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加氣磚硅質原材料
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蒸壓加氣混凝土砌塊南陽加氣磚(AAC)硅質原材料主要有砂類、粉煤灰類等,砂類硅質材料此處定義為未經過人工煅燒的以SiO2為主要成分天然硅質材料,有砂、部分金屬和非金屬尾礦、石材鋸泥、廢石等;粉煤灰類硅質材料指經過高溫燃燒后以SiO2為主要成分硅質材料,有粉煤灰、爐渣、陶瓷拋光泥、焚燒生活垃圾等;此處主要講砂類硅質材料。
1 標準要求及討論
在實際生產中,很多企業不太重視硅質材料的質量,而是持將就的態度,對于較差的硅質原料也使用,從而導致生產中出現很多的問題,有些地方硅質原材料很充足,僅僅是為了降低一些成本,犧牲了原材料的質量,得不償失。
砂的主要成分是二氧化硅(SiO2),也有少量的  Al2O3、Fe2O3、CaO等。按照礦物組成,天然砂分為石英砂、長石砂和碳酸鹽砂等,雖然長石砂不如石英砂,但是在合適的工藝條件下,仍然可以做出較好的產品,碳酸鹽砂只能作為集料使用;按照砂的來源可以分為天然砂和人工砂,可以細分河砂、海砂、風化砂、山砂、鑄造廢砂等。
1.1 SiO2質量分數
多數砂中的SiO2主要以石英態存在,一部分以長石和其它礦物存在,一般來說,石英態SiO2含量越高越好。標準對SiO2的要求是指其化學成分,有些砂在所有指標均達到標準合格品要求的情況下仍無法制備合格的AAC,比如風化砂,這與其礦物成分有較大的關系。
發達國家生產AAC時,對SiO2含量要求很高,達到了標準中對SiO2優等品要求,生產過程更容易控制,產品質量也更好。結合國情和加大固體廢物利用需求,在生產中SiO2含量一般要求在70%以上,并且能夠及時檢測。SiO2的成分分析可以采用化學分析方法和儀器分析方法,儀器分析為半定量分析,化學分析為定量分析,更為精確;由于其測試過程較為繁瑣,目前多數AAC企業不能或不能及時測試,進而加大產品質量的不穩定性。
1.2 Na2O+K2O質量分數砂中含有一定數量的Na+和K+,主要存在于長石或黏土中,對制品主要有兩方面的影響:一、離子半徑較小Na+、K+會進入形成的托缽莫來石晶體中取代少量的Ca2+,從而影響產品的強度;二、在加氣混凝土生產過程中,它們生成主成分為Na2SO4、K2SO4的可溶性無機鹽,遇水后溶解,通過AAC的微孔結構被帶到制品的表面,隨著水分的不斷蒸發,可溶性鹽類沉積下來,產生泛霜現象;泛霜會導致產品外觀難看,有些鹽溶于水后,水分經蒸發再結晶,往往會有一定量的結晶水,與原來的體積相比,有不同程度的膨脹,這些體積膨脹的再結晶鹽存在于產品微孔中,會產生較大的膨脹應力,導致制品出現類似魚鱗片的剝落現象,影響其耐久性;所以,對于Na2SO4和K2SO4來說,尤其要控制Na2SO4的含量,因為硫酸鈉溶解于水后,再結晶的產物含有10個結晶水,其體積比前者增加86%,干濕循環對加氣混凝土砌塊的影響特別大。
在生產中,此指標比較高的硅質材料有風化砂、陶瓷拋光泥、花崗巖鋸泥、部分廢石等。Na2O、K2O本身對AAC產品標準中指標的影響比較小,但其高含量會影響AAC的耐久性。同時,引起泛霜的物質還有CaCO3、CaSO4、MgCl2、Na2CO3、K2CO3等無機鹽,建議生產中此指標控制在3%以內。
1.3 有機物
砂標準中有機物主要指腐殖質,它會中和加氣混凝土料漿中的堿,有機酸含量過多,將降低料漿堿度,影響發氣和硬化,延長生產周期。
標準中采用鞣酸比色的方法測定結果為定性測定,若定量測定可采用重鉻酸鉀法。
1.4 云母
