混凝土摻合料中應(yīng)用陶瓷拋光磚粉分析

摘要：我國(guó)陶瓷工業(yè)發(fā)展迅猛，在陶瓷拋光磚制作工序中易產(chǎn)生陶瓷拋光磚粉等各種陶瓷工業(yè)廢料。為響應(yīng)我國(guó)提出的可持續(xù)發(fā)展理念，合理開發(fā)利用陶瓷拋光磚粉，化廢料為資源，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。文章闡明了陶瓷拋光磚粉作為混凝土摻合料的研究背景與意義，并通過實(shí)驗(yàn)研究分析了陶瓷拋光磚粉作為混凝土摻合料的優(yōu)勢(shì)及可行性。

關(guān)鍵詞：混凝土；摻合料；陶瓷拋光磚粉；陶瓷工業(yè)廢料；環(huán)境保護(hù) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TQ177 文章編號(hào)：1009-2374（2017）08-0100-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.048

1 概述

陶瓷拋光磚是我國(guó)產(chǎn)量最大的建筑陶瓷產(chǎn)品之一，在陶瓷拋光磚生產(chǎn)過程中經(jīng)過研磨、拋光產(chǎn)生的固體廢料，即為陶瓷拋光磚粉，每生產(chǎn)1m2的拋光磚，就會(huì)產(chǎn)生約1.95kg的拋光磚粉，其顆粒細(xì)小，具有一定的火山灰活性，且含有少量玻璃相，將其作為輔助膠凝材料應(yīng)用于水泥、混凝土的制作工序中具有一定的理論基礎(chǔ)。目前，粉煤灰、礦渣等資源日益短缺，合理開發(fā)利用拋光磚粉能有效解決混凝土摻合料資源短缺的問題。

2 陶瓷拋光磚粉作混凝土摻合料的研究背景與意義

當(dāng)前，我國(guó)面臨著生態(tài)環(huán)境基礎(chǔ)薄弱、人口膨脹、人均資源短缺等險(xiǎn)峻問題，人類在開發(fā)新資源，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)財(cái)富的同時(shí)，也在破壞著人類賴以生存的家園，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與保護(hù)生態(tài)環(huán)境的矛盾日益激化。在此背景下，實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略是中華民族徹底擺脫貧困、創(chuàng)建高度文明的明智之舉。材料是人類發(fā)展中的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，為了實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，我國(guó)應(yīng)加快開發(fā)新材料。在生產(chǎn)活動(dòng)中，人類對(duì)新材料性能有著較高的要求，因此，在制造和提取新材料的過程中，往往會(huì)耗費(fèi)大量資源，同時(shí)產(chǎn)生大量的工業(yè)廢渣。而陶瓷拋光磚粉就是陶瓷拋光磚制作過程中產(chǎn)生的固體廢渣。為解決環(huán)境污染、能源短缺等環(huán)境問題，應(yīng)注重分析研究新材料的再生利用。

我國(guó)作為一個(gè)發(fā)展中的社會(huì)主義國(guó)家，經(jīng)濟(jì)建設(shè)，尤其是改革開放以來，取得了重大成績(jī)。我國(guó)是陶瓷生產(chǎn)大國(guó)，我國(guó)每年陶瓷產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的60%，隨之產(chǎn)生的陶瓷廢料也越來越多，其中，每生產(chǎn)1m2拋光磚，產(chǎn)生廢粉1.9kg左右（以干料計(jì)）。然而目前我國(guó)在處理陶瓷工業(yè)廢料時(shí)，多采用堆積或回填的方法，既占用了土地，又破壞了生態(tài)環(huán)境。因此，如何合理利用開發(fā)拋光磚粉，已是當(dāng)前亟待解決的問題之一。

在我國(guó)，水泥制造業(yè)一直被定義為高能耗、高污染的產(chǎn)業(yè)，水泥工業(yè)中粉塵、煙塵的排放量達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的20倍，每生產(chǎn)1噸水泥熟料，需消耗約135kg的煤，并排放出大量的CO2，加劇了溫室效應(yīng)，使全球氣候變暖，對(duì)我國(guó)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響。同時(shí)，當(dāng)前應(yīng)用于水泥熟料生產(chǎn)的材料主要是石灰和黏土等不可再生資源，因此在混凝土制作過程中以陶瓷拋光磚粉等工業(yè)廢渣替代部分水泥，不僅能節(jié)約施工成本，而且對(duì)于保護(hù)環(huán)境有著重大意義。

