花崗巖鋸泥制備建材產(chǎn)品研究進展

張 媛，李育彪，薛璐韜，吳曉勇，蹇守衛(wèi)，呂 陽

(1.武漢理工大學資源與環(huán)境工程學院，武漢 430070；2.礦物資源加工與環(huán)境湖北省重點實驗室，武漢 430070； 3.硅酸鹽建筑材料國家重點實驗室，武漢 430070)

0 引 言

花崗巖是由巖漿在地殼中冷卻凝固而成，主要由石英、長石和少量云母等礦物相組成。我國花崗巖種類繁多，儲量大且分布廣?；◢弾r質地致密、耐磨損、表面色澤美觀、耐酸堿和抗氧化能力強，廣泛地應用于高檔建筑裝飾、園林設計、耐酸襯料和路基修筑等領域。我國花崗巖板材產(chǎn)量約5億平方米[1]，每年產(chǎn)生超過1 000萬噸花崗巖鋸泥[2]，這些廢料的堆存不僅侵占土地，而且會造成粉塵揚起、土壤污染等環(huán)境問題。

花崗巖鋸泥富含硅質組分，我國幾大產(chǎn)區(qū)鋸泥的主要化學組成如表1所示。其化學組成因產(chǎn)地不同而有一定差異，但多數(shù)地區(qū)的花崗巖鋸泥化學組成含量相近，湖北、四川和甘肅等地鋸泥中SiO2含量高達70%(質量分數(shù))左右，Al2O3含量皆在10%(質量分數(shù))以上，還含有一定量的K2O、Na2O、CaO、MgO等。

表1 我國某些地區(qū)花崗巖鋸泥的主要化學組成[1-2]Table 1 Main chemical composition of granite saw mud in some areas of China[1-2]

目前國內對鋸泥的處理方式通常有三種：一是對花崗巖廢料進行填埋處置、露天堆積等，但該處理方式對周圍環(huán)境影響較大，且浪費資源；二是對其進行浮選分離提純，目的在于回收高品質石英和長石[3]，但是該工藝所用到的氫氟酸、濃硫酸等強腐蝕性藥劑容易產(chǎn)生廢水，進而引起二次污染；三是將花崗巖鋸泥作為原料應用于生產(chǎn)水泥、玻璃、陶瓷和涂料等建材產(chǎn)品，將鋸泥作為基材應用于建筑領域是目前應用最廣方式。

鋸泥用于建材方面主要有四個方向：一是用來做建筑陶瓷底料，簡單磁選除鐵后就可利用，工藝簡單、成本低廉，但是附加值低，一般幾十元/噸；二是用于制備人造花崗巖，要求鋸泥粒度細、均勻且不含泥土等雜質，有時需要二次研磨加工，工藝流程復雜，但附加值高；三是用于建筑砌塊加工，鋸泥是生產(chǎn)加氣塊的優(yōu)質原料，但是近幾年砌塊價格大幅下滑，利用價值也較低；四是做裝配式建筑用陶瓷板，具有節(jié)能減排、環(huán)保等優(yōu)點，未來具有廣泛的利用前景。例如，來自福建某公司的鋸泥加氣混凝土砌塊和蒸壓磚制品項目每年可生產(chǎn)高達20萬立方米混凝土砌塊和1億塊蒸壓磚，消納30～50萬噸花崗巖鋸泥；廣西岑溪市將花崗巖廢料破碎、除雜、提純后，分離其有效成分，用于制造日用瓷器和人造花崗巖板材，很好的解決了當?shù)鼗◢弾r廢料堆存問題。