云母是鋁硅酸鹽礦物,一般呈明亮的白色,標準中利用放大鏡通過鋼針挑出,有條件的企業進行礦物分析,其礦物成分多種多樣,云母中含有K2O,有時也含有少量MgO,需要嚴格控制。除成分上的影響以外,對AAC還有如下負面影響:解理完全,容易風化,形成大量的小薄片,這些薄片能在平行于解理面的一個方向上位移。由于云母的完全解理,這些細小薄片容易斷裂,從而引起聚集體強度的急劇下降,試驗表明,砂子中的云母超過1%,就會使強度大幅下降。
1.5 硫化物與硫酸鹽質量分數
硫化物的危害程度與硫化物的數量和種類有關,易溶解的硫酸鹽及硫化物,在空氣和潮濕條件下發生氧化,致使構件內的鋼筋腐蝕,并破壞鋼筋周圍的加氣混凝土保護層;同時,可溶性硫酸鹽會產生泛霜現象,其中的有些硫化物會發生水解,使坯體的體積膨脹,產生不利影響。自然養護時,參加反應形成鈣礬石,強度較高;蒸汽養護時,水化產物轉化為單硫型硫鋁酸鈣,強度降低;蒸壓養護時,水化產物進一步轉化為鋁酸三鈣或水石榴子石,強度更低。
1.6 含泥量
含泥量指天然砂中粒徑小于75 微米的顆粒含量,一般主要為粘土,粘土是一種或多種含水鋁硅酸鹽礦物的混合體,主要由鋁硅酸鹽類巖石,如長石、花崗石等經過長期地質年代的自然風化或熱液蝕變作用而形成,含有未風化的巖石碎屑、石英砂等。按粒徑來分,2~0.05mm的為砂粒,0.05~0.005mm的為粉粒,0.005mm以下的為粘粒。砂粒大部分是原生石英、長石、云母,粉粒主要有石英組成,同時含有少量高嶺土和部分難溶的碳酸鹽,粘粒是由含水鋁酸鹽混合組成,主要是高嶺土、蒙脫石、水云母等礦物。不同于粉煤灰中形成的是鋁硅玻璃體結構,具有火山灰活性,粘土中的SiO2、Al2O3成分主要存在于結晶礦物結構中,在常溫下活性非常低或沒有活性,在蒸壓條件下,很少參與水化反應。
因為粘土是一種低硬度高分散性的物料,吸水性很強,大大的增加了料漿的用水量和粘稠性,對澆注成型、坯體硬化和制品性能都會帶來不利的影響;同時會阻礙硅質材料與鈣質材料的接觸。因此,在試驗研究中,需要控制砂的粘土含量,在生產中,建議控制在8%以內。
砂含泥量的測試只適用于天然砂,對于顆粒偏細的石英尾礦、石粉等,可以用石粉的亞甲藍MB值和一定比重料漿的擴散度進行比較,進而判斷是否用于生產中。
1.7 夾雜物
樹皮、草根等雜物球磨進料前或者通過球磨機后篩除。
1.8 氯離子
當原料中的氯離子超過一定量時,會對板材的鋼筋產生電化學腐蝕,而且腐蝕是持續性的,危害巨大。對于AAC也需要控制氯離子的含量,雖然其中沒有鋼筋,但是在砌筑過程中,氯離子的滲透會腐蝕預埋的鋼筋。生產中,氯離子含量嚴重超標的主要硅質材料有海砂、花崗巖鋸泥等,由于其氯離子含量高,會對鋼筋造成腐蝕,去除氯離子比較困難,增加了使用成本,氯離子超標嚴禁使用。
1.9 其它指標
除了標準中要求以外,借鑒發達國家AAC企業對原料指標的要求,建議有條件的企業增加以下指標的要求。
Al2O3≤10%,Al2O3在前期生成水鋁硫鋁酸鈣,強度較高,有利于提高切割強度;后期生產水化鋁酸鈣、水石榴子石,綜合性能較差。
Fe2O3≤3%、CaO≤5%,兩者不參與反應,作為集料。
2 小結
針對砂價格漲幅過快過高的情形,建議生產企業在保證產品品質的前提下加大利用除常規使用的砂、粉煤灰、爐渣以外的其它固體廢物,比如花崗巖鋸泥、鉛鋅尾礦、金尾礦、螢石尾礦、廢石(非煤礦山產生的固體廢物)、鐵尾礦、銅尾礦、冶煉渣、玄武巖廢料、鑄造廢砂、管樁廢漿等固體廢物硅質材料;粉煤灰類硅質材料如煤矸石、焚燒生活垃圾等也可以考慮。對于南陽輕質磚生產中出現的問題,最好的解決辦法是通過源頭去控制;所以,對于原材料千萬不能將就,一定要講究。
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