3 應(yīng)用陶瓷拋光磚粉在混凝土行業(yè)中的實(shí)驗(yàn)研究

3.1 實(shí)驗(yàn)材料分析

為保障混凝土摻合料中應(yīng)用陶瓷拋光磚粉實(shí)驗(yàn)分析順利進(jìn)行，選用實(shí)驗(yàn)材料包括：水泥熟料（熟料化學(xué)組成如表1所示）與4%石膏制得的P·Ⅰ硅酸鹽水泥，Ⅱ級(jí)F類粉煤灰，某陶瓷廠陶瓷拋光磚廢粉，ISO標(biāo)準(zhǔn)砂，河沙，粒徑20～40mm的碎石，普通自來水，萘系高效減水劑FDN、FDN-RJ20及聚羧酸系高效減水劑MB-R3。

3.2 實(shí)驗(yàn)方法分析

在實(shí)驗(yàn)過程中，采用的實(shí)驗(yàn)方法主要是比表面積的測(cè)定、粉煤灰、拋光磚粉顆粒粒徑測(cè)定、拋光磚粉強(qiáng)度活性指數(shù)測(cè)定、混凝土的抗壓強(qiáng)度測(cè)定以及掃描電鏡SEM分析等方法，具體來說，包括以下五點(diǎn)：（1）按照《水泥比表面積測(cè)定方法（勃氏法）》（GB 8074-87）的規(guī)定對(duì)水泥、粉煤灰以及拋光磚粉的比表面積進(jìn)行測(cè)定；（2）按照《水泥細(xì)度檢驗(yàn)方法篩析法》（GB/T 1345-2005）對(duì)大于45μm的顆粒組成進(jìn)行測(cè)定；采用BT-1500離心沉降式粒度分布儀對(duì)小于45μm的顆粒組成進(jìn)行測(cè)定；（3）按照《粉煤灰活性指數(shù)試驗(yàn)方法》（GB/T 1596-2005）附錄D對(duì)拋光磚粉強(qiáng)度活性指數(shù)進(jìn)行測(cè)定；（4）按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50081-2002）的規(guī)定對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定；（5）試驗(yàn)儀器采用LEO1530VP型SEM掃描電鏡進(jìn)行掃描電鏡SEM分析。

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.3.1 陶瓷拋光磚粉的化學(xué)構(gòu)成。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)材料化學(xué)成分的詳細(xì)測(cè)定，得出陶瓷拋光磚粉與粉煤灰的化學(xué)構(gòu)成，如表2所示。拋光磚粉的化學(xué)成分主要是SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等，與水泥、實(shí)驗(yàn)用粉煤灰組成相同，但在具體含量上存在差異，拋光磚粉最主要的化學(xué)成分是SiO2，比實(shí)驗(yàn)用粉煤灰和一般水泥的SiO2成分相對(duì)較高，而Al2O3的含量卻低于實(shí)驗(yàn)用粉煤灰。

3.3.2 陶瓷拋光磚粉的比表面積和粒度分布。在實(shí)驗(yàn)中，通過離心沉降式粒度分布儀對(duì)拋光磚與粉煤灰粒度分布進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果如表3所示。拋光磚粉中位粒徑為6.28μm，粉煤灰的中位粒徑為23.9μm，勃氏法測(cè)得拋光磚粉的比表面積為565m2/kg，粉煤灰的比表面積為305m2/kg。因此得出，陶瓷拋光磚粉的粒徑遠(yuǎn)小于粉煤灰和一般的水泥。

3.3.3 陶瓷拋光磚粉的水泥膠砂28d抗壓強(qiáng)度比。為確定拋光磚粉的活性，以30%的比例將拋光磚粉摻入Ⅰ型硅酸鹽水泥中，比較用摻拋光磚粉的水泥膠砂28