國外對于鋸泥的資源化利用主要集中在涂料、建筑陶瓷和混凝土等方面。巴西、伊朗、印度等國家也是石材出口大國，其花崗巖品種多樣,資源豐富，但同樣也面臨著鋸泥堆存、污染環(huán)境問題。巴西為減少天然骨料在混凝土和砂漿中的使用，減緩自然資源消耗，以花崗巖鋸泥為基材生產(chǎn)砂漿，不僅提高了砂漿穩(wěn)定性和耐磨性，還實現(xiàn)了鋸泥高效資源化利用[4]。日本某公司用粒徑為0.01～5.00 mm的花崗巖鋸泥研制出適用于房屋外墻和屋頂?shù)姆阑鸶魺嵬苛希山?jīng)受1 200 ℃高溫[5]。在塞爾維亞，花崗巖廢料作為長石的低成本替代品應用于戶外陶瓷地磚的制備，鋸泥中高含量二氧化硅的引入降低了坯體干燥收縮率與變形缺陷，提升了陶瓷地磚穩(wěn)定性和物理性能[6]。在印度，將花崗巖鋸泥加入混凝土原料中可確保水泥骨料基質的有效填充，減少自由水空間，使水泥顆粒更加分散，從而產(chǎn)生更好的水化條件，并增加混凝土的黏結成分，可提高砌塊的強度和耐久性[7]。

葡萄牙的Torres等[8]在不影響產(chǎn)品性能的基礎上將10%(質量分數(shù))花崗巖鋸泥加入生產(chǎn)屋頂瓦片的原料中，減少了不可再生自然資源的消耗，降低了生產(chǎn)鋸泥時造成的不利環(huán)境影響。巴西的Acchar等[9]向黏土基陶瓷配方中添加花崗巖鋸泥和咖啡殼灰作為長石替代物，可緩解長石消耗壓力。意大利某公司將不同質量比的花崗巖鋸泥與黏土混合生產(chǎn)磚瓦，發(fā)現(xiàn)向原料中加入40%(質量分數(shù))花崗巖鋸泥可生產(chǎn)合格產(chǎn)品。

花崗巖鋸泥生產(chǎn)高附加值建筑材料，可將鋸泥“變廢為寶”，開拓建材產(chǎn)品的原材料范圍。本文主要論述了花崗巖鋸泥在微晶玻璃、發(fā)泡陶瓷、陶瓷釉料和加氣混凝土砌塊四種建材產(chǎn)品中的應用與發(fā)展，總結了利用鋸泥制備這些建材的依據(jù)和方法，為其他尾礦制備建材產(chǎn)品提供了一定的理論研究基礎。

1 微晶玻璃

1.1 制備依據(jù)

微晶玻璃是特定組成的基礎玻璃經(jīng)核化、晶化處理后得到的一種含有大量結晶相和玻璃相的多相固體材料，其結構致密、強度高、耐熱耐腐蝕，被作為裝飾材料廣泛地應用于建筑領域。按照基礎玻璃的化學組成，微晶玻璃可分為[10]硅酸鹽型、鋁硅酸鹽型、氟硅酸鹽型、磷酸鹽型和硼酸鹽型。常見微晶玻璃體系的化學組成、主晶相及主要特征見表2。

表2 常見微晶玻璃體系的化學組成、主晶相及主要特征[11-12]Table 2 Chemical composition, principal crystal phase and main characteristics of common glass-ceramics systems[11-12]

