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粉煤灰蒸壓磚原料性能及配合比

作者:  來源:  時間:2017-04-12

蒸壓粉煤灰磚在中華人民共和國建材行業標準《蒸壓粉煤灰磚》(JC/T239-2014)(以下簡稱《標準》)中定義為:“以粉煤灰、生石灰為主要原料,可摻加適量石膏等外加劑和其它集料,經坯料制備、壓制成型、高壓蒸汽養護而制成的磚,產品代號為AFB”。

由粉煤灰蒸壓磚的定義可以看出,以粉煤灰為代表的硅質材料、以生石灰、電石渣的鈣質材料、以砂或爐渣為集料原料構成粉煤灰蒸壓磚的主要原材料,為此這三種原材料的配比就直接影響了磚的抗折、抗壓強度及抗凍融性能,也影響了生產廠家對于原材料的資金投入,磚的價格及利潤。

1.原料及其性能

粉煤灰蒸壓磚所用原材料,主要有硅質材料——粉煤灰、各種尾廢礦渣等;

鈣質材料——生石灰、電石渣等;集料——砂、爐渣、石粉顆粒等;石膏——少量附加材料。為了保證成型制品質量,各種原材料均應滿足相應的技術指標要求。

1.1粉煤灰——硅質材料

粉煤灰是生產蒸壓磚的主要硅質材料之一。一般的粉煤灰中 QUOTE

1-1用于粉煤灰蒸壓磚粉煤灰適宜的化學組成(%

化學組成

SiO2

Al2O3    

Fe2O3

MgO

CaO

含量波動范圍

40~60

15~35

3~10

0~2.5

1.5~2.5

技術要求

40%

15%

15%

5%

 

為了保證坯體的密實度,粉煤灰的細度以0.045mm方孔篩篩余量≤30~45%、0.080mm方孔篩篩余量≤15~25%為宜、燒失量≤5~10%,另外堆積密度≥600Kg/m3。粉煤灰燒失量越高,其吸水率越高,從而使磚的抗凍融性能劣化;同時也減少了其中的活性組分,吸收過多的水化產物并對水化反應不利,影響磚的強度;再者使磚有較大的飽水能力,壓制過程中不易使坯體密實。

1.2鈣質材料

一般常用的鈣質材料有生石灰、電石渣,其與粉煤灰中的Si、Al在高溫水化反應生成水化硅酸鹽和水化鋁酸鹽,從而使制品具有相應強度。

鈣質材料中參加水化反應的就是其中的活性氧化鈣—ACaO,在粉煤灰磚中鈣質材料的添加是以ACaO含量計算的。采用高活性的生石灰,可以減少生石灰的用量,而且可提高磚的強度。生石灰消化得快,可縮短混合料消化工序的周期,提高生產效率;消化溫度高可提高磚坯前期的初始強度。生石灰質量、細度技術要求應符合表2-1、2-2。

采用符合技術要求的電石渣,基本不進行消解,可直接混料、攪拌、壓制成型。由于電石渣在生產乙炔氣過程中已經生成Ca(OH)2,又多以濕態出廠利用,故混合料的均勻性、交融性是關鍵。故建議在配料上按先集料、再電石渣、后粉煤灰等依次進入攪拌機,并間隔攪拌一段時間后再分別入倉,最后加水調濕度(混合料濕度達到8~10%)即可。電石渣質量技術要求應符合表3-1。

2-1生石灰質量技術要求

石灰

化學成分/%

消化速度/mm

消化溫度/

ACaO

MgO

料倉消化

60%

5%

15

60

2-2生石灰粉磨細度要求

消解工藝方式

細度要求/%

0.2mm篩孔篩余量

0.08mm篩孔篩余量

料倉消化

5

15

3-1電石渣細度技術要求(%

ACaO

MgO

0.2mm篩孔篩余量

0.08mm篩孔篩余量

乙炔殘留

 50

 5

5

30

1.3集料

粉煤灰蒸壓磚中的集料應采用細集料,其粒徑 QUOTE 3~5mm15%、1.2mm25%,其它為中間集料。集料可采用天然細集料——砂、也可采用人工細集料——碎石屑,也可采用尾礦、煤渣、液態渣、水渣等工業廢渣。

集料在粉煤灰蒸壓磚中是作為調整顆粒級配的粗顆粒,要求級配合理、粉料少,顆粒強度大于制品強度,干堆密度大于750Kg/m3的多種粒級組成的集料,避免使用層理大、比表面積小、物理化學性質不穩定的集料。

