利用商洛钼尾矿制备混凝土保温砌块的试验研究

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学兔兔www.xuetutu.com中国科技核心期刊钎建魄利用商洛钼尾矿制备混凝土保温砌块的=i[式验研究李建涛，崔杰，王之宇(1．商洛学院化学工程与现代材料学院，陕西省尾矿资源综合利用重点实验室，陕西商洛7260002．金堆城钼业股份有限公司化学分公司，陕西渭南714000)摘要：以水泥、石灰、石膏和钼尾矿为主要原料，铝粉为发泡剂，聚丙烯纤维为增强材料，辅以其它助剂，制备微孔混凝土保温砌块。在单因素试验的基础上，选取影响发泡的主要因素进行正交试验优化，最终确定了最佳发泡条件为：石灰为水泥质量的87．5％、铝粉为水泥质量的2．75％，加入发泡剂后的搅拌时间90S，浆体发泡温度40℃。该条件下制备的混凝土砌块符合GB／T11969---2008中B06等级的要求。关键词：混凝土保温砌块；钼尾矿：铝粉；发泡剂中图分类号：TU551．33文献标识码：A文章编号：1001～702X(2015)03—0080—04Experimentalstudyonthepreparationofheat-insulatingconcreteblockusingShangluomolybdenumtailingsLIJiontao，CUIJie，WANGZhiTu(1．ShaanxiKeyLaboratoryofComprehensiveUtilizationofTailingsResources，SchoolofChemicalEngineeringandModemMaterial，ShangluoUniversity，Shangluo726000，Shaanxi，China；2．JinduichengMolybdenumCo．Ltd．，ChemicalBranchCompany，Weinan714000，Shaanxi，China)Abstract：Inthisstudy，cement，lime，gypsumandmolybdenumtailingsasmainrawmaterial，aluminumpowderasfoaminga．gent．polypropylenefiberasreinforcedmaterial，combinedwithotheradditives，akindofmicroporousheat—insulatingblockofcon—cretewasprepared．Onthebasisofsinglefactortest，selectedthemainfactorsaffectingthefoamingconditionstoconducto~hogo—haltestforoptimization．Ultimatelydeterminedtheoptimumfoamingconditions：limemassis87．5％ofcementmass，aluminumpow—deris2．75％ofcementmass，stirringtimeafteraddingthefoamingagentis90S，thetemperatureoffoamingslurryis40oC．Theblock"sperformancesunderthisoptimumconditionsshowedthatitwasaqualifiedproductofB06accordingtothenationalstart—dardGB／T11969—2o08．Keywords：heat—insulatingeonereteblock，molybdenumtailings，aluminumpowder，foamingagent能源危机是现今人类面临的重大问题之一，节能己被认用广泛。为是和煤炭、石油、天然气、电力同等重要的第五能源而受尾矿是精矿生产的副产品，我国对尾矿的综合利用率到人类的高度重视[1]。我国建筑能耗比发达国家高2～3倍翻，较低，大量堆存的尾矿不仅占用大量土地和农田，而且严重急需研发先进材料和技术，降低建筑能耗，新型微孔混凝土污染环境和危害人们健康。然而，尾矿大多属于可再利用的保温砌块正是在这种形势下应运而生。