由表2可知，制備微晶玻璃的化學組成主要有SiO2、Al2O3、K2O、Na2O、CaO和MgO，其成分及含量變化影響微晶玻璃的制備類型、主晶相與性能。SiO2以硅氧四面體[SiO4]為基本結構形成不規(guī)則的三維網(wǎng)絡，構成玻璃“骨架”。Al2O3是介于網(wǎng)絡生成體和網(wǎng)絡外體之間的中間體氧化物，適量Al3+奪取非橋氧形成[AlO4]進入硅氧網(wǎng)絡中，增加玻璃體黏度，使玻璃網(wǎng)絡結構趨向致密化[13]；Al2O3含量過高會導致玻璃網(wǎng)絡結構空隙增大，減弱網(wǎng)絡結構穩(wěn)定性，降低微晶玻璃性能[14]。CaO和MgO作為網(wǎng)絡改變體存在于玻璃中，適量CaO和MgO可提供“游離氧”破壞玻璃中的[SiO4]網(wǎng)絡結構而降低其黏度，增加玻璃內原子的擴散速率，以促進微晶玻璃析晶[15]。K2O和Na2O是網(wǎng)絡外體氧化物，可作為助熔劑降低玻璃熔化溫度?；◢弾r鋸泥中含有較高含量的SiO2和Al2O3，同時還含有CaO、MgO、K2O和Na2O，符合CaO-Al2O3-SiO2、MgO-Al2O3-SiO2、CaO-MgO-Al2O3-SiO2和Na2O-Al2O3-SiO2等體系所需成分，理論上是制備鋁硅酸鹽型微晶玻璃的適宜原材料。

王振等[16]以花崗巖鋸泥為原料，輔以Fe2O3、Na2CO3、CaF2、Mg2(OH)2CO3等化合物，成功制備了R2O-MgO-Al2O3-SiO2-Fe2O3系花崗巖廢渣微晶玻璃。孫慧等[17]以花崗巖鋸泥為原料，輔以石英砂、ZrO2、Al(OH)3、Mg2(OH)2CO3，經(jīng)780 ℃核化1 h、1 160 ℃晶化2 h后，制得四點抗彎強度為114.56 MPa的R2O-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃。萬里佳等[18]以四川某地的花崗巖廢渣為原料，加入適量的CaF2、CaCO3、Mg2(OH)2CO3，經(jīng)675 ℃核化1 h、1 010 ℃晶化1 h后，成功制備了顯微硬度為5.21 GPa、三點抗彎強度為125 MPa的R2O-CaO-MgO-Al2O3-SiO2-F系微晶玻璃。羅云龍等[19]以花崗巖尾礦為主原料，輔以其他原料，以適量二氧化鈦和氟硅酸鈉為復合晶核劑制備了R2O-CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃，發(fā)現(xiàn)CaO/MgO質量比在一定范圍內增加，微晶玻璃的主晶相逐漸由角閃石和鈣長石轉變?yōu)殁}長石，因鈣長石硬度高于角閃石，微晶玻璃硬度增大，但CaO/MgO質量比過大，微晶玻璃顯微硬度會因其內部棱柱狀鈣長石的完整性變差或出現(xiàn)孔洞等缺陷而降低?；谏鲜鲅芯靠芍?，以花崗巖鋸泥為主體，輔以其他原材料，通過對配方和熱處理制度進行調整，可以制得性能優(yōu)良的微晶玻璃。

1.2 制備方法

高溫熔融法是微晶玻璃的傳統(tǒng)制備方法，又稱壓延法或整體析晶法，隨后又出現(xiàn)了燒結法、溶膠-凝膠法等。目前國內工業(yè)化生產(chǎn)微晶玻璃主要采用高溫熔融法和燒結法，制備工藝成熟。

1.2.1 熔融法

熔融法制備花崗巖基微晶玻璃的工藝過程為[20]：將花崗巖鋸泥、輔料和晶核劑按照配比稱量后充分混合均勻，高溫熔融成玻璃液相，澄清、均化后經(jīng)壓延、輥壓、澆鑄等手段使之成型，在一定溫度下進行核化、晶化，退火后可制得微晶玻璃。程金樹等[21]以花崗巖鋸泥為原料，采用高溫熔融法成功制備了具有優(yōu)良性能的鋁硅酸鹽型微晶玻璃。王金龍等[22]以花崗巖廢渣為主原料，二氧化鋯為晶核劑，采用整體析晶法制備R2O-MgO-A2O3-SiO2-F系微晶玻璃，經(jīng)660 ℃核化1 h、1 086 ℃晶化2 h，制得脆性指數(shù)為3.77 μm-1、斷裂韌性為1.85 MPa·m1/2、顯微硬度為3.95 GPa、四點抗彎強度為97.2 MPa的試樣。歐甜等[23]以花崗巖廢渣為主要原料，以Na2CO3、CaHPO4、白云石、輕燒氧化鎂為輔助原料，TiO2和P2O5為晶核劑，采用高溫熔融法在740 ℃核化1 h、950 ℃晶化2 h的條件下，制得抗彎強度為70.19 MPa的微晶玻璃。

