粉煤灰蒸压加气混凝土砌块试验报告.docx
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粉煤灰蒸压加气混凝土砌块试验报告.docx
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粉煤灰蒸压加气混凝土砌块试验报告
粉煤灰蒸压加气混凝土砌块试验报告
1、概述
随着社会生产力和科学技术的进步和发展,社会生活对建筑物的功能和技术性能的要求也日益提高,传统的建筑材料、设计方法和施工技术已远不能适应。
因此,发展轻质、高强、多功能的新型建筑材料是现代建材技术发展的总趋势、积极发展加气混凝土就是一个重要方面。
加气混凝土砌块有容重小(300-800kg/m2六个级别)导热系数小,隔音隔热效果显著,施工时可锯可钉等优点。
主要用于工业、民用建筑物的墙体。
从我国目前的加气混凝土生产厂家的实际情况看,其制品的技术经济指标较好,虽然加气混凝土砌块售价较粘土砖高,但从加气混凝土制品的运输,施工及房屋建成后进行的技术经济分析看:
原材料消耗、施工效率、建筑物造价等都能收到良好的技术经济效果,受到施工、设计和建设单位的普遍欢迎。
发展加气混凝土可以充分利用工业废料粉煤灰,这既改善了环境、变废为宝,又节约了大量土地,利用粉煤灰生产加气混凝土砌块是解决我厂每年排放约1.5万t粉煤灰的一条有效途径。
因而,综合利用粉煤灰的社会效益和经济效益都十分显著。
基于上述观点,厂环保处在有关单位和部门的积极支持和配合下进行了利用粉煤灰生产蒸压加气混凝土砌块试验。
2、试验目的
(1)按照国家标准GB11968-89《蒸压加气混凝土砌块》和GB6566-86《建筑材料放射卫生防护标准》进行试验。
(2)确定一个经济可行的配合比设计,掌握试验过程中的工艺控制参数。
(3)掌握适宜的蒸压养护制度。
3、试验原理
粉煤灰是一种火山灰质材料,它含有较多的酸性氧化物,如二氧化硅、三氧化二铝等,粉煤灰略有水硬胶凝性能,在有水份存在时,特别是在高压蒸汽养护条件下,能与石灰中的氢氧化钙或其它碱土氢氧化物发生化学反应生成化学性能很稳定且具有水硬胶凝性能的化合物含水硅酸钙和含水铝酸钙,其主要反应式为:
Ca(OH)2+SiO2+nH2OCaO·SiO2·nH2O
Ca(OH)2+AL2O3+mH2OCaO·AL2O3·mH2O
4、主要原料的化学组成规格及来源
4.1粉煤灰
我厂动力车间电站废料约1.5万t/a(见表1和表2)
表1
化学成份(%)细度
SiO2
Fe2O3
AL2O3
CaO
MgO
K2O
Na2O
SO3
49.36
14.41
18.42
6.66
0.97
1.07
0.14
1.13
表2
化学成份(%)
细度
烧失量
0.08mm方孔筛的筛余量%不大于
5.89
12.5
4.2生石灰:
鸿化厂废料(见表3)
表3
有效氧化钙含量(%)
细度0.08mm筛余量(%)
55
≤15
4.3水泥:
采用自贡市水泥厂425#的普通硅酸盐水泥。
4.4石膏:
我厂真空制盐废渣盐石膏(见表4)
表4
CaSO4·2H2O
NaCL
Fe2O3
细度(0.08mm筛余量%)
≥84%
≤1%
≤0.3%
≤15%
4.5加气剂:
外购
5、试验设备及装置
混凝土砂浆搅拌机、模具、蒸压釜及计量器具等。
6、试验工艺流程示意图(见图1)
7、试验内容
根据查阅有关资料知:
粉煤灰加气混凝土砌块中生石灰用量一般为15-30%,水泥为5-15%,石膏为3-8%、水灰比为0.5-0.6。
由于各地的粉煤灰、生石灰、石膏等主要原料的有效成份比例不一样,因此我们林试验出一套适用于我厂的工艺参数和原料配方。
粉煤灰蒸压加气混凝土砌块试验工艺流程示意图(图1)
8、试验步骤及方法
将粉煤灰、生石灰、水泥、石膏按一定比例计量后,加入一定量的水搅拌均匀后再加入经过处理的加气剂搅拌后注入模具,待硬化后脱模切割,再送入蒸压釜进行蒸汽养护,最后将制品加工成100×100×100mm3的立方体进行抗压强度和容重测试,从而调整原料的配合比。
8.1确定生石灰用量
生石灰用量直接影响着制品的最终强度。
为了减少试验次数,我们采用对比实验法确定生石灰用量。
首先,选定水泥用量为10%、石膏为5%、水灰比0.5,在不加加气剂的情况下拌制了若干组不同的生石灰用量的普通混凝土,灌制成型蒸养后用简易法测试其强度,试验结果见表5。
