高鴻雁

摘 要：隨著人們生活水平的不斷提升，環(huán)保意識也逐漸提高。因此在進(jìn)行工程項(xiàng)目的建設(shè)時(shí)，節(jié)能材料得到了較為廣泛的應(yīng)用。在進(jìn)行建筑工程的建設(shè)時(shí)，應(yīng)用節(jié)能的墻體材料，可以在保障施工質(zhì)量的同時(shí)，降低施工成本，具有重要的作用。煤矸石是采煤洗煤時(shí)產(chǎn)生的固體廢物，將其開發(fā)成節(jié)能墻體材料，還有利于保護(hù)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：環(huán)境影響；工藝特點(diǎn)；墻體材料

1 研究背景

煤矸石是在采煤和洗煤的過程中產(chǎn)生的一種固體廢棄物，對周圍的環(huán)境具有較大的危害。并且在眾多的固體廢棄物中是體量最大的一種，無論是對社會還是我國的經(jīng)濟(jì)均產(chǎn)生較大的負(fù)擔(dān)。因此在進(jìn)行綠色建筑材料的開發(fā)時(shí)，應(yīng)用煤矸石進(jìn)行開發(fā)，不僅可以促進(jìn)新型建筑節(jié)能材料的誕生，還可以對煤矸石進(jìn)行良好的處理，實(shí)現(xiàn)資源的合理分配，從而降低煤矸石對環(huán)境的污染。符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，有利于構(gòu)建生態(tài)平衡型和環(huán)境友好型社會。由煤矸石進(jìn)行建筑節(jié)能墻體材料的開發(fā)，有利于提高建筑的質(zhì)量，并提高施工的效率降低施工的成本。并在此基礎(chǔ)上提高建筑物內(nèi)部的舒適度，實(shí)現(xiàn)建筑能源消耗的降低。

2 煤矸石的特性和對環(huán)境的影響

煤矸石中含有一定的碳，是和煤層相伴生的一種巖石。在巷道中進(jìn)行掘進(jìn)時(shí)，在頂板、夾層和底板等位置進(jìn)行開采出現(xiàn)的矸石，洗煤時(shí)也會分離出部分的矸石。其主要成分有氧化鋁、氧化鐵和二氧化硫等，其中還含有少量的氧化鎂、氧化鈣、氧化鉀和碳等。并且石英、伊利石和白云石、菱鐵礦等是其中含有的礦物，煤矸石的特性與黏土具有一定的相似性。隨著社會的不斷發(fā)展與現(xiàn)代化建設(shè)的不斷開展，人們對煤炭等礦產(chǎn)資源的需求日漸增加，雖然在一定程度上促進(jìn)了采煤洗煤行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步，但同時(shí)也導(dǎo)致排放的煤矸石等廢棄物的數(shù)量增加。在處理煤矸石等廢棄物時(shí)，通常選擇露天堆放的方法，該方法不僅會占用稀缺的土地資源，還會對存放處的土壤、地下水、周圍的生態(tài)環(huán)境等造成破壞。當(dāng)經(jīng)歷過風(fēng)吹雨淋后，煤矸石還會產(chǎn)生酸水和重金屬顆粒等化學(xué)物質(zhì)，這部分化學(xué)物質(zhì)具有害性，會對大氣環(huán)境、土壤環(huán)境和水文環(huán)境等造成進(jìn)一步的破壞，進(jìn)而危害到人們的生存環(huán)境。

3 煤矸石節(jié)能建筑墻體材料的運(yùn)用

進(jìn)行煤矸石節(jié)能建筑墻體材料的開發(fā)，充分利用煤矸石所具有的類似黏土的性質(zhì)、以及其中含有的碳，已經(jīng)具有較長的研究歷史。并且在此過程中對國外的破碎技術(shù)、擠出技術(shù)等先進(jìn)的技術(shù)和理念充分引進(jìn)，并吸收借鑒和我國的國情與實(shí)際的發(fā)展需求相結(jié)合，促進(jìn)我國煤矸石開發(fā)節(jié)能建筑墻體材料的技術(shù)的提高。雖然非燒結(jié)材料比重相對較大，但比重最大的仍舊是燒結(jié)墻體材料。在燒結(jié)墻體材料的體系中，可按照結(jié)構(gòu)進(jìn)行區(qū)分，如多孔磚、砌磚、空心磚等。也可按照主要的原材料進(jìn)行區(qū)分，如頁巖和黏土等。部分地區(qū)采用的是工業(yè)的廢棄物等，如煤矸石、粉煤灰等。

4 煤矸石生產(chǎn)建筑節(jié)能墻體材料的工藝特點(diǎn)

通過煤矸石開發(fā)的建筑節(jié)能材料，其所具有的強(qiáng)度、傳熱性、體積密度等方面具有制約性，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保障較小的體積密度、多排孔，且模數(shù)尺寸具有較大的強(qiáng)度。在該工藝中主要的難點(diǎn)主要是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的兼容性。在進(jìn)行該墻體材料時(shí)，還應(yīng)對煤矸石的性質(zhì)進(jìn)行充分考慮，并對加工的設(shè)備、干燥工藝等以及產(chǎn)能、效率綜合考慮。分析煤矸石的化學(xué)成分、物理特性，與燒結(jié)磚瓦的化學(xué)成分應(yīng)具有的要求相符合，具有較低的熱值、較低的塑性、較低的硬度以及耐磨性，并且較好的干燥敏感度，以及較大的密度，熱值和燒失量二者呈現(xiàn)正比的關(guān)系。所以在燒結(jié)墻體材料時(shí)，主要應(yīng)做的便是對煤矸石的破碎細(xì)度進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，并提高其塑性，還應(yīng)研究其模具、芯頭避免出現(xiàn)磨損、變形的方法。結(jié)合以往煤矸石進(jìn)行燒結(jié)材料的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行具有較大的斷面、較多的孔、其具有較好的塑性、收縮性等的煤矸石建筑節(jié)能墻體材料。