集料的作用是增加透氣性,減少或避免壓制時產生分層裂縫,同時改善成型時的其他性能,提高抗折強度及收縮值。

1.4石膏

石膏(脫硫石膏、磷石膏、氟石膏)是一種附加材料,它可以提高制品的強度及穩定性,是一種緩凝劑、激發劑。當石膏摻量適當并具有合理的養護制度時,可提高磚的碳化性。對石膏的質量要求CaSO4含量不低于65%,同時S、P、F酸性氧化物的含量不能超過3%,并先用石灰中和至微堿性;當使用干粉時,細度要求0.08mm篩孔篩余量≤15%。

2.原料配合比

在確定配合比時,應依次考慮如下問題:1)強度及耐久性;2)與已確定的各項工序和工藝生產條件相適應;3)盡量選用材料使用的下限,以節約成本;4)因地制宜、就地取材,優先利用各種工業廢渣、尾礦渣等原料。

在一定工藝條件下,產品性能取決于原材料中各成分相互反應生成的水化產物及組成結構,配合比在保證產品質量方面起著關鍵作用。值得注意的是,配合比中集料的摻量應該足夠,因為它可以減少磚坯的分層裂紋、提高磚的抗折強度。當配合比一旦確定,就盡量少變換原料產地,保證原料性能,若被迫變換產地則應重新化驗、重新配合。

2.1粉煤灰摻量

實驗表明,當粉煤灰摻量小于約42%時,磚的抗折強度隨粉煤灰摻量的減少而降低;當粉煤灰摻量大于約42%時,磚的抗折強度隨粉煤灰摻量的增加而降低。這說明在集料摻量一定的情況下,要想獲得較高的抗折強度,粉煤灰摻量有一個臨界值,進一步說明集料與粉煤灰之間存在一定的合理匹配性。由于各地粉煤灰元素組成有所差別,一般為了滿足粉煤灰蒸壓磚有較高的抗壓、抗折強度,理化指標合格的粉煤灰摻量為40~50%為宜。

2.2ACaO的摻量

粉煤灰蒸壓磚的性能是由于其中硅、鋁成分與鈣質中的ACaO相互作用的結果,而ACaO的含量是變動的,因此生石灰、電石渣的摻量應根據ACaO的含量進行計算。當粉煤灰摻量一定時,磚的抗壓強度隨ACaO的增加而增長,當超過一定值時則抗壓強度降低,為此ACaO的摻量也存在一個最佳值。

生石灰摻量會影響水化產物的數量也影響產物的物相組成。研究表明隨生石灰摻量增加存在一個強度最佳值,在這個值時各個水化物處于多相平衡狀態。根據實驗統計ACaO摻量范圍為10~14%(粉煤灰顆粒粗時取上限、顆粒細時取下限)。生石灰摻量=(混合料中所需ACaO含量/所用石灰中ACaO含量)×100%,根據生石灰中ACaO含量確定鈣質材料的摻量比例。

2.3集料摻量

砂、爐渣等集料主要起顆粒級配的作用,其摻量應以組成最佳級配為目標而加以確定。正常情況下,粉煤灰:集料=1~2.0:1。

2.4水用量

水用量與原材料性質、配合比、原料顆粒級配、消解方式、壓制成型等有關。當用爐渣做細集料時,水用量就大;用砂做集料時,水用量就??;采用生石灰時水用量就大,用電石渣(相當于消解灰)水用量就可小。

當鈣質材料采用生石灰、集料爐渣、硅質材料粉煤灰作原料配料時,其混合料濕度應在14~16%;當鈣質材料采用電石渣、集料采用砂、硅質材料粉煤灰作原料配料時,其混合料濕度應在8~10%。

一定物料配比的硅酸鹽制品,都有一個最佳的水含量,但應值得注意盡量降低成型含水量。降低成型含水量是改善制品結構的有效途徑,同時可使成型紙品的密實度和強度增加,從而減少孔隙和毛細管、提高耐久性。

2.5石膏摻量

配料中是否摻加石膏,應根據實際情況決定。如果在現有的工藝條件下承壓制品能達到預期的強度要求,則可以不摻加。少量摻加會形成鈣礬石,提高制品強度,但數量過多時則會微膨脹甚至崩裂,同時降低粉煤灰蒸壓磚的抗凍融性。粉煤灰蒸壓磚硫石膏的摻量以1~2%為宜、磷石膏以2~3%為宜、氟石膏以1%為宜。

綜上所述,要想得到高性能的粉煤灰蒸壓磚,所用原料的理化性能應滿足質量技術要求,再輔以合理的配合比、顆粒級配,按生產工藝進行嚴格執行就能得到。最后再次強調,ACaO的摻量(與粉煤灰和生石灰總量之比)不低于10%、粉煤灰摻量不大于55%、集料(比值在1~2之間),在滿足混合料消解和成型的前提下盡量降低含水率。

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