熔融法所制產(chǎn)品質量穩(wěn)定，表面致密有光澤感,且無氣泡、變形等缺陷，適合機械自動化生產(chǎn)。但該方法制備過程熔制溫度高(通常在1 350 ℃以上)，能耗大，生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)成本高。

1.2.2 燒結法

燒結法制備微晶玻璃的原理是玻璃顆粒界面和表面析晶，無需添加晶核劑。其具體過程是將熔化好的玻璃液水淬形成玻璃顆粒，過篩后裝模或壓制成型，晶化熱處理后制得微晶玻璃[24]。在晶化熱處理前，需用差示掃描量熱儀測定基礎玻璃的核化溫度和晶化溫度。

鄒傳明等[25]以改性花崗巖粉體為主要原料，采用燒結法制備了斷裂韌度為3.0 MPa·m1/2、抗彎強度為144 MPa的鈣長石微晶玻璃。湯李纓等[26]以四川某地花崗巖廢料為主要原料，采用燒結法制備了鋸泥摻量為40%(質量分數(shù))、析晶溫度為1 080～1 160 ℃、主晶相為β-硅灰石的微晶玻璃。

燒結法易控制析晶過程，玻璃熔體不需嚴格均一，所需熔制溫度較熔融法低，熔制時間縮短，能耗降低。但燒結法制備的微晶玻璃存在氣孔等缺陷，產(chǎn)品內部難致密化，物理化學性能降低，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。

1.2.3 溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠法制備微晶玻璃是將玻璃原料與有機化合物經(jīng)水解形成膠體凝膠，再在較低溫度下進行燒結[27]。溶膠-凝膠法是一個由液相變?yōu)楣滔嗟倪^程，凝膠制備與熱處理所用溫度較低，成核較快，結晶率更高。此方法對所需化學試劑和原料純度要求較高，但鐵尾礦、粉煤灰、煤矸石等尾礦或工業(yè)固體廢棄物制備微晶玻璃時，所含雜質較多，提純處理成本較高，且燒結過程中凝膠收縮率較高，所制微晶玻璃易變形，影響其性能。

2 發(fā)泡陶瓷

2.1 制備依據(jù)

發(fā)泡陶瓷是硅鋁質組分與適量發(fā)泡劑混合均勻后在高溫下燒結而成的內部呈密集閉氣孔的輕質高氣孔率保溫材料。黏土、長石和石英是燒制陶瓷的傳統(tǒng)原料[28]，硅鋁質組分是燒制陶瓷不可缺少的成分。表3是文獻中關于制備發(fā)泡陶瓷原料的適宜化學組成[29-32]。SiO2是構成玻璃相網(wǎng)絡結構的主要組分，其含量變化影響熔體黏度變化，SiO2含量增加，[SiO4]骨架更加完整，熔體黏度增大[33]；Al2O3會提高坯體高溫液相生成溫度，增大其表面張力及黏度，防止氣泡貫通、串孔，提高坯體的強度和韌性[34]；K2O和Na2O因K+、Na+能插入[SiO4]四面體中，破壞其復雜結構，降低熔融溫度和高溫下的液相黏度[35]；CaO、MgO等堿土金屬氧化物的引入可降低始熔溫度，擴大熔融溫度范圍，但CaO含量過高會促使鈣長石相生成，該物相熔點較高，硬度較大，致使熔體熔點和高溫液相黏度增大。

