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硅藻土對保溫砂漿性能的影響*

2015-10-15 07:32:36肖力光孫冬帥
關(guān)鍵詞:硅藻土抗折砂漿

肖力光 孫冬帥

(吉林建筑大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,長春 130118)

0 引言

硅藻土是由單細(xì)胞植物硅藻的殘骸沉積而成的一種生物沉積巖,表面存在大量有序排列的微孔,其主要成分為 SiO2,同時(shí)含有少量的 Al2O3,F(xiàn)e2O3,CaO,MgO,K2O,Na2O,P2O5和有機(jī)質(zhì).具有密度小、比表面積大、吸附性強(qiáng)、耐酸、耐堿、隔聲隔熱、絕緣等優(yōu)異性能[1-3],目前主要應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品、化工、建筑等多個(gè)領(lǐng)域[4-9].硅藻土主要分布在中國、美國、丹麥等國家,在我國硅藻土不僅儲(chǔ)量豐富且分布廣泛,東北及華東地區(qū)都存在大量的硅藻土礦,但我國的優(yōu)質(zhì)硅藻土并不多,大部分硅藻土為含雜質(zhì)較多的廢棄二三級土,不能直接應(yīng)用.將廢棄二三級硅藻土煅燒后使其具有良好的化學(xué)活性和較高的表面能,以及微集料和微孔效應(yīng),加入保溫砂漿中可取代部分水泥,并同時(shí)提高保溫砂漿的工作性能和保溫性能.

1 主要原料

水泥∶425級普通硅酸鹽水泥;硅藻土:采用吉林長白地區(qū)二三級硅藻土;?;⒅椤枚逊e密度平均為110kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)為0.044 8W/(m·k);膨脹珍珠巖∶堆積密度平均為83kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)為0.047 0W/(m·k);可再分散乳膠粉;HPMC100000S羥丙基甲基纖維素;聚羧酸系高效減水劑;長度為15mm的單絲聚丙烯纖維.

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 硅藻土的活化處理

本實(shí)驗(yàn)采用培燒法對硅藻土進(jìn)行活化處理,煅燒溫度與燒失量的關(guān)系如表1所示.

表1 煅燒溫度對硅藻土燒失量的影響

圖1和圖2分別為二三級硅藻土原土和煅燒溫度為650℃時(shí)二三級硅藻土XRD圖像.硅藻土原土的XRD圖譜中,峰值成分主要為無水高嶺土及斜方鈣沸石,氧化硅含量較低,而經(jīng)過650℃煅燒的硅藻土XRD圖像中,衍射峰主要礦物組成成分為氧化硅,進(jìn)一步證明了通過煅燒可以有效的去除硅藻土中的雜質(zhì),提高硅藻土的純度及其水化活性.按照國標(biāo)GB2847-81的試驗(yàn)方法測試硅藻土的活性,結(jié)果表明,煅燒后的硅藻土符合國家對礦物摻合料的使用要求,具有較高的活性.

圖1 硅藻土原土XRD圖譜

圖2 經(jīng)650℃煅燒后硅藻土XRD圖譜

2.2 硅藻土的不同煅燒溫度對保溫砂漿力學(xué)性能的影響

將不同溫度下煅燒的硅藻土等質(zhì)量取代20%的水泥,加入保溫砂漿中,測得其抗壓強(qiáng)度如圖3所示.由試驗(yàn)結(jié)果可以得出,保溫砂漿的抗壓強(qiáng)度隨硅藻土煅燒溫度的升高而增大:煅燒溫度達(dá)到850℃時(shí),抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值1.41MPa.保溫砂漿的抗折強(qiáng)度如圖4所示,隨著硅藻土煅燒溫度的升高,抗折強(qiáng)度逐漸增大,煅燒溫度達(dá)到850℃時(shí),抗折強(qiáng)度達(dá)到最大值0.7MPa.這是因?yàn)楣柙逋领褵郎囟容^低時(shí),硅藻土內(nèi)有機(jī)物質(zhì)沒能充分燃燒,含有大量的雜質(zhì),隨著煅燒溫度的升高,硅藻土中二氧化硅的含量增高,硅藻土的水化活性提高,因此保溫砂漿強(qiáng)度提高.

