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大掺量粉煤灰和秸杆粉镁质复合墙板的研究 木屑颗粒机|秸秆颗粒机|秸秆压块机|木屑制粒机|生物质颗粒机|富通新能源 / 12-11-29

0、前言
    国务院在墙体材料“十五’规划中指出:“必须大力研究开发具有高效、节能、节土、利废、环保的轻质、高强、保温、隔热、防火型新型复合墙体材料”。发展技术先进的优质墙体材料能显著提高房屋建筑功能,实现建筑节能;同时还能最大幅度地提高工厂的自动化和机械化水平,提高生产效率,稳定产品质量,从而提高综合经济效益。中国菱镁行业协会在中菱镁协字2006年第28号文《菱镁产业结构调整引导目录》中,将“优质环保节能新型菱镁装饰(防火)板,装饰工艺品,工农业用制品构件和墙体材料及生产中消纳工业、农业废弃物与资源化的关键技术与装备开发”列为鼓励类的产品。加快发展以煤矸石、粉煤灰、建筑渣土、冶金和化工废渣等固体废弃物和农作物秸秆粉、锯末等为原料的新型墙体材料,有利于提高资源综合利用率、改善环境、促进循环经济发展。
1、项目研究的技术路线
    大家研究开发的镁质复合保温建筑墙板成套技术是以镁、硅等复合胶凝材料为主体,掺入大量的工农业废弃物,通过高分子聚合物等改性制成的轻质高强墙体材料,内层合理设置了隔热、隔声的无机发泡型材或其它保温材料。墙板经生产流水线浇注、振动密实、整平、养护,脱模而成,生产自动化程度高,可广泛应用于办公、商务、居民楼房的分户、分室、走廊、厨房的内部隔墙。
在该课题的研究中,大家对镁质复合保温墙板的物理力学性能、大掺量使用粉煤灰、秸秆粉等工农业废弃物、耐水性和抗返卤性、保温隔热、隔声性能、调湿功能、生产成型线和生产工艺等方面进行试验研究。
    经过3年多的试验研究,大家与石家庄联创卓越建筑材料有限企业联合研制开发了镁质复合保温建筑墙板(见图1)及其机械化生产成型流水线,取得了良好的使用效果。大家又与烟台、潍坊等地进行了技术合作,得到了用户的认可。“一种免泡水改性菱镁轻质复合保温板”于2008年获得国家专利(ZL 200620011787.2)。这种复合保温墙板已被列入“山东省新型墙材建筑节能技术产品应用认定”目录中。
生物质颗粒燃料
2、试验
2.1原材料
    (1)轻烧氧化镁
    其化学成分为:Mg0 85.23%,f-Mg0 60.80%,f -Ca01.75%,n.n.n 6.60%,细度:180目筛筛余3.60%,辽宁海城产。
    (2)1业氯化镁
    工业氯化镁即水氯镁石(MgCI2·6Hz0),化学成分为:MgCI:46.12%,KCI 0.36%,NaC10.52%,CaCI2 0.28%,山东海化集团产。
    (3)粉煤灰
电厂Ⅱ级灰,主要成分见表1。
 颗粒机
    (4)秸秆粉
    主要降低制品密度,增加韧性,试验使用的是通过10目筛的秸秆细粉。
    (5)短忉纤维中碱玻璃纤维短切丝,长6~15 mm。
    (6)M.Ⅲ改性剂
    抗返卤剂和耐水剂,均为山东省建筑科学研究院研制生产。2.2试验基本条件
   实验室温度(20±2)℃,卤水密度1.22g/m3,MgCI2含量约为23%。
    采用4 cmx4 cmx16 cm三联模成型,脱模后在标准养护温度下养护至规定龄期,然后破型,分别进行抗折、抗压、耐水性以及吸湿增重、放湿减重试验。所用仪器主要有WDW-100型电子万能材料试验机、HWS-270型恒温恒湿养护箱等。
3、粉煤灰对菱镁胶凝材料力学性能的影响
    粉煤灰作为掺合料,不仅可以取代部分氧化镁,降低产品的生产成本,保护环境,而且能与氧化镁性能互补,改善菱镁制品的一系列性能。粉煤灰己逐渐成为菱镁胶凝材料中一种重要的无机填充材料。
    粉煤灰的颗粒越细,微小玻璃球形颗粒越多,比表面积也越大,粉煤灰活性越高,其中的活性成分越容易和菱镁胶凝材料中的Mg(OH)2化合。另外,随着颗粒细度的增加,标准稠度需水量减少,浆体的密实度及强度增大。
3.1粉煤灰对菱镁胶凝材料强度的影响
    粉煤灰掺量对菱镁胶凝材料抗折、抗压强度和软化系数的影响分别见图2、图3、表2。
秸秆颗粒机 