表3 發(fā)泡陶瓷原料的適宜化學組成Table 3 Suitable chemical composition of foamed ceramics raw materials

花崗巖鋸泥具有較高含量的SiO2和Al2O3，且CaO、MgO等氧化物的含量基本可以滿足制備發(fā)泡陶瓷的要求，理論上鋸泥非常適合做制備發(fā)泡陶瓷的原料。潘紅等[36]以花崗巖鋸泥為原料，在1 170 ℃下燒制得密度為473 kg/m3、抗壓強度為1.65 MPa的發(fā)泡陶瓷。Pan等[37]以85%(質量分數(shù)，下同)花崗巖鋸泥、10%長石和5%黏土為主要原料，以SiC為發(fā)泡劑成功制備了密度為600 kg/m3、吸水率為0.36%、抗壓強度為18.11 MPa的高強度發(fā)泡陶瓷，耐熱溫度可達800 ℃。

Jiang等[38]利用花崗巖鋸泥、煤矸石和廢玻璃制備輕質建筑發(fā)泡陶瓷，探究了不同添加劑用量對發(fā)泡陶瓷物理性能的影響。當CaO或MgO作為添加劑時，發(fā)泡陶瓷內部孔徑和孔隙度均增大，堿土金屬氧化物CaO和MgO引入熔體后，更易導致硅酸鹽網(wǎng)絡中的Si—O鍵斷裂，降低其聚合度，從而降低高溫液相黏度，氣孔膨脹阻力降低。當添加劑為Na2HPO4時，其摻量對發(fā)泡陶瓷體積膨脹度影響不大，且將氣泡孔徑降低至1～2 μm，氣孔分布均勻，孔隙度為88.5%，具有較好的內部結構。

2.2 制備方法

泡沫陶瓷根據(jù)其內部氣孔存在狀態(tài)，可分為開孔和閉孔泡沫陶瓷。前者的制備方法有添加造孔劑法、泡沫前體反應法和有機泡沫堆積法等，主要應用于催化、過濾分離等方面。閉孔發(fā)泡陶瓷的制備方法為高溫發(fā)泡法，是指在混合料中添加適量發(fā)泡劑，經(jīng)濕法或干法制料后，在1 200 ℃左右進行燒結，高溫下原料軟化熔融生成液相，包裹發(fā)泡劑生成的氣體，冷卻后得到內部呈密集閉氣孔的輕質發(fā)泡陶瓷，主要作為保溫隔熱材料應用于建筑領域。

花崗巖鋸泥多用于制備閉孔發(fā)泡陶瓷，其形成機理如圖1所示，一般包括[39]：原料堆積、有機物燃燒分解、液相生成、氣體生成、液相包裹氣體、閉孔形成。在液相包裹氣體階段氣泡先后經(jīng)歷形成、長大和上浮等過程，氣泡尺寸大小及是否均勻分布取決于氣泡內壓與高溫液相的黏度和表面張力之間的匹配程度。

圖1 發(fā)泡陶瓷的形成機理[40]Fig.1 Formation mechanism of foamed ceramics[40]

發(fā)泡劑通常要求發(fā)泡效率高、孔徑分布均勻、閉氣孔率高、反應溫度高于原料熔化溫度等[41]。常用的高溫發(fā)泡劑主要有SiC、Ti3N2、H2O2、炭黑等。吳曉鵬等[42]以花崗巖鋸泥為原料、SiC為發(fā)泡劑制備發(fā)泡陶瓷時，發(fā)現(xiàn)試樣孔隙率和吸水率與SiC用量成正比,與SiC粒徑成反比;密度和抗壓強度與SiC用量成反比，與SiC粒徑成正比。當SiC用量為0.6%(質量分數(shù))、粒徑為6.5 μm時，制得抗壓強度為12.7 MPa、孔隙率為76.92%、密度為590 kg/m3、吸水率為5.42%的試樣。