圖3 硅藻土煅燒溫度對保溫砂漿抗壓強(qiáng)度的影響

圖4 硅藻土煅燒溫度對保溫砂漿抗折強(qiáng)度的影響

2.3 經(jīng)煅燒活化后硅藻土的摻量對保溫砂漿強(qiáng)度的影響

本實(shí)驗(yàn)研究了經(jīng)煅燒活化后的硅藻土摻量對保溫砂漿抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度的影響.選用煅燒溫度為650℃的硅藻土,不同比例等質(zhì)量取代水泥,加入保溫砂漿中,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖5、圖6.由圖5可知,加入適量經(jīng)煅燒活化后的硅藻土,可以提高保溫砂漿的抗壓強(qiáng)度.硅藻土摻量為20%時(shí),抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值為1.44MPa,與不摻硅藻土單獨(dú)使用水泥相比,抗壓強(qiáng)度提高了25%.當(dāng)硅藻土摻量超過30%時(shí),抗壓強(qiáng)度下降,摻量為50%時(shí),抗壓強(qiáng)度降至0.55MPa,與不摻硅藻土的水泥砂漿相比,下降了52%,但仍滿足國標(biāo)GB-T 20473-2006對保溫砂漿抗壓強(qiáng)度的要求.圖6表示經(jīng)煅燒活化后的硅藻土摻量與保溫砂漿抗折強(qiáng)度的關(guān)系曲線,硅藻土摻量為20%時(shí),達(dá)到最大值,與不摻硅藻土的水泥保溫砂漿相比,抗折強(qiáng)度提高了18%,硅藻土摻量超過30%時(shí),保溫砂漿的抗折強(qiáng)度強(qiáng)度低于不摻硅藻土的砂漿強(qiáng)度,硅藻土摻量為50%時(shí),砂漿抗折強(qiáng)度降至0.5MPa,與不摻硅藻土的保溫砂漿相比,砂漿抗折強(qiáng)度降低了12%.

圖5 硅藻土摻量對保溫砂漿抗壓強(qiáng)度的影響

圖6 硅藻土摻量對保溫砂漿抗折強(qiáng)度的影響

圖7 硅藻土摻量對保溫砂漿導(dǎo)熱系數(shù)的影響

2.4 經(jīng)煅燒活化后硅藻土摻量對保溫砂漿熱工性能的影響

如圖7所示,經(jīng)煅燒活化后硅藻土可顯著降低保溫砂漿的導(dǎo)熱系數(shù).隨著硅藻土摻量的增加,保溫砂漿導(dǎo)熱系數(shù)明顯降低,硅藻土摻量為20%時(shí),保溫砂漿導(dǎo)熱系數(shù)最低,為0.078 0W/(m·k),與不摻硅藻土的保溫砂漿相比導(dǎo)熱系數(shù)下降了42%;硅藻土摻量為50%時(shí),保溫砂漿導(dǎo)熱系數(shù)為0.092 3W/(m·k),與不加硅藻土的保溫砂漿相比導(dǎo)熱系數(shù)降低了31%.

3 結(jié)論

(1)在450℃ ~850℃范圍內(nèi),硅藻土的燒失量及水化活性隨煅燒溫度的升高而增大;

(2)經(jīng)煅燒活化后的硅藻土等質(zhì)量取代20%水泥時(shí),可以提高保溫砂漿的抗壓強(qiáng)度,在450℃ ~850℃范圍內(nèi),煅燒溫度越高,保溫砂漿的抗壓強(qiáng)度提高越大;

(3)經(jīng)煅燒活化后的硅藻土可作為保溫砂漿高性能摻合料取代部分水泥,適當(dāng)?shù)牡墓柙逋翐搅靠梢栽谔岣弑厣皾{的抗壓、抗折強(qiáng)度的同時(shí),降低保溫砂漿的導(dǎo)熱系數(shù).

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