由表5可知,生石灰用量在21-25%时混凝土具有最高的强度且质量较好。
8.2确定水泥用量
加入水泥后能保证制品质量稳定,减少浆料硬化时间有助于提早拆模和周转使用模板,从而缩短生产周期,但水泥用量过大会造成成本增高,所以应确定水泥的最佳用量范围,试验中选定生石灰用量为22%,石膏用量为4%,水灰比为0.5,测定不同水泥用量时料浆的硬化时间,一般加气混凝土的硬化时间为三小时左右。
试验情况见表6,由表6数据可知:
当石灰用量为22%时,水泥用量在7-9%时混凝土的硬化时间较为适宜。
8.3石膏用量的确定
加入水泥后,由于料浆凝结时间缩短、硬化速度加快,使加气剂与熟石灰反应生成的气泡不能长大,因而不能使料浆体积膨胀到一定程度。
所以需加入适量石膏作为缓凝剂,根据有关资料知石膏用量为3-8%,我们选定生石灰为20%,水泥为7%,水灰比0.55。
测定料浆硬化时间,试验情况见表7,由表7知石膏用量在3-5%时较适宜。
8.4确定水灰比
由资料和经验知:
水灰比太大则料浆凝结速度慢,硬化时间长,不利于早期脱膜,因而延长生产周期,甚至还会出现塌陷使产品报废,若水灰比太小又会影响发气剂的发气效果,使容重达不到规定要求,所以必须确定一个适宜的水灰比,我们选定生石灰23%、水泥7%、石膏5%、粉煤灰65%,加气剂适量进行水灰比试验,试验情况见表8,由表8可知:
水灰比在0.54-0.56范围时最适宜。
8.5加气剂用量的试验
加气剂用量直接影响加气混凝土制品的容重。
用量大、则容重小;用量少、容重就大。
我们选定生石灰为24%、水泥7%、石膏4%、粉煤灰65%、水灰比0.54,加入不同的加气剂进行试验,然后测定干容重,可达到500kg/m3、600kg/m3等。
8.6蒸压养护
蒸汽压力养护是使加气混凝土制品获得高强度的过程,掌握好适宜的蒸压养护制度既能节约蒸汽,又能保证制品具有高强度,试验中选定生石灰:
水泥:
石膏:
粉煤灰=22:
8:
5:
65,蒸压养护情况如表9所示。
在7、8、9组制品中各选了三块制品作为试压件,经测试其强度平均结果如下:
7组1.9MPa8组2.31MPa9组2.32MPa
由表9可看出:
制品的质量与预热时间、升温时间、恒温蒸养时间和降温时间有密切的联系,除掌握好蒸压养护的各阶段的时间外,还必须及时排除蒸压釜内的冷凝水,防止冷凝水淹泡制品。
表5生石灰用量对混凝土强度的影响
(水灰比0.5)
编号
生石灰用量%
水泥用量%
石膏用量%
粉煤灰用量%
结果
1
15
10
5
70
强度差
2
17
10
5
68
强度较差
3
19
10
5
66
强度较好
4
21
10
5
64
强度好
5
23
10
5
62
强度好
6
25
10
5
60
强度好
7
27
10
5
58
强度好但有裂纹
8
29
10
5
56
强度好但有裂纹
表6水泥用量对浆料硬化时间的影响
编号
水泥%
粉煤灰%
生石灰%
石膏%
水灰比
凝结时间(min)
1
5
67
22
4
0.5
280
2
7
65
22
4
0.5
210
3
9
63
22
4
0.5
160
4
11
61
22
4
0.5
120
5
13
59
22
4
0.5
90
6
15
57
22
4
0.5
70
表7石膏用量对浆料硬化时间的影响
编号
水泥%
粉煤灰%
石膏%
生石灰%
水灰比
凝结时间(min)
1
7
70
3
20
0.55
180
2
7
68
5
20
0.55
230
3
7
66
7
20
0.55
310
表8水灰比对发气剂发气效果的影响
编号
水灰比
粉煤灰%
生石灰%
水泥%
石膏%
发气效果
1
0.50
65
23
7
5
发气较差,膨胀不够,容重大
2
0.52
65
23
7
5
发气较差,膨胀不够,容重大
3
0.54
65
23
7
5
发气好,膨胀适当
4
0.56
65
23
7
5
发气好,膨胀适当,容重合适
5
0.58
65
23
7
5
发气好,膨胀适当,高度较大
6
0.60
65
23
7
5
发气好,但硬化前期有塌陷气孔不均
表9蒸压养护试验情况
编号
预热时间
1.1MPa
以下(min)
升温时间(min)
恒温时间0.8MPa(h)
(min)
降温时间(min)
试验结果
1
10
20
12
10
制品开裂,可能是升温时内外温差大引起
