花岗石废浆在泡沫混凝土中的应用研究.pdf

文章 编号 ：1 0 0 7 0 4 6 X( 2 0 1 4 ) 0 2 0 0 2 6 0 3 固废利用 花岗石废浆在泡沫混凝土中的应用研究 S t u d y o f Ap p l i c a t i o n o f Gr a n i t e Wa s t e S l u r r y i n F o a me d C o n c r e t e 蒋慧媛 ( 上海电力安装第一工程公司，上海 2 0 0 0 9 0 ) 摘 要：含 S i O 较高的花岗石废浆作为泡沫混凝土的硅质材料 ，其利废率达到 6 0 ，制备的泡沫混凝土产品的各 项指标均能达到国家标准规定的指标要求。经试验 ，明确花岗石废浆掺量不宜超过6 0 ，最佳水料比为0 3 8 ； 按此 制备 的B 0 6 泡 沫混凝 土 ，成型较 好 ，气孔 大小和分布较 为均 匀，可以起 到保 温作 用和达到A级 防火标 准 。 这样不但解决了建筑废弃物的环保治理问题，而且有助于资源的再生再利用， “ 变废为宝”。 关键词 ：花 岗石废浆；泡沫混凝土；水料 比 中图分类号 ：TU 5 2 8 2 文献标 志码 ：A 0 前 言 花岗石是一种岩浆在地表以下凝却形成的火成岩，花 岗石不易风化， 颜色美观，外观色泽可保持百年以上。由 于其硬度高、耐磨损，所以除了用作高级建筑装饰工程、 大厅地面外，还是露天雕刻的首选材料 。 我国是一个石料加工大国。目 前花岗石的切割多为水 洗锯切工艺，这样就会产生大量的花岗石废浆。随着近些 年来对花岗石需求量的不断增加，花岗石废浆的排放量也 急剧增加，目前还没有有效办法利用，只能简单地填埋。 这不仅需要占用大量的土地，而且容易对周围环境和地下 水资源造成污染。 从化学成分上看花岗石废浆主要化学成分是二氧化硅 ( S i O ， 6 5 ) ，可以作为一种闲置的资源应用在建筑材料 领域，起到了 “ 变废为宝”、节能降耗、降低成本和减轻 环境负荷的作用 2 。 泡沫混凝土中均匀分布着大量封闭气孑 L ，是一种近些 年得到国家大力支持和积极倡导的新型节能环保型建筑材 料。具有轻质高强、隔热保温、防火、隔音、抗水减震 等特性，被普遍应用于高层建筑墙体制作、保温和衬垫等 工程，具有广阔的市场前景和经济价值 3 _ 。 2 6 COAL ASH 2 2 0】 4 1 试验主要原料和设备 水泥：4 2 5 号水泥，由上海南方水泥厂生产。 花岗石废浆： 上海地区花岗石加工企业提供，为水洗 锯切废浆，烘干后为粒径 1 0 m的颗粒状粉料，检测其 比表面积为 3 5 0 m k g 左右 ，见图 1 ，化学成分见表 1 。 图 1 花岗石废浆烘干后粉料放大4 0 0 0 倍的S E M照片 表 1 花岗石废浆的化学分析 试样名称 S i O 2 F e 2 0 3 A I 2 0 3 C a O Mg O F e O 花岗石废浆7 8 5 2 O 2 8 5 6 8 O 7 3 O 6 7 0 1 7 水泥发泡机：烟台驰龙建筑节能科技有限公司生产 F P X I O 0 水泥发泡一体机。 发泡剂：P M D 4 0 动物性水泥发泡剂，由烟台驰龙建 筑节能科技有限公司生产。 2 试验设计流程 ( 1 ) 根据导热系数、强度等级、干密度要求，确定水 泥及其他材料的用量。 ( 2 ) 根据原材料总量，确定水泥净浆的用水量。 ( 3 )根据原材料总量、用水量，确定水泥净浆体积。 ( 4) 通过水泥净浆体积，确定泡沫剂体积。 ( 5) 按泡沫剂体积、实测泡沫密度，确定泡沫重量。 ( 6 )根据泡沫重量、泡沫剂稀释倍数，确定泡沫剂 用量。 3 结果与讨论 3 1 花岗石废浆掺量的影响 表 2 是以4 2 5 号水泥、花岗石废浆和发泡剂为原料制 备密度为 6 0 0 k g m 的泡沫混凝土砌块。检测其 2 8 d干密 度和抗压强度，等级依据 J C T 1 0 6 2 -2 0 0 7 泡沫混凝土 砌块行业标准进行判定。 表 2 花岗石废浆掺量对泡沫混凝土性能的影响 从表 2可以看出，与纯水泥泡沫混凝土相比，随着花 岗石废浆的掺量的增加，泡沫混凝土的 2 8 d 干密度没有太 大变化，均属于B 0 6 级别，而2 8 d 抗压强度逐渐降低。花 岗石废浆掺量为 3 0 4 0 的泡沫混凝土的强度等级均属 于A 3 5 ，掺量为 5 0 6 0 的泡沫混凝土的强度等级均属 于A 2 5 ，而当花岗石废浆掺量为 7 0 以上时，泡沫混凝土 强度等级降为 A 1 5 。由于J C T 1 0 6 2 -2 0 0 7 泡沫混凝土 砌块行业标准要求，密度为 B 0 6的泡沫混凝土砌块最低 强度等级为 A 2 5 ，因此在保证满足 J C T 1 0 6 2 -2 0 0 7 标准 要求的前提下，达到利废率最高的目的，花岗石废浆掺量 不宜超过 6 0 。 泡沫混凝土的原料主要有钙质原料和硅质原料，水泥 作为主要的钙质材料，是泡沫混凝土料浆中C a ( O H ) ， 的主 要来源。水泥的凝结硬化作用使泡沫混凝土料浆逐渐稠化 并最终凝结硬化形成坯体，水泥施放出来的C a ( O H ) ， 与硅 质材料中的S i O ， 和 A 1 ， O 反应生成水化硅酸钙，水泥在泡 沫混凝土获得强度方面起着重要的作用4 1 。从化学分析可 以看出花岗石废浆中的 S i O ， 含量为 7 8 5 2 ，可以作为硅 质原料，它是泡沫混凝土中S i O ， 的主要来源。水泥水化过 程中的 C a ( O H ) ， 与花岗石废浆中的 S i O ， 和 A 1 ， O 反应生 成水化硅酸钙，形成泡沫混土的 “ 骨架”，在泡沫混凝土 起着重要的作用。利用花岗岩废浆可以减少泡沫混凝土中 水泥用量，进而降低水泥的水化热，制备的泡沫混凝土具 备干燥收缩比较小，不易开裂等特点。 3 2 水料比的影响 从表 3 可以看出，随着萘系减水剂的加入，降低泡沫 混凝土的水料比，泡沫混凝土的2 8 d 抗压强度逐渐增大， 而 2 8 d干密度也逐渐增大。抗压强度增加对泡沫混凝土砌 块有利，干密度增加则不利， 综合考虑0 3 8 是最佳水料比。 表 3 水料比对泡沫混凝土性能的影响 水料比是影响泡沫混凝土制备的关键因素之一。若水 料比过小，则料浆过稠。这样一方面影响料浆的均匀性， 物料容易结团，不易混合均匀；另一方面，泡沫在料浆中 难以充分混合均匀，因料浆阻力较大，泡沫易破裂，导致 泡沫损失。另外，料浆过稠使成型困难，试块边棱不整齐、 不密实。若水料比过大，浆体稠度过小，浆体凝结硬化滞 后，浇注后容易出现分层离析，影响浇注稳定性1 5 】 。 减水剂在泡沫混凝土中的作用主要有：降低水料比， 提高泡沫混凝土强度；增加水泥和花岗石废浆的分散性， 避免在搅拌时出现团聚，使泡沫混凝土料浆更加均匀，提 高浆料的和易性，增加泵送的流动性；缩短搅拌时间，减 小破泡的概率；提高泡沫混凝土浆料的内聚性，有利于泡 沫的稳定，减少泡沫上浮合并的几率。