在進(jìn)行原料的粉碎的配比時(shí)，在進(jìn)行保溫砌塊的燒結(jié)時(shí)，使用的原材料其性質(zhì)英語承重砌塊燒結(jié)時(shí)所使用的相同，但顆粒級配配比上二者具有一定的差異性。并且原材料還應(yīng)具有較高的塑性、延展性，密度較低，還應(yīng)具有較好的干燥性能。

自保溫砌塊由于高空洞率在擠出生產(chǎn)時(shí)對原料的最大顆粒要求很高。這是由于孔洞率高，芯頭與芯頭，芯頭與機(jī)口之間的間隙非常小，這樣才能使泥條擠出的肋、壁變薄，而較大的顆粒會在形成肋壁的過程中破壞這種結(jié)構(gòu)。煤矸石由于自身密度較大，僅有較小均勻的顆?？繐舸蛐纬傻奈锪弦埠茈y達(dá)到較高的顆粒表比面積和表面張力，得不到擠出泥條所需內(nèi)聚性或粘性，因此必須引進(jìn)過去磚瓦行業(yè)沒有使用過的粉磨設(shè)備才能達(dá)到相應(yīng)的顆粒級配。但粉磨設(shè)備自身耗電量較高，對耐磨材料的耐磨強(qiáng)度、破碎原料含水有更高的要求。而過細(xì)的原料在成型后的干燥和焙燒過程中還會帶來一系列的問題。這些都會增加生產(chǎn)成本，因此必須在破碎方式、設(shè)備選型、顆粒級配、原料含水率、坯體干燥、焙燒工藝優(yōu)選出一個結(jié)合點(diǎn)。

擠出成型與孔洞排列方面：真密度下煤矸石的質(zhì)量為2800kg/cm3。要想到達(dá)符合要求的自保溫效果，必須增加砌塊的孔洞率減少傳熱的途徑，延長傳導(dǎo)的路線。煤矸石自保溫砌塊是靠一定大小的空洞和較薄壁肋厚度以及較長的傳熱延遲來實(shí)現(xiàn)的，其核心是空洞率。在保證坯體成型的條件下提高一定體積的空洞率就意味著變薄的壁肋必須有較高的強(qiáng)度，這就對擠出機(jī)的擠出和成型提出較高的要求。擠出形成較高的空洞率坯體還意味著在很小的截面有著均衡排列幾十個芯頭和連接著的芯架，在擠出的同時(shí)截面流動的速度達(dá)到一致。按照目前煤矸石塑性低的特點(diǎn)，單就擠出來說，其對成型壓力、芯桿的剛度、強(qiáng)度及耐磨性能，難度遠(yuǎn)大于孔洞較少砌塊的生產(chǎn)，無論是對擠出機(jī)擠出功率和真空要求還是對芯架芯桿剛度及加工要求。

密度與干燥、焙燒的方面：自保溫砌塊的容重也是影響其導(dǎo)熱性能的一個關(guān)鍵因素，因此利用降低原料自身容重的做法來達(dá)到提高其傳熱阻也是較流行的。煤矸石堆積密度約為2200kg/cm3，煅燒后的煤矸石堆積密度約為1700kg/cm3，這是由于煤矸石內(nèi)的一些有機(jī)物質(zhì)碳、結(jié)合水、硫等物質(zhì)的揮發(fā)造成的。目前磚瓦行業(yè)較常見的降低容重的方法是加入有機(jī)材料，如鋸末、秸稈、碳粒粉末，部分地區(qū)根據(jù)資源情況在原料中摻加破碎的聚苯乙烯、皮革、橡膠等。在煤矸石原料中加入一定比例的上述有機(jī)物質(zhì)和工業(yè)廢料，在干燥和焙燒過程中通過高溫有機(jī)物質(zhì)的揮發(fā)、燃燒在基礎(chǔ)物料坯體中形成氣泡和空隙，從而達(dá)到降低容重形成較高的熱阻。

但實(shí)際操作過程中也有很多問題需要解決。如質(zhì)量相差太大的兩種物質(zhì)在攪拌過程中出現(xiàn)分層，基礎(chǔ)坯體內(nèi)物料含量不均勻造成強(qiáng)度降低，廢品增加，親和力不夠?qū)е抡扯冉档统尚屠щy，產(chǎn)能下降。部分粗纖維添加材料在攪拌過程中纏繞形成團(tuán)狀、死泥影響鉸刀、絞龍、芯架。在干燥和焙燒過程中由于摻配物料與基礎(chǔ)物料的含水、傳熱、毛細(xì)的量和速度差異容易產(chǎn)生干燥困難、裂紋等許多問題。也是摻配過程中研究的難點(diǎn)之一。

5 結(jié)束語

墻體材料是建筑工程建設(shè)中不可或缺的重要材料，應(yīng)用節(jié)能建筑墻體材料，有利于在保障建筑質(zhì)量的前提條件下，提高建筑的節(jié)能性，降低施工過程中的能源消耗。通過煤矸石進(jìn)行建筑節(jié)能墻體材料的開發(fā)，可以減少對土地資源的占用，并且減少對大氣環(huán)境、土壤環(huán)境和水文環(huán)境的污染。并且符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，有利于構(gòu)建生態(tài)平衡型和環(huán)境友好型的社會。

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