硼泥陶粒及其混凝土的试验研究

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摘　要：介绍用工业废渣硼泥作主要原料，掺一定比例的膨胀剂，生产轻质、高强、保温的硼泥陶粒及配制LC30 硼泥陶粒混凝土的试验。试验说明，利用硼泥陶粒可以配制出LC30 轻骨料混凝土。 硼泥是冶建化工厂从硼镁矿石中提取硼砂后排出废弃物。作者以硼泥作为主要原料，加入少量粉煤灰、膨润土、膨胀剂等，通过配料造粒、焙烧等工艺过程，制成一种新型人造轻骨料——硼泥陶粒。该种陶粒具有良好的保温和隔声效果、较好的和易性以及与水泥胶凝材料的结合性，可用于地热、砌块、隔墙板等。为了扩大硼泥陶粒的应用范围，还进行了LC30硼泥陶粒混凝土的试配并获成功。一、硼泥陶粒的研制试验　1 、原材料
　　硼泥选用辽阳市冶建化工厂生产硼砂后的废渣，除去杂物、碎块。硼泥的含水率为30%，呈棕褐色泥状，具有可塑性，烘干后为块状，碾压后成粉状，0.08mm 方孔筛筛余8‰，比表面积3850cm2/g，密度2.9g/cm3。　　粘结剂选用朝阳市建平一带的膨润土，膨润土粒径较细，呈灰白色。掺入少许粘结剂可增加拌合料的塑性，以利于造粒和提高生料球的强度。掺和料选用粉煤灰，取自辽阳市第二热电厂，粉煤灰中一定的含碳量对硼泥陶粒的生产是有益的，可作为内燃料。 膨胀剂用多种无机材料和有机材料按一定比例配制而成，经粉磨形成矿粉，主要作用是在烧结过程中使陶粒膨化，形成封闭多孔陶粒。掺加一定量的锯末效果更佳。2 、配方设计
　　获得膨胀良好的多孔性陶粒必须具备两个条件：在膨胀温度范围内膨胀的气体并非是“被适宜黏度的液相所包围”，而是一直强烈的逸出；膨胀过程是膨胀气体一直强烈逸出与适宜黏度液相相对抑制气体逸出的动态平衡过程。 试验采用的配合比为：废渣硼泥60%～80%，膨润土3%～5%，粉煤灰10%～20%，膨胀剂3%～10%，少量饮用水。3 、原料配制、造粒、焙烧与膨化
　 (1)原料配制。将各种原料经适当处理，粒径小于1mm且小于80目的含量超过80%，按配方设计的比例称取后进行充分拌合。
(2)摇盘机造粒。将拌合物送入摇盘机，摇制成球，粒径不大于40mm。 (3)焙烧与膨化。原材料经混合成球后，即可送入回转窑进行焙烧。焙烧过程中边加水边进行底吹，并调整火焰，使球烧至正火，达到800～1200℃左右。过25 分钟烧结完成，此时陶粒初步成型，从窑口可看到陶粒光亮的固溶体，此时进入膨化阶段。当固熔体接近出窑口2m 处时，助燃器喷射煤粉，煤粉剧烈燃烧，温度可达1250～1500℃，并产生高温、高压环境，固熔体开始膨化，5～6分钟后出窑冷却形成轻质、多孔的球状骨料。4 、硼泥陶粒性能指标 依据GB2842 — 81 检测硼泥陶粒各项技术性能指标，检测结果合格。二、硼泥陶粒的生产及LC30 陶粒混凝土试验　1 、硼泥陶粒的生产试验
在辽阳市昌明墙体材料厂进行了生产试验。生产试验原材料及配方与研制试验相同，按工厂生产工艺进行生产。原材料按配方比例称取后，充分拌合后加水搅拌均匀，机械挤压造粒后，预热烘干煅烧膨化，出窑冷却筛选装袋，产品性能检测见表1。 2、LC30 硼泥陶粒混凝土配制试验
　　原材料包括，辽阳小屯水泥厂千山牌P.O.42.5级普通硅酸盐水泥，灯塔昌明建材厂生产的硼泥陶粒，辽阳太子河的河砂，辽阳一热电厂优质级磨细粉煤灰，鞍山三合外加剂厂UNF — 5 型高效减水剂，自来水。
在配制过程中掺入一定量的粉煤灰，目的是增强混凝土拌和料中砂浆的保水性，使新拌陶粒混凝土黏聚性良好、不泌水；掺入一定量的高效减水剂，改善了陶粒混凝土的流动性。　3 、试验结果分析
　　(1)硼泥陶粒的生产试验结果分析 从硼泥陶粒的生产试验结果可以看出，通过技术手段可以配制出各种级配硼泥陶粒，而且堆积密度与相同级别的粉煤灰陶粒、黏土陶粒、页岩陶粒相接近，筒压强度高于黏土陶粒和页岩陶粒。另外，硼泥陶粒的吸水率、抗冻性、安定性等指标均优于其它陶粒。　　(2)LC30硼泥陶粒混凝土配制试验的结果分析　　从强度试验结果可以看出：　　采用硼泥陶粒、粉煤灰及高效减水剂，通过合理的配合比设计，完全可以配制出LC30 及以上强度等级的硼泥陶粒轻骨料混凝土。 粉煤灰对混凝土早期抗压强度影响较为显著，且掺量与混凝土3 天、7 天抗压强度呈反比关系，三组掺20%粉煤灰的混凝土，其3d抗压强度均较低。当掺量在0～20% 范围内时，在各龄期，粉煤灰掺量越大，混凝土抗压强度越低，粉煤灰掺量为20% 时，3天、7 天、28 天强度分别达5.7、11.7、27.5MPa。 减水剂掺量越大，混凝土早期抗压强度越低，而后期强度差别则不大。混凝土后期强度主要由水灰比决定，过多地掺入高效减水剂并不能成比例地减少混凝土单位用水量，且对强度影响差别并不大。三、结论　1 、利用工业废渣硼泥作主要原料，掺一定比例的膨胀剂可以生产出轻质高强的硼泥陶粒，且各项指标均符合国家标准。
　2 、利用硼泥陶粒，掺入一定量的粉煤灰和高效减水剂，可以配制出LC30 轻骨料混凝土。　3 、随粉煤灰掺量的增加，硼泥陶粒轻骨料混凝土的抗压强度呈下降趋势，存在最佳掺量。
　4 、高效减水剂掺量的增加，并不能成比例地减少硼泥陶粒轻骨料混凝土单位用水量。

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