熱處理制度是高溫發(fā)泡法制備發(fā)泡陶瓷中的關鍵一環(huán)，直接影響產(chǎn)品性能。燒結溫度過高時，發(fā)泡陶瓷中玻璃相含量增加，高溫液相黏度和表面張力降低，氣泡易相互貫通，形成形狀不規(guī)則的大氣孔，氣孔結構破壞，試樣強度降低。適當?shù)臒Y時間可促進原料間充分反應，保證氣孔均勻長大，使試樣致密化，但燒結時間過長會引起氣泡異常長大，坯體變形。升溫速率過快時，高溫發(fā)泡時間短，氣體生成量降低，同時會迅速降低高溫液相黏度，加快氣孔生長速率，但升溫速率過快的負面影響大于其正面影響。

潘孟博等[43]以花崗巖鋸泥、黏土、鉀長石為主要原料燒制發(fā)泡陶瓷，發(fā)現(xiàn)試樣抗壓強度和密度隨燒結溫度升高而下降，保溫時間和升溫速率的影響趨勢基本與之相同。燒結溫度為1 180 ℃時，抗壓強度最佳，但其表觀密度較高，主要由于該溫度下坯體軟化不完全，SiC氧化產(chǎn)生的氣體較少，不能形成較多氣孔。在升溫速率5 ℃/min下升至1 000 ℃，再以3 ℃/min升至1 200 ℃，保溫30 min的熱處理條件下，制得密度為0.6 g/cm3、導熱系數(shù)為0.2 W/(m·K)和抗壓強度為18.11 MPa的優(yōu)良試樣。

以花崗巖鋸泥為原料制備發(fā)泡陶瓷，其原材料通常較廉價且易獲得，所以燒結工藝是決定制造成本的主要因素。迄今為止，通過高溫發(fā)泡法制備發(fā)泡陶瓷的燒結溫度基本在1 200 ℃左右，長時間加熱使成品制作成本增加。關于發(fā)泡陶瓷的實驗應集中在調整配方，對原料進行改性或向原料中加入助熔組分來降低試樣的燒結溫度，降低發(fā)泡陶瓷的成本，增加發(fā)泡陶瓷實際應用及工業(yè)化生產(chǎn)的可能性。

3 陶瓷釉料

3.1 制備依據(jù)

陶瓷釉料一般是以長石、石英、堿土金屬礦、高嶺土等為原料，經(jīng)研磨加水制漿后于坯體表面涂敷，焙燒熔融后形成陶瓷制品表面的玻璃質薄層。在釉料中，硅質組分是生成玻璃質的主要成分，起骨架作用[44]?；◢弾r鋸泥中的硅質組分高，其中的石英和長石等礦物組分有利于在燒結過程中形成釉面，且其作為工業(yè)廢料是一種較為廉價的釉料原料。Silva等[45]以花崗巖鋸泥、玻璃廢料和石灰?guī)r廢料為主要原料成功制成了應用于商業(yè)墻磚和瓷器瓷磚的釉料。蔣述興等[46]以鉀長花崗巖鋸泥為主要原料，輔以硅灰石，添加一定量的羧甲基纖維素鈉，采用濕法球磨法將其制成漿料，在1 200～1 300 ℃下燒制得到光澤度為82%～93%、顯微硬度為590.1～604.5 MPa的陶瓷釉。

以鋸泥為原料制備釉料，決定其質量的指標主要有高溫液相黏度、表面張力以及坯釉的熱膨脹系數(shù)等。除此之外，也與其他輔助原料有關，釉料制備原材料通常由礦物原料和釉用化工原料組成，一般還會添加各種特殊的原料，各物料的配比及添加劑的種類和含量皆會影響釉料的最終質量。