混凝土保温砌块具资源，在矿产资源日渐枯竭的今天，寻求尾矿综合利用的途有不燃、质轻、保温、隔声和建筑物同寿命等优点[31，从而应径，使之变废为宝是当前迫切需要解决的问题。商洛矿产资源丰富，洛南钼矿储量较大，在开采过程积存了大量的钼尾收稿日期：2014一l1—27矿，给周围的生态环境和人们的生存健康带来极大危害，存作者简介：李建涛，男，1979年生，陕西商州人，博士，讲师，从事矿物在极大的安全隐患，研究钼尾矿的综合利用具有巨大的现综合利用研究。地址：陕西省商洛市商州区北新街lO号，E—mail：实意义。hcsz1369@126．corn。本研究以水泥、石灰、石膏和钼尾矿为主要原料，铝粉为·80·新型建筑材料2015．3 学兔兔www.xuetutu.com李建涛，等：利用商洛钼尾矿制备混凝土保温砌块的试验研究发气剂，辅以其它助剂，制备微孔混凝土保温砌块。旨在变废在前期单因素试验的基础上进行L9(3)正交试验，因素为宝，解决尾矿堆存所带来的环境和社会问题。水平见表3。其中水泥用量为400g，钼尾矿砂用量为2028g，石膏用量为178g，聚丙烯纤维80．o0g，减水剂15．00g，加水1试验量1292g，恒定。以砌块抗压强度和干密度为指标，确定发泡1．1原材料条件。水泥：尧柏42．5R；石灰：CaO含量大于85％，产自商洛；石表3保温砌块制备正交试验因素一水平膏：80目，灵寿县鹏显矿产品加工厂；铝粉：LVG--400目，淮安市楚州区恒诺金属加工厂；聚丙烯纤维：1215mm，郑州三联化工建材有限公司；减水剂：FND萘系高效减水剂，郑州市靖源实业有限公司；钼尾矿砂：细度模数2．0，Ⅲ区细砂，按照GB6566--2001健筑材料放射性核素限量》对钼尾矿砂放射性核素a、砌I11、的比活度进行了测试，结果表明，洛南某企1．5测试方法业尾矿库的钼尾矿砂属于A类装修材料，使用不受限制，其1．5．1浆体稠度化学成分见表1，粒度分布特性见表2。测试料浆稠度的仪器由内径为中(50±0．1)mm，外径为表1钼尾矿砂的化学成分％qb60mm，高为(100~．1)mm的不锈钢筒体和面积为40cmx40em的玻璃板组成。将制备好的料浆均匀地注入圆筒，以钢直尺沿圆筒上端面刮去多余的料浆，并垂直提起圆筒，整个动作必须在30s内完成。然后用直尺测试整个料浆的扩散度。以2个扩散度的算术平均值作为料浆的稠度值。1．5．2浆料温度采用量程大于100cc的温度计插入料浆中测试料浆不同时段的温度变化。2．365-350-25U～l51．31．5．3砌块外观颗粒级1．1835～6510-500-2516符合Ⅲ通过目视观察试件的表面颜色及平整度等表面特性。配(方孔0．6071～8541-7016～4O28区级配1．5．4砌块干密度~)／mm055～8563要求．308O～9570—92取3块养护好的尺寸为100mmxl00mmxl00Il1．In的立O．159O～10090～1oo90—10092方体试块检查外观尺寸，量取长、宽、高3个方向尺寸，精确至细度模数3‘1粗-32．3--3．0)．·(细)2．0细砂1mill，计算出试件的体积平均值，并称取试件的质量平均((中)值％，精确至1g。1．2主要仪器设备将上述3块试件放入干燥箱内，在60℃下保温24h，再水泥砂浆搅拌器：JJ一5；微机控制电子万能试验机：WDW一在105oC下烘至恒质算出平均值眠。砌块的干密度为：Ro=Mox5O；电子天平：APTP457A；烘箱：DHG一9070A；导热系数测试106／V，单位为k咖。。仪：DRM—l；养护箱：自制。1．5．5砌块强度1．3试验方法砌块的强度试验参照GB／T11969---2008《蒸压加气混凝将水泥、钼尾矿砂、石灰、石膏、聚丙烯纤维、水、减水剂按土性能试验方法》，采用济南恒瑞金试验机有限公司生产的一定配比加入搅拌器，转速1000r／rain，搅拌8mira把铝粉加WDW一50微机控制电子万能试验机进行。入少量水中分散后，倒入搅拌器，继续搅拌1—2rain；然后迅1．5．6砌块干缩值速浇注入事先涂过脱模剂的模具中，放入恒温养护箱内于50砌块的干燥收缩值参照GB／T11969---2008进行测试。℃静置养护2h；拆模后置于30℃、湿度90％的标准养护室内1．5．7砌块导热系数继续养护28d。取出，进行性能测试。砌块的导热系数参照GBff11969--2008，采用湘潭仪器1．