2
20
40
12
30
制品表面部份开裂
3
30
60
12
50
制品表面裂纹较小
4
40
80
12
70
内、外均无裂纹
5
50
100
12
90
内、外均无裂纹
表10调整配合比试检情况表
编号
生石灰%
粉煤灰%
水泥%
石膏%
抗压强度MPa
抗压强度平均值MPa
容重kg/m3
容重平均值kg/m3
21
68
7
4
2.1
2.1
538
535
2.1
530
536
21
66
9
4
2.2
2.43
538
548
2.8
554
2.3
551
23
66
7
4
2.0
2.13
535
537
2.3
539
2.1
537
23
64
9
4
3.2
2.57
545
538
2.5
540
2.0
530
23
64
9
4
4.7
3.73
640
634
3.2
635
3.3
628
续表10
编号
生石灰%
粉煤灰%
水泥%
石膏%
抗压强度MPa
抗压强度平均值MPa
容重kg/m3
容重平均值kg/m3
25
64
7
4
2.8
2.53
547
533
2.5
528
2.3
525
25
62
9
4
2.5
2.7
530
542
2.9
546
2.7
550
21
66
9
4
2.2
2.56
517
530
2.5
528
3.0
545
23
64
9
4
3.8
3.7
639
643
4.2
647
3.1
642
23
66
7
4
2.8
2.6
540
539
2.4
538
2.6
538
23
64
9
4
3.5
3.63
640
640
3.1
635
4.3
646
25
62
9
4
3.3
3.70
638
640
4.7
645
3.1
636
8.7调整制品配合比
根据前面确定的各种原料的用量为基础,进行总体配合比调整,以获得最佳强度而成本较低。
根据试验表10数据,我们选强度较高的配合比作为送检样品制作的依据,配料情况如表11所示。
送检样品配料情况
表11
编号
粉煤灰%
生石灰%
水泥%
石膏%
加气剂
水灰比
1
64
23
9
4
①
0.56
2
64
23
9
4
②
0.55
以上样品制作成100×100×100mm3的试压块送市标准计量局产品质量检测所测试。
同时请市卫生防疫站到现场进行R射线照射量率的测定并采取样品送省卫生防护所进行镭-226、钍-232和钾-40比活度的测定。
样品检验标准按国际GB11968-89和国际GB6566-86执行。
9、试验检测结果及结论
9.1检测结果
(1)自贡市产品质量检测所检验报告结果
检测项目
检测结果
立方体抗压强度MPa
平均值
2.6
4.7
最小值
2.3
2.9
干容量kg/m3
520
640
(2)四川省建筑工程质量监督检验站,检验报告结果
检测项目
检验结果
干燥收缩值
0.420mm/m
(3)四川省放射卫生防护所、检测报告结果
226Ra45.10±1.70Bq/kg
232Th40.47±1.92Bq/kg
40K202.85±8.17Bq/kg
MRa=0.22
Mr=0.34
9.2结论
通过近半年来的试验研究工作以及测试结果表明,利用粉煤灰生产的蒸压加气混凝土砌块的性能指标能够达到国际QB11968-89《蒸压加气混凝土砌块》的标准可作为非承重墙体材料。
同时,该产品的天然放射性核素的比活度能同时满足国际GB6566-86《建筑材料放射卫生防护标准》第二条的规定,使用不受限制,可用于住房和公共生活用房。
9.3工艺控制参数
见试验工艺操作规程
10、拟建规模投资估算及效益分析
根据试验情况,如要全部解决粉煤灰的污染问题,需建成一条年产4万m3/a加气混凝土砌块生产线,需总投资400万元,可实现产值400万元/a,利润120万元/a,四年内可收回投资,详细情况见《效益分析报告》。
11、本次试验存在的问题
(1)本次试验中的蒸压养护设备是用液氯钢瓶(φ900×1200)改制的,由于蒸压容积小,进出料孔也小,切割后的制品由人工进料时,容易使制品损坏、变形。
(2)蒸汽进口处的冷凝水在蒸养过程中滴到制品表面容易冲坏制品。
上述问题有待于今后进一步改进和完善。
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- 关 键 词:
- 粉煤 灰蒸压加气 混凝土 砌块 试验报告