礦物摻和料在水泥基輕質(zhì)復(fù)合墻板中的應(yīng)用

1、礦物摻和料在水泥基輕質(zhì)復(fù)合墻板中的應(yīng)用陳網(wǎng)和（鹽城市新悅建材有限公司224003）摘要：在水泥基輕質(zhì)復(fù)合墻板的芯體混合料中摻入具有一定膠凝性能和火山灰活性的磨細(xì)礦渣和粉煤灰等礦物摻和料，具有物理、化學(xué)兩方面的作用，能參與水泥水化系統(tǒng)中進(jìn)行二次水化，改善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的綜合性能，增加體積穩(wěn)定性，具有較好的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會效益。分析了礦物摻和料在水泥水化系統(tǒng)中的作用機(jī)理。關(guān)鍵詞：輕質(zhì)墻板礦物摻和料作用機(jī)理水泥基輕質(zhì)復(fù)合墻板是近年來發(fā)展起來的一種新

2、型墻體材料，其技術(shù)原形是從澳大利亞引進(jìn)的以水泥漿膨脹聚苯顆?；旌狭蠟樾倔w，纖維增強(qiáng)硅鈣板為面層的復(fù)合墻板。在實(shí)際應(yīng)用中，為了保證膨脹聚苯顆粒與水泥漿體不分散，采用大摻量水泥的措施，結(jié)果是一方面成本居高不下，另一方面墻板干縮等性能指標(biāo)難以滿足工程要求。我們采用摻加建筑用砂的辦法改善芯體性能，使得成本降低，同時(shí)墻板的干縮值降低，取得了一定的效果。但墻板的干縮值仍然偏高，工程應(yīng)用中易出現(xiàn)墻體開裂等缺陷，從而影響了該產(chǎn)品的市場推廣和應(yīng)用。磨細(xì)礦

3、渣、粉煤灰等礦物摻和料用于普通混凝土中能取代部分水泥，顯著提高混凝土的綜合性能，改善混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低干縮值等，具有良好的技術(shù)效果。本文作者將磨細(xì)礦渣、粉煤灰等用于該墻板的生產(chǎn)中，同樣取得了較理想的效果，使得生產(chǎn)成本大幅降低，而產(chǎn)品性能提高，同時(shí)有利于消耗工業(yè)廢渣，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用和社會的和諧發(fā)展。具有環(huán)保、節(jié)能、利廢及改善和提高墻板性能的多重效益。1技術(shù)思路1.1水泥基輕質(zhì)復(fù)合墻板所用芯體的新鮮容重為800~950kgm3，對所用

4、材料品質(zhì)及摻量均有所限制，否則容易引起墻板面密度超重、面板與芯體粘結(jié)不良等缺陷。在芯體材料中單方水泥用量較高，而實(shí)際墻板的強(qiáng)度等級要求僅為3~5Mpa，如此富余的水泥主要是用作富漿材料，（起到粘聚膨脹聚苯顆粒，不發(fā)生離淅、泌水等作用，即保證混合料的工作性要求。）可以通過摻入礦物摻和料和聚合物外加劑來保證混合料的工作性。作為強(qiáng)度組份的水泥，雖然摻量的提高可以增加墻板的強(qiáng)度，但芯體容重的限制和膨脹聚苯顆粒的特性決定了復(fù)合墻板的強(qiáng)度范圍?？梢?/p>

5、在保證強(qiáng)度的前提下，通過摻加性能穩(wěn)定的廉價(jià)填料來降低生產(chǎn)成本。1.2資料和試驗(yàn)表明，同工作性的混合料，一定范圍內(nèi)隨水泥用量的降低，墻板的干縮和強(qiáng)度也降低。磨細(xì)礦渣、粉煤灰等礦物摻和料等礦物摻和料具有不同程度的潛在的火山灰活性，尤其是磨細(xì)礦渣，本身也具有一定的膠凝性能，它們能夠在水泥水化系統(tǒng)中參與反應(yīng)，改變混合料的結(jié)構(gòu)，提高結(jié)構(gòu)的綜合性能。而未參與水化反應(yīng)的部分則作為填料。2試驗(yàn)及結(jié)果討論2.1原材料1、面板：低收縮硅鈣板，厚度為4mm，

6、切割成600mm610mm尺寸備用，具體物理性能指標(biāo)是，橫向抗折強(qiáng)度≥20Mpa，縱向抗折強(qiáng)度≥15Mpa，濕脹率≤0.1%，其它性能指標(biāo)滿足JCT564—2000標(biāo)準(zhǔn)要求。2、水泥：由于復(fù)合墻板對水泥特殊要求，我們經(jīng)試驗(yàn)對比選擇與礦物摻和料作用效果好，需水量小，早期強(qiáng)度高的42.5級普通硅酸鹽水泥，水泥主要性能見表一，其他相關(guān)性能滿足GB175—1999標(biāo)準(zhǔn)要求。凝結(jié)時(shí)間min抗折強(qiáng)度（Mpa）抗壓強(qiáng)度（Mpa）細(xì)度（0.08mm方孔