4保温砌块制备试验正交设计有限公司生产的DRM一1型导热系数测定仪进行测试。NEWBUlLDlNGMATERIALS·81· 学兔兔www.xuetutu.com李建涛，等：利用商洛钼尾矿制备混凝土保温砌块的试验研究越高，越有利于气泡的生成，气泡越丰富，最终砌块的密度就2结果与讨论越小。搅拌速度过慢，搅拌不充分，原材料不能充分接触，不利2。1正交试验结果于发泡反应的进行；但是搅拌速度过快，则不利用稳泡，因为混凝土保温砌块正交试验结果见表4。搅拌速度过快会使得小泡破裂聚集成大气泡，大气泡容易破表4正交试验结果与极差分析裂，气体逸出，如此气泡不能在砌块中稳定的存在，结果是砌块的干密度就会增大。所以其它3个因素都为最大时，搅拌时间却是所选的3个水平中最小的最优，原因就是60s这个搅拌时间不仅能够使反应物充分混合均匀，同时又能达到稳泡的目的。以此条件制得的砌块测定其干密度为526kg／m，比9组试验所得砌块的干密度均小，但是抗压强度却仅为2．93MPa，不达标。因为砌块中气泡过大过多，承受压力的强度就会急剧下降。综上，砌块制备最佳条件暂定为：A1B1C2D2，即石灰用量为350g，铝粉用量为l1．00g，加入发泡剂后的搅拌时间为90s，发泡浆体温度为40℃。2．2追加试验鉴于正交试验确定的原料配比组成中石灰和铝粉的用量均为最小，再以石灰用量为300g、铝粉用量为l0．00g，其它组分和条件不变，制备保温砌块，通过测试得到其抗压强度为6．37MPa，密度为763kg／m3，虽然抗压强度有所提高，但是密度增大显著，故确定正交试验的结果为最佳发泡条件。2-3最佳发泡条件试验由表4可以看出，各因素对混凝土保温砌块抗压强度的按最佳发泡条件制备的砌块的性能测试结果见表5。影响大小依次为：A>D>B>C，即石灰掺量影响最大，这实质上表5最佳发泡条件制备的保温砌块性能是碱度对发泡状况的影响最大，从而决定了砌块的空隙和结构，反映在砌块的抗压强度上，再结合均值来看，混凝土发泡的最佳条件为：A1B1C2D2，即石灰用量为350g，铝粉用量为11．00g，加入发泡剂后的搅拌时间为90s，发泡浆体温度为40℃，在此条件下制备的混凝土保温砌块抗压强度为6．13MPa，干密度617kg／m。结合表4中对应的砌块干密度来看，砌块的干密度小于625kg／m，达到GB／T11969--2008中B06合格品的要求。由干密度极差分析可知，各因素对混凝土保温砌块干密度的影响权重为：A>B>C>D，即石灰的加入量对干密度的影响最大，其次是铝粉的用量，而搅拌时间和发泡温度的影响大由表5可见，按最佳发泡条件制备的混凝土保温砌块的小相当，由此可推测，碱度对铝粉发泡反应的速度和泡的特性性能符合eB厂r11969--2008中BO6级合格品要求，并且多项有较大的影响作用。结合均值，以对干密度的影响来看，最佳指标符合优等品要求。条件为：A3B3C1D3，即石灰用量为450g，铝粉用量为13．0o2．4混凝土保温砌块各组分的作用分析g，加入发泡剂后的搅拌时间为60s，发泡浆体温度为45℃。水泥是生产砂加气混凝土的胶凝材料，主要起调节料浆这一结果与事实规律极其相符，该最佳条件中石灰用量、铝粉性能作用，改善稠化速度，提高制品的强度，本实验所用的42．5R用量和温度均为最大值，即碱度越高，发泡剂铝粉越多，水温为早强水泥，使得浆体能够在短时间能具有足够的强度。·82·新型建筑材料2015．3 学兔兔www.xuetutu.com李建涛，等：利用商洛钼尾矿制备混凝土保温砌块的试验研究钼尾矿砂是混凝土保温砌块强度的主要来源，本实验利即石灰用量为450g(水泥质量的112．5％)，铝粉用量为13．00用当地尾矿砂代替河砂，旨在减少河砂的开采，利用堆积的尾g(水泥质量的3．25％)，加入发泡剂后的搅拌时间为60S，浆矿，变废为宝，保护环境，降低生产成本，提高经济效益。体发泡温度为45clC，以此条件制得的砌块测定其干密度为石灰的化学成分主要是氧化钙，与水反应生成氢氧化钙，526kg／m3，比9组试验所得砌块的干密度均小，但是抗压强同时产生大量的热。不仅增加了浆体的碱度，也使得浆体的温度却仅为2．93MPa，不达标。．度在短时间内升高，为铝粉快速充分发泡提供了条件，提升水(3)最终确定的工艺条件为：石灰用量为水泥质量的泥的水化速度，另外，石灰也会与水泥组分反应生成硅酸钙，87．