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梯度功能污泥陶粒混凝土砌块的研究

李璐  
【摘要】:目前国内外已开发与广泛应用多种陶粒混凝土砌块、空心砌块以及有机泡沫夹芯混凝土空心砌块等。然而,陶粒混凝土空心砌块强度较低,与有机泡沫形成夹芯结构时,其生产工艺较复杂,且成本较高。在生产陶粒时,若在原材料中掺加污泥,则不仅有利于环境保护,同时也有利于降低陶粒生产成本。本研究采用某地区两种粉煤灰(高钙粉煤灰FA-S和低钙粉煤灰FA-H)、粘土和印染污泥作为原材料,研究了适当掺加印染污泥烧制轻质陶粒的可行性,在此基础上,进一步通过原材料配比设计与工艺优化,研制开发陶粒-EPS泡沫复合混凝土梯度功能砌块,研究了其相关技术性能,结果表明:(1)印染污泥中主要化学成分为Fe_2O_3和CaO,其晶相成分主要为方解石和石英,几乎无含铁的晶相成分存在。配料计算结果表明,采用FA-S和FA-H分别与废玻璃粉或粘土或印染污泥进行复合时,均无法配制得到满足Riley相图中烧制陶粒的合理化学组成范围的陶粒混合料,其中掺加印染污泥时,将导致混合料熔剂组分含量明显增加。(2)与采用FA-S时相比,采用FA-H和印染污泥为主要原材料时,其陶粒生料成球时需水量较低,而烧结温度较高。两者在持续升温条件下均无法烧制得到具有良好烧胀性能的轻质陶粒,但采用FA-H和印染污泥为主要原材料制备的生料球,在将高温炉预先加热至烧结温度后加入生料球,再重新升温至预定温度时,可烧制得到体积密度低于1.0g/cm~3的轻质陶粒,烧胀温度为1245~1270℃之间。(3)通过振动可实现流动性较好的陶粒混凝土拌合物沿高度方向上的组分梯度分布,可制备得到组分梯度分布的陶粒混凝土砌块,但较高流动性不利于成型的陶粒混凝土砌块即时脱模,对工业生产不利,且其导热系数较高;而采用层状复合梯度功能原理,并通过在混凝土拌合物中掺加聚苯颗粒,制备得到层状复合梯度功能聚苯颗粒复合陶粒混凝土砌块,其表层为彩色砂浆饰面层,底层为聚苯颗粒-陶粒混凝土保温层,可实现保温-装饰一体化。(4)全部采用陶粒和聚苯颗粒制备聚苯颗粒复合陶粒混凝土砌块时,加压成型后聚苯颗粒变形恢复导致其成型性能很差,通过陶粒-陶砂-聚苯颗粒复合可制备成型性能较好的层状复合梯度功能陶粒混凝土砌块,掺加适量胶粉和纤维素可进一步提高成型性能。中试生产得到的200×100×60mm砌块(砖),设计强度等级为MU10.0时,参照烧结多孔砖检测标准进行检测,其强度平均值和标准值能够满足MU10.0强度等级要求。(5)采用中试生产得到的200×100×60mm砌块(砖)砌筑的60厚和120厚砌体,测得的传热系数换算为240厚砌体时,其传热系数分别为0.823 W/m~2·K和1.02W/m~2·K,满足国家标准《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》中传热系数K1.5、节能50%的标准要求。


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