7、篩余%）標(biāo)準(zhǔn)稠度%安定性初凝終凝3天28天3天28天縮也增大。2.4.2由表三的試驗(yàn)結(jié)果可知，摻入礦物摻料后，墻板試件的強(qiáng)度與未摻時(shí)基本一致，而干縮值明顯降低，這主要是水泥用量減少，水泥水化產(chǎn)物總量減少，因而總吸附水減少，干燥失水時(shí)產(chǎn)生的干縮應(yīng)力也小。同時(shí)礦物摻和料的微集料填充作用使得作為骨架的砂漿更趨密實(shí)，活性礦物摻和料微弱的膠凝性能和部分具有火山灰活性的組份與水泥水化產(chǎn)物Ca（OH）2發(fā)生二次水化反應(yīng)，增加了系統(tǒng)中的膠凝組份，改變了

8、系統(tǒng)中各組份的含量及分布，使得結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得到補(bǔ)充、提高，干縮值降低。2.4.3經(jīng)濟(jì)和社會效益分析礦物摻和料用于復(fù)合墻板的生產(chǎn)，具有較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益，若以年產(chǎn)30萬㎡復(fù)合墻板計(jì)算，根據(jù)表四單位生產(chǎn)成本計(jì)算，每年可節(jié)約生產(chǎn)成本16.2萬元，經(jīng)濟(jì)效益明顯。同時(shí)，可消耗粉煤灰近2.6萬噸，消耗礦渣近1.5萬噸，節(jié)約砂1.5萬噸，節(jié)約水泥近2萬噸，既減少了工業(yè)污染，又節(jié)約了有限的砂資源，節(jié)約了堆放工業(yè)廢渣所需土地，真正做到了變廢為寶，實(shí)現(xiàn)資源的

9、循環(huán)利用，具有較好的社會效益。墻板成本計(jì)算表（以100㎜厚的墻板計(jì)算）表四材料水泥礦渣粉煤灰砂EPS外加劑面板單價(jià)0.350.300.070.058.02.59.0單位成本（元㎡）差價(jià)（元㎡）1#用量250043.811.5240.692#用量18.84.48.837.511.5240.150.543礦物摻和料的作用機(jī)理分析3.1磨細(xì)礦粉對墻板的作用機(jī)理3.1.1礦渣對結(jié)構(gòu)體系的物理作用復(fù)合墻板的芯體材料實(shí)際上是由砂漿膨脹聚苯顆粒形成的

10、蜂窩體系，進(jìn)行物理力學(xué)分析時(shí)可不考慮膨脹聚苯顆粒的強(qiáng)度，系統(tǒng)中砂漿是骨架。在砂漿體系中，可視為由砂、水泥、摻和料形成的連續(xù)級配的顆粒堆積體系，粗顆粒的間隙填充細(xì)顆粒。在系統(tǒng)中水泥顆粒填充砂的間隙，而水泥顆粒間的間隙則由比水泥更小的磨細(xì)礦渣等摻和料來填充。這樣系統(tǒng)形成了層層填實(shí)的緊密體系，從而改善了系統(tǒng)的孔結(jié)構(gòu)，使得大孔變小孔，小孔被堵塞或隔斷，總孔隙率降低。從而有效地改善了砂漿骨架的物理力學(xué)性能和體積穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)的干縮值降低。礦渣微粉分

11、散并包裹在水泥顆粒表面，具有分散和均化作用，能夠隔離并阻止水泥初期水化產(chǎn)物的相互搭接，減少混合料坍落度損失，細(xì)小的微粉對水有較強(qiáng)的吸附作用，混合料表現(xiàn)出良好的保水性和粘聚性，從而改善了混合料的工作性。3.1.2礦渣對結(jié)構(gòu)體系的化學(xué)作用磨細(xì)礦渣具有一定的膠凝性能，均勻分布于水泥顆粒中的礦渣在水泥水化系統(tǒng)中具有微晶核作用，能加速水泥的水化進(jìn)程，有利于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的發(fā)展，具有一定的早強(qiáng)和增強(qiáng)作用。隨著水泥水化反應(yīng)的進(jìn)展，系統(tǒng)中Ca(OH)2濃度增

12、加，礦渣的火山灰活性得以激發(fā)，消耗吸收部分Ca(OH)2進(jìn)行二次水化反應(yīng)，這個(gè)過程中，一方面集料界面區(qū)Ca(OH)2取向度得到改善，Ca(OH)2濃度降低，已形成Ca(OH)2晶體尺寸變小，界面區(qū)得到強(qiáng)化；另一方面二次水化反應(yīng)使得作為強(qiáng)度組分的水化產(chǎn)物更加豐富、密實(shí)，系統(tǒng)孔隙率降低，從而改善和提高了結(jié)構(gòu)的物理力學(xué)性能，體積穩(wěn)定性增加，干縮降低。3.2粉煤灰及其與礦渣復(fù)合對墻板性能的影響粉煤灰是煤粉燃燒后的產(chǎn)物，是一種具有一定潛在活性的玻