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        行業資訊

        陶粒粒徑及級配對陶?;炷亮W性能的影響

        2020-06-19     瀏覽次數:2482    
        商洛尾礦堆存量較大,綜合利用率較低。采用尾礦制備免燒磚 、 陶粒 、泡沫混凝土、透水磚 、發泡陶瓷 等高附加值產品,是目前尾礦綜合利用的研究熱點。陶?;炷?/a>又稱輕骨料混凝土,具有質輕、高強、保溫隔熱、抗震性好、抗滲性佳、耐火性好等優點,廣泛應用于裝配式建筑、橋梁工程、地鐵、隧道等領域。研究人員采用頁巖 、粉煤灰 、尾礦 、煤矸石 等為原料燒制輕質高強陶粒,以陶粒作為骨料制得高性能陶?;炷?,主要研究陶粒預處理、孔結構、配合比等對陶粒性能的影響。陶粒粒徑及其級配對陶?;炷亮W性能影響尚鮮見報道。本試驗以商洛釩尾礦為主要原料燒制輕質高強陶粒,研究陶粒粒徑及其級配對陶?;炷量箟簭姸群涂拐蹚姸鹊挠绊?,確定制備高性陶?;炷恋淖顑炋樟A郊凹壟?。
        1 試驗部分
        1.1 原料 采用陜西省商洛市山陽縣大量堆存的釩尾礦作為主要原料,加入黏土、長石為輔助原料,采用高純度 SiC 作為發泡劑。經過前期試驗探索得出制備釩尾礦基輕質高強陶粒的最優原料配方( w/%)為:釩尾礦,80;黏土,10;鉀長石 10。發泡劑 SiC 加入量為 0.5%。
        1.2 試驗方法 原料經球磨、陳腐、成型、烘干后在1 125 ℃下保溫 30 min 燒結,制得粒徑分別為 10 mm、15 mm 和 20 mm 輕質高強陶瓷顆粒。每組陶粒粒徑相差小于 2 mm,將不滿足條件的陶粒去除。然后將陶粒在水中浸泡 1 h,倒入模具等待澆注。為消除沙石、混凝土配合比等因素影響,本研究采用純水泥漿澆注,將硅酸鹽水泥和水按 100∶18 質量比稱量,加入質量分數 0.4% 聚羧酸減水劑,快速攪拌直至混合均勻。再將水泥漿料慢慢澆注到放有陶粒的模具中,1 d 后脫模,最后放入標準恒溫恒濕養護箱中進行養護。
        1.3 測試方法 按照國標 GB/T 17431.2-2010《輕集料及其試驗方法 第 2 部分:輕集料試驗方法》對釩尾礦基陶粒進行測試表征。陶?;炷恋暮暧^形貌采用 TX5300 視頻顯微鏡進行觀察?;炷量箟簭姸群涂拐蹚姸炔捎?WDW-50 型萬能試驗機進行測試,每組數據重復測量 3 次,取平均值。
        2 結果與討論
        2.1 不同粒級陶粒的制備 
              以商洛釩尾礦為主要原料,加入黏土、鉀長石為輔料,原料質量比為 8∶1∶1,發泡劑 SiC 添加量為 0.5%,球磨 0.5 h,加水 35%,搓
        揉成塊陳腐 24 h,然后成型為直徑 8 mm、12 mm、16 mm 的陶粒生坯,放入烘箱在 100 ℃下干燥 12 h,最后放入馬弗爐從室溫以 8 ℃ /min 的升溫速率升至800 ℃,再以 3 ℃ /min 升溫至 1 125 ℃,保溫 30 min 后隨爐冷卻,制成粒徑分別為 10 mm、15 mm 和 20 mm的球狀陶瓷顆粒。GB/T 17431.2-2010 要求輕集料陶粒的筒壓強度大于等于 6.0 MPa,吸水率小于等于 10%,堆積密度小于等于 800 kg/m3。結合《輕集料及其試驗方法》對不同粒徑陶粒性能進行測試。3 組不同粒徑陶粒的堆積密度、筒壓強度和吸水率均滿足國家標準,具體數據見表 1。由表 1 可知,隨著陶粒粒度的增大,其堆積密度和筒壓強度均減小。這是因為陶粒粒度越大,陶粒與陶粒之間的空隙越大,導致堆積密度降低,筒壓強度隨之降低。3 組陶粒的吸水率差異不大。

        2.2 陶粒粒徑對輕質骨料混凝土力學性能的影響 
              以粒徑為 10 mm、15 mm 和 20 mm 的陶粒作為輕集料制備陶?;炷?,采用石子作為粗骨料制備混凝土進行對照。為消除其他因素的影響,采用純水泥漿料進行澆注。在恒溫恒濕養護箱養護中,記錄其 14 d、28 d 的抗折強度和抗壓強度?;炷翑嗝鎴D,見圖 1。

