，進一步證明了通過煅燒可以有效的去除硅藻土中的雜質(zhì)，提高硅藻土的純度及其水化活性．按照國標GB2847-81的試驗方法測試硅藻土的活性，結(jié)果表明，煅燒后的硅藻土符合國家對礦物摻合料的使用要求，具有較高的活性．

圖1 硅藻土原土XRD圖譜

圖2 經(jīng)650℃煅燒后硅藻土XRD圖譜

2．2 硅藻土的不同煅燒溫度對保溫砂漿力學(xué)性能的影響

將不同溫度下煅燒的硅藻土等質(zhì)量取代20%的水泥，加入保溫砂漿中，測得其抗壓強度如圖3所示．由試驗結(jié)果可以得出，保溫砂漿的抗壓強度隨硅藻土煅燒溫度的升高而增大:煅燒溫度達到850℃時，抗壓強度達到最大值1．41MPa．保溫砂漿的抗折強度如圖4所示，隨著硅藻土煅燒溫度的升高，抗折強度逐漸增大，煅燒溫度達到850℃時，抗折強度達到最大值0．7MPa．這是因為硅藻土煅燒溫度較低時，硅藻土內(nèi)有機物質(zhì)沒能充分燃燒，含有大量的雜質(zhì)，隨著煅燒溫度的升高，硅藻土中二氧化硅的含量增高，硅藻土的水化活性提高，因此保溫砂漿強度提高．

圖3 硅藻土煅燒溫度對保溫砂漿抗壓強度的影響

圖4 硅藻土煅燒溫度對保溫砂漿抗折強度的影響

2．3 經(jīng)煅燒活化后硅藻土的摻量對保溫砂漿強度的影響

本實驗研究了經(jīng)煅燒活化后的硅藻土摻量對保溫砂漿抗壓強度和抗折強度的影響．選用煅燒溫度為650℃的硅藻土，不同比例等質(zhì)量取代水泥，加入保溫砂漿中，實驗結(jié)果見圖5、圖6．由圖5可知，加入適量經(jīng)煅燒活化后的硅藻土，可以提高保溫砂漿的抗壓強度．硅藻土摻量為20%時，抗壓強度達到最大值為1．44MPa，與不摻硅藻土單獨使用水泥相比，抗壓強度提高了25%．當硅藻土摻量超過30%時，抗壓強度下降，摻量為50%時，抗壓強度降至0．55MPa，與不摻硅藻土的水泥砂漿相比，下降了52%，但仍滿足國標GB-T 20473-2006對保溫砂漿抗壓強度的要求．圖6表示經(jīng)煅燒活化后的硅藻土摻量與保溫砂漿抗折強度的關(guān)系曲線，硅藻土摻量為20%時，達到最大值，與不摻硅藻土的水泥保溫砂漿相比，抗折強度提高了18%，硅藻土摻量超過30%時，保溫砂漿的抗折強度強度低于不摻硅藻土的砂漿強度，硅藻土摻量為50%時，砂漿抗折強度降至0．5MPa，與不摻硅藻土的保溫砂漿相比，砂漿抗折強度降低了12%．

圖5 硅藻土摻量對保溫砂漿抗壓強度的影響

圖6 硅藻土摻量對保溫砂漿抗折強度的影響

圖7 硅藻土摻量對保溫砂漿導(dǎo)熱系數(shù)的影響

2．4 經(jīng)煅燒活化后硅藻土摻量對保溫砂漿熱工性能的影響

如圖7所示，經(jīng)煅燒活化后硅藻土可顯著降低保溫砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)．隨著硅藻土摻量的增加，保溫砂漿導(dǎo)熱系數(shù)明顯降低，硅藻土摻量為20%時，保溫砂漿導(dǎo)熱系數(shù)最低，為0．078 0W/(m·k)，與不摻硅藻土的保溫砂漿相比導(dǎo)熱系數(shù)下降了42%;硅藻土摻量為50%時，保溫砂漿導(dǎo)熱系數(shù)為0．092 3W/(m·k)，與不加硅藻土的保溫砂漿相比導(dǎo)熱系數(shù)降低了31%．

3 結(jié)論

(1)在450℃ ～850℃范圍內(nèi)，硅藻土的燒失量及水化活性隨煅燒溫度的升高而增大;

(2)經(jīng)煅燒活化后的硅藻土等質(zhì)量取代20%水泥時，可以提高保溫砂漿的抗壓強度，在450℃ ～850℃范圍內(nèi)，煅燒溫度越高，保溫砂漿的抗壓強度提高越大;

(3)經(jīng)煅燒活化后的硅藻土可作為保溫砂漿高性能摻合料取代部分水泥，適當?shù)牡墓柙逋翐搅靠梢栽谔岣弑厣皾{的抗壓、抗折強度的同時，降低保溫砂漿的導(dǎo)熱系數(shù)．

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