虽然减水剂应用在 泡沫混凝土有很多优势，但减水剂选择十分重要，如果选 择不当会引起泡沫的大幅度破灭。经过上海市建筑科学研 2 2 0 1 4 粉煤灰 2 7 究院管文1 的研究，选择萘系减水剂对泡沫混凝土十分有利。 因此本文选择萘系减水剂， 水料比为0 3 8 制备泡沫混凝土。 3 -3 泡沫混凝土主要性能指标检测 按照花岗石废浆与水泥按照6 ： 4 的配比， 水料比为0 3 8 ， 配制密度为 6 0 0 k g m 。 泡沫混凝土，如图2所示。 图 2 花岗石废浆泡沫混凝土 从图 2中可以看出制备的 B 0 6泡沫混凝土成型较好， 且泡沫混凝土中的气孑 L 大小和分布均较为均匀。 由于泡沫混凝土应用为隔热保温和防火的建筑材料， 因此按照J C T 1 0 6 2 -2 0 0 7 行业标准要求，对其进行导热 系数 ( 按G B T 1 0 2 9 4 -2 0 0 8 绝热材料稳态热阻及有关特 性的测定防护热板法测定 )、不燃性 ( 按 G B T 8 6 2 4 2 0 0 6 建筑材料及制品燃烧性能分级测定 ) 和放射性 ( 按 G B 6 5 6 6 -2 0 1 0 建筑材料放射性核素限量测定 ) 进行检测 ，结果见表 4 。 表 4 花岗石废浆泡沫混凝土主要性能指标检测 检验项目 ， 单位 检验方法 性能指标要求 检验结果 单项判定 2 8 coAL As H 2 201 4 从检测结果可以看出，掺入 6 0 花岗石废浆的泡沫 混凝土导热系数符合相应的标准，也就是说可以起到保温 的作用；而作为防火材料其燃烧性能达到A级防火标准； 此外检测其放射性指标均符合建筑材料放射性要求，可以 作为建筑材料的原料使用。 4 结 论 泡沫混凝土内部有大量的封闭小孔，具有良好的热工 性能，此外泡沫混凝土是无机材料，不含可燃成分，具有 良好的耐火性能。在泡沫混凝土生产过程中加入花岗石废 浆料，其掺入量为6 0 ，不但处理了废弃物，避免了环境 污染，而且将其制成具有一定经济价值的产品。这是一举 多得 “ 变废为宝”，符合可持续发展的战略要求。 参考文献 1 陈本 国国外对大理石、花岗石加工废浆的开发利用 J 石材 2 0 0 2 1 2 ： 1 2 - 1 4 2 吴海林花岗石废料综合利用的现状 J 石材 2 0 0 7 ， 7 ： 3 7 3 9 【 3 】韩 甲兴工业废弃物在泡沫混凝土中的应用 J 】 上海建材 2 0 1 2 ， 1 7 2 f 6 1 ： 1 7 1 8 4 宋旭辉 利用沙漠细砂生产泡沫混凝土的研究 J 混凝土 2 0 0 7 ， 1 2 ( 2 1 8 ) ： 5 5 5 7 【 5 】郑健泡沫混凝土的研究及常见问题分析与对策 J 山西建筑 2 0 0 8 ， 3 4 ( 3 2 ) ： 1 6 6 - 1 6 7 6 管文减水剂对泡沫混凝土性能的影 lfi J 新型建筑材料2 0 1 1 , 5 ( 3 8 ) ： 4 5 - 4 9 作者简介：蒋慧嫒 ，上海市杨浦区隆昌路2 3 5 号， 邮编 ：2 0 0 0 9 0 ， E ma i l h a n j i a x i n g 0 0 1 1 2 6 t o m 收稿13 期： 2 0 1 3年 l 0月 1 6日