5％，铝粉用量为水泥质量的2．75％，加入发泡剂后的搅拌提高砌块的强度。时间为90S，浆体发泡温度为4O℃。在此条件下制备的混凝铝粉的作用是在料浆中与Ca(0H)进行化学反应放出土保温砌块性能符合B06级合格品要求，并且多项指标符合氢气，形成细小而均匀的气孔，使混凝土砌块具有良好的气孔B06级优等品要求。结构。铝粉在碱性介质中的发气反应㈣如下：2AI+6H2O=2A1(0H)3+3H2f参考文献：2AI+3Ca(0H)2+6H20=3CaO·A1203"3H2[1]谢文丁．再论“第五能源”的开发与应用Ⅲ．节能与环保，2010(6)：因为铝粉的活性很强，在空气中会生成致密的氧化物，阻17—20．碍反应继续进行。混凝土料浆中的水泥和石灰呈较强的碱性，[2】靳涛，刘立强．颜填料研究现状及其在隔热涂料中的应用Ⅲ．材料在水的作用下首先会发生下列反应：导报，2008，22(5)：26—30．A1203+20H-=2AlO2-+H20[3】马爱萍，王永生，唐庆华．利用铁尾矿生产轻质保温砖的试验研AI(OH)3+OH-=AlO2-+2H20究fJ】_墙材革新与建筑节能，2012(2)：26—27．可以看出，发气剂的主要作用是在料浆中进行化学反应，I4】刘龙．钼尾矿一粉煤灰一炉渣承重蒸压砖的研制【J1．硅酸盐通报，2011，30：960-965．放出气体形成细小而均匀的气泡，使混凝土砌块具有多孔结构，达到轻质目的，提高料浆碱度可以有效促使铝粉发气。【5]杨久俊，张海涛，张磊，等．粉煤灰高强微珠泡沫混凝土的制备研加入聚丙烯纤维的主要目的是提高砌块的强度，短纤维究『J]．粉煤灰综合利用，2005(1)：50—51．纵横交错地穿插于水泥、砂子等其它组分之间，起到加强筋的[6】王武峰．蒸压砂加气混凝土砌块及其单一墙体结构特性研究[D]．作用，从而提高了砌块的强度。武汉：湖北工业大学，2010．减水剂能减少拌合用水量、提高混凝土强度，能够对水泥[7]马志鸣，连学超，刘晓东．f氐密度发泡水泥自保温砌块优化设计起到分散作用和润滑作用，改善水泥的和易性。研翘J]．砖瓦，2013(8)：31—34．[8】UJohnsonAlengaram，BaigAbdullahA1-Muhit，MohdZamin3结语binJumaat，et01．Acomparisonofthethermalconductivityof(1)影响发泡砌块抗压强度大小的顺序为：石灰用量>发oilpalmshellfoamedconcretewithconventionalmaterialsⅢ．泡温度>铝粉用量>搅拌时间，得出的最佳条件为：A1B1C2D2，MaterialsandDesign，2013，51：522—529．即石灰用量为350g(水泥质量的87．5％)，铝粉用量为l1．00g【9】NorliaMohamadIbrahim，ShamshinarSalehuddin，RoshazitaChe(水泥质量的2．75％)，加入发泡剂后的搅拌时间为90S，浆体Amat，eta1．Performanceoflightweightfoamedconcretewith发泡温度为40℃，在此条件下制备的混凝土保温砌块抗压强wasteclaybrickascoarseaggregate[J]．APCBEEProcedia，2013(5)：497—501．度为6．13MPa，干密度为617kg／m3。(2)影响发泡砌块干密度大小的顺序为：石灰用量>铝粉【10】杨建平．石膏基外墙保温材料的制备与性能研究【D]．银川：宁夏用量>搅拌时19>发泡温度，得出的最佳条件为：A3B3C1D3，大学，2013．A陶氏化学水性复合树脂铺装自行车绿道目前，上海市相关领导对采用陶氏化学提供的易广道水性复合AEH树脂建设的上海首条自行车绿道示范工程予以肯定。该绿道示范工程全长30km，宽2．9m，是亚洲最大的自行车主题公园的重要组成部分，也是崇明岛整体绿道布局中的起步一环。该自行车道铺装高分子砂浆彩色路面，由承建方与陶氏化学紧密合作，陶氏化学提供创新型易广道水性复合AEH树脂。该产品含有独特的技术及工艺，具有优异的防滑、抗紫外线照射、耐热胎印痕等性能以及出色的耐用性及较长的使用寿命，可将挥发性有机化学物影响降至最低。(雪)NEWBUILDINGMATERlALS·83·