    从图2、图3呵以看出,随着粉煤灰掺量的增加,菱镁胶凝材料的抗折和抗压强度呈逐渐卜.降的趋势,但抗折强度下降的幅度比抗压强度要小。当粉煤灰掺量在90%以内时,抗折强度下降幅度在10%~20%;当粉煤灰灰掺量在60%以内时,抗压强度下降幅度在10%~30%;粉煤灰掺量再增大,抗压强度下降幅度更人。
    从图2、图3、表2还可以看出,掺入粉煤灰的试样与不掺的相比较,浸水后的抗折强度反而提高,抗压强度也下降很少,说明粉煤灰对菱镁制品的耐水性有明显的改善。
3.2粉煤灰对菱镁胶凝材料体积稳定性的影响
    为研究粉煤灰对体积稳定性的影响,沈威等测定了掺入粉煤灰前后菱镁水泥的反应热效应,结果见表3。
木屑颗粒机
    表3结果表明,掺入粉煤灰后,菱镁水泥的反应放热速率降低,反应加速期到来的时间推迟,早期放热量降低,这样,有利于改善制品的体积稳定性,减少制品的热变形。
3.3粉煤灰对菱镁胶凝材料性能影响的机理分析
    粉煤灰颗粒。般为球形或小规则的蜂窝状,表面往往有许多的孔洞,所以其表面积较大,由于518结晶相在粉煤灰周围或表面的附聚,使基体中518相的数量相对减少,从而降低了菱镁材料的力学性能。同时,粉煤灰颗粒表面上吸附了溶液中的OH-和CI'等,延缓了基体中518结晶相的成核作用,降低了菱镁水泥的反应热,减少了制品的膨胀变形,改善了体积稳定性。
    粉煤灰在菱镁水泥中发挥了火山灰活性的作用。粉煤灰等无机活性填充材料中含有很多活性的Sioz、AlzOy Fe203,受体系中Mg2'、OH-和Cl.等激发,在体系中反应能够生成MgS103、Fe (OH),、Al(OH),等凝胶和絮凝物,堵塞内部毛细通道,不容易被水破坏,使518相更稳定,因此,能够提高制品的耐水性。但考虑到菱镁水泥浆体碱度较低(pH在8~9),粉煤灰对耐水性的改善主要是润滑和微集料的作用,增强固相间的胶结,使菱镁水泥的微观构改善,形成框架结构(见图4),减少水分子侵入的可能性,从而提高耐水性。因此,对耐水性而言,粉煤灰在菱镁水泥中应以大掺量为好,在保证制品于强度的前提下,粉煤灰掺量越大菱镁制品的耐水性越好。
4、秸秆粉对菱镁制品力学性能的影响
4.1秸秆粉对制品强度的影响(见图5、图6)
木屑颗粒机
    从图5、图6可以看出,秸秆粉的加入,使制品的密度降低,抗折强度提高,但使抗压强度及抗压耐水性降低。秸秆粉掺量每增加10%,抗折强度提高10%~20%,抗压强度降低5%~10%。当秸杆粉掺量为30%~40c/c时的抗折强度最高,掺量超过40%后抗压强度及抗压耐水强度降低幅度加快。因此,菱镁制品中秸秆粉的加入量不宜超过Mg0的40%。
4.2正交试验
正交试验因素与水平见表4,正交试验结果见表5。
木屑颗粒机木屑颗粒机
    正交试验结果分析:
    (1)粉煤灰:50%~70%的粉煤灰对菱镁制品的性能影响都不大,随着用量的增加,抗压强度值仅略有降低,这进一步证明了大掺量的粉煤灰可以应用子菱镁制品中。
    (2)秸秆粉:秸秆粉对菱镁制品的影响最大,随着用量的增加,制品密度降低,抗折强度提高,这样有利于减小产品质量,提高产品韧性,但随之也使抗压强度及抗压耐水性的降低,因此,秸秆粉的掺量一定要在保证产品力学性能下确定。
    (3)短纤维:短纤维的使用提高了制品的抗折强度,尤其是提高了抗折耐水性,因此,在满足生产工艺和成本的前提下,尽可能地多掺用短纤维。
5、镁质复合墙板的综合性能
    按照JG/T 169-2005《建筑隔墙用轻质条板》标准要求,大家研制生产的镁质复合墙板经国家建筑材料测试中心、国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心、河北建设工程检测有限企业检测,结果见表6。
6、结语
    (1)研制开发的镁质复合保温建筑墙板可以大掺量地利用粉煤灰等工业废渣以及农作物秸秆等农业废弃物达60%,符合国家产业政策及山东省新型墙材建筑节能技术产品的要求,有利于资源综合利用,节约土地,改善环境。
    (2)该复合墙板力学性能突出,抗弯破坏荷载为板自重7.1倍.抗压强度7.2 MPa,含水率1.9%,制品不吸潮返卤,耐水性好。
    (3)该复合墙板保温性能优越,无毒,无污染,传热系数低,隔声性能好,符合我国建筑节能的要求,是一种绿色节能型新型墙材,特别适用于建筑分户墙和不采暖的楼梯间隔墙。

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