3.2 制備方法

釉料的制備方法有生料釉法和熔塊釉法。生料釉法是按釉料原料配比稱量，經(jīng)粉碎、研磨后加水調制成漿；熔塊釉法是將水溶性原料、毒性原料等先熔融水淬成玻璃狀物質，再與其他物料混合細磨，用水或其他液體調制成漿。生料釉法生產(chǎn)工藝簡單、成本低；熔塊釉法需對原料進行高溫熔融處理，耗時長，能耗高。但與生料釉相比[47]，熔塊釉燒成后的釉面粗糙度低、表面平整且有光澤感，其原因在于生料釉中存在部分難熔顆粒和產(chǎn)氣組分，高溫熔融后釉面殘留有未熔顆粒，且產(chǎn)氣組分在熔融過程中產(chǎn)生氣體，使釉面存在針孔等缺陷，而熔塊釉法因其原料已在1 000 ℃以上的高溫下全部熔融，排除了產(chǎn)氣組分，且二次熔融時釉料熔點降低，易在坯體表面鋪展開來，使表面光滑平整。

4 加氣混凝土砌塊

4.1 制備依據(jù)

加氣混凝土砌塊是在制備過程中通過添加發(fā)氣劑等成分在混凝土砌塊內部形成多孔結構，使其具有容重輕、吸音隔音、保溫隔熱等優(yōu)點。粉煤灰是制備加氣混凝土砌塊的傳統(tǒng)原材料，其用量一般在60%(質量分數(shù))左右，但隨著市場需求的不斷增大，出現(xiàn)了粉煤灰供不應求的局面。粉煤灰的主要化學成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等，與花崗巖鋸泥成分類似，理論上鋸泥可作為優(yōu)質摻合料部分替代或全部替代粉煤灰來生產(chǎn)加氣混凝土砌塊。國外Gupta等[48]、Sadek等[49]和Singh等[50]研究人員已將花崗巖鋸泥作為細骨料替換物應用于常規(guī)混凝土之中，但將鋸泥應用于加氣混凝土的研究較少。

魯淵[51]以花崗巖鋸泥為主要原料，以水泥、石灰、石膏和鋁粉為輔助原料成功制備了平均抗壓強度為3.92 MPa、干密度為638 kg/m3的加氣混凝土砌塊。劉家弟[52]以花崗巖鋸泥為主要原料，添加水泥和生石灰作為膠結材料，石膏為水化激發(fā)劑，鋁粉為發(fā)泡劑，通過在45～65 ℃靜養(yǎng)發(fā)泡120～180 min，在最佳蒸壓養(yǎng)護制度下生產(chǎn)出10級以上的試樣。楊東升等[53]發(fā)現(xiàn)當加氣混凝土中粉煤灰和花崗巖鋸泥摻量均達到膠凝材料的10%(質量分數(shù))時，砌塊的抗折強度為2.7 MPa,抗壓強度可達到8.6 MPa，花崗巖鋸泥的摻入可以彌補僅利用陳積粉煤灰所制加氣混凝土砌塊存在的強度不足、砌塊不完整等缺陷。

4.2 制備方法

制備加氣混凝土的原材料眾多，如砂、水泥、石膏、石灰、花崗巖鋸泥、粉煤灰等，其工藝流程圖如圖2所示，主要包括：原材料預處理，配料、攪拌及澆筑，初養(yǎng)及切割，高溫高壓養(yǎng)護，成品出釜[54]。

圖2 蒸壓加氣混凝土制備流程圖[55]Fig.2 Flowchart for preparation of autoclave aerated concrete[55]