              從圖 1 可看出,4 組混凝土澆注均較為致密,斷裂時,陶粒拔出和斷裂都有發生,陶粒表面與水泥之間結合緊密。陶?;炷良笆踊炷恋?14 d 和 28 d 抗壓強度測試結果,見表 2。由表 2 可知,3 組陶?;炷恋目箟簭姸染仁踊炷恋目箟簭姸鹊?。這是因為石子是致密型粗骨料,具有較高的抗壓強度。陶粒屬于多孔材料,抗壓強度較低。隨著陶粒粒徑的增大,陶?;炷恋目箟簭姸冉档?。這是因為陶粒粒徑越小,其筒壓強度越大,導致陶?;炷恋目箟簭姸仍礁?。粒徑 10 mm 陶粒制備的陶?;炷?28 d 抗壓強度達到 52.7 MPa。

              陶?;炷良笆踊炷恋?14 d 和 28 d 抗折強度測試結果,見表 3。由表 3 可知,3 組陶?;炷恋目拐蹚姸染仁踊炷粮?。這是因為陶粒屬于多孔材料,陶粒表面的孔洞使其與水泥結合更加緊密,導致斷裂時需要更大載荷,抗折強度更高。粒徑為15 mm 陶粒制備的陶?;炷量拐蹚姸茸罡?,28 d 抗折強度比石子混凝土高 64%。陶?;炷恋目拐蹚姸扰c陶粒的粒徑無線性關系。綜合考慮,粒徑為15 mm 的陶粒制備的陶?;炷亮W性能較優。

        2.3 陶粒級配對陶?;炷列阅艿挠绊?nbsp;
             將粒徑為 10 mm、15 mm 和 20 mm 3 種陶粒按體積比 1∶1組合得到 V(10 mm)∶V(15 mm)=1∶1, V(10 mm))∶V(20 mm)=1∶1 和 V(15 mm)∶V(20 mm)=1∶1 此 3組粗集料。將以上 3 種陶粒按體積比 1∶1∶1 配比得到第 4 組粗集料。然后采用純水泥漿料進行澆注,在恒溫恒濕養護箱養護中,記錄其 14 d、28 d 的抗壓強度和抗折強度。不同陶粒級配混凝土的斷面圖,見圖 2。從圖 2可看出,4組陶?;炷翝沧⒕^為致密,小粒徑陶粒分布在大粒徑陶粒之間。

              不同陶粒級配制備陶?;炷恋?14 d 和 28 d 抗壓強度測試結果,見表 4。對比表 2 和表 4 可看出,不同粒徑陶粒配合作為粗集料制備的陶?;炷?,其抗壓強度均有提升。其中陶粒配比 V(10 mm)∶ V(15mm) =1∶1 制備的陶?;炷量箟簭姸茸罡?,達到58.5 MPa,較粒徑 10 mm 陶?;炷?28 d 抗壓強度高11%;另外,與粒徑為 20 mm 的陶粒配合的 3 組陶?;炷量箟簭姸染?20 mm 陶?;炷粮?。這表明以不同粒徑的陶粒配合作為粗集料,提高陶粒的堆積密度,有利于提高陶?;炷恋目箟簭姸?。

              不同陶粒級配制備陶?;炷恋?14 d 和 28 d 抗折強度測試結果,見表 5。由表 5 可知,不同粒徑陶粒級配使陶?;炷恋目拐蹚姸扔兴嵘?。其中陶粒配比 V(10 mm)∶V(15 mm)=1∶1 制備的陶?;炷?8 d 抗折強度最高,達到 16.2 MPa,比石子混凝土的抗折強度高 76%。加入粒徑為 20 mm 的陶粒,陶粒級配為V(10 mm)∶V(15 mm)∶V(20 mm)=1∶1∶1時,該組陶?;炷恋目拐蹚姸葹?13.8 MPa,說明過大粒徑陶粒的加入不利于陶?;炷量拐蹚姸鹊脑龃?。綜上所述,陶粒配比 V(10 mm) ∶ V(15 mm)=1 ∶ 1 制備的陶?;炷亮W性能最佳。

        3 結論
              采用 80% 商洛釩尾礦為主要原料制備不同粒徑的輕質高強陶瓷顆粒,研究陶粒粒徑及陶粒級配對陶?;炷量箟簭姸群涂拐蹚姸鹊挠绊?,單一陶粒粒徑為 15 mm 制備的陶?;炷亮W性能較好。陶粒配比 V(10 mm)∶V(15 mm)=1∶1 制備的陶?;炷亮W性能最優,28 d 抗壓強度達到 58.5 MPa, 28 d 抗折強度為 16.2 MPa。
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