劉敏等[56]以m(鋸泥) ∶m(生石灰) ∶m(水泥) ∶m(石膏)=66 ∶19 ∶10 ∶5的配比，外加鋁粉膏0.13%，在1.2 MPa下恒壓養(yǎng)護7 h，制得抗壓強度、密度和導熱系數(shù)分別為4.4 MPa、493.8 kg/m3、0.119 W/(m·K)的蒸壓加氣混凝土砌塊。趙更歧等[57]在鋸泥67%～72%(質量分數(shù)，下同)、石灰15%～20%、水泥8%～12%、石膏3%～5%、鋁粉0.08%～0.10%的配比下，制得干密度等級為B07、強度等級為A3.5的混凝土砌塊。蔡振哲[58]以花崗巖鋸泥為原材料制備鋸泥加氣混凝土砌塊，平衡含水率在6%以內時，鋸泥加氣混凝土砌塊晶相以石英、托勃莫來石為主，其抗壓強度和抗拉強度分別可達4.3～4.5 MPa、0.54～0.6 MPa，與相同制備工藝下的粉煤灰加氣、砂加氣混凝土砌塊的強度相差不大。

以鋸泥制備加氣混凝土砌塊存在一個主要的問題[59]：砌塊經(jīng)水浸淋干燥后，其表面會出現(xiàn)“泛白”現(xiàn)象，原因是鋸泥中的Na2O含量較高，遇水生成NaOH，進而與水泥或石膏中的硫酸鹽反應，生成水溶性鹽類Na2SO4，水分蒸發(fā)后會在砌塊表面析出白色Na2SO4晶體。砌塊表面被白色晶體所覆蓋，影響試樣美觀、砌筑及墻體抹灰質量，所以利用花崗巖鋸泥制備加氣混凝土砌塊時，需控制花崗巖鋸泥中的可溶性鹽以防止砌塊表面泛霜。

5 結 語

花崗巖鋸泥在建筑材料領域的高值利用是解決鋸泥堆存及危害的重要發(fā)展方向，不僅可以消耗大量鋸泥、減輕環(huán)境危害，而且可顯著降低建材原料成本，擁有巨大的發(fā)展和應用空間，可為企業(yè)帶來巨大經(jīng)濟效益，具有重大社會效益。將來要實現(xiàn)鋸泥的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)可從以下幾方面進行深入研究。

1)花崗巖基微晶玻璃生產(chǎn)工藝需不斷改進。燒結法和熔融法皆存在溫度高、耗時長或產(chǎn)品質量不佳等缺點，在保證產(chǎn)品性能的同時，應降低燒結溫度，縮短工藝流程,減少能耗，將來可探究微晶玻璃低溫燒結技術。

2)發(fā)泡陶瓷主要是基于高溫發(fā)泡劑實現(xiàn)陶瓷內部的多孔結構，但目前對低溫發(fā)泡劑的研究較少，且對氣泡內壓與液相黏度和表面張力之間的變化規(guī)律缺乏系統(tǒng)的理論研究，不能保證批量生產(chǎn)中精準控制產(chǎn)品內部氣孔孔徑及分布的均勻性。將來可進一步開發(fā)低溫發(fā)泡劑，降低發(fā)泡能耗，保證產(chǎn)品質量，實現(xiàn)發(fā)泡陶瓷的低耗生產(chǎn)。

3)制備陶瓷釉料需將原料研磨制漿，但不同地區(qū)鋸泥粒度波動較大，且化學組成存在一定差異，易造成釉料黏度不均一、釉面開裂、浸釉后釉面平整度差等產(chǎn)品缺陷。將來可針對花崗巖鋸泥建立基礎數(shù)據(jù)庫，包括不同地區(qū)鋸泥的儲量、產(chǎn)量、粒度、化學組成及礦物成分等基本信息，為實際生產(chǎn)中的原料選擇和工藝控制提供一定基礎數(shù)據(jù)。

4)鋸泥替代粉煤灰生產(chǎn)加氣混凝土，可緩解粉煤灰的短缺難題，但鋸泥加氣混凝土砌塊因易出現(xiàn)“泛霜”現(xiàn)象，限制了鋸泥的應用。對現(xiàn)有生產(chǎn)配方進行調整，解決砌塊表面泛霜問題，制備高摻量、高強度產(chǎn)品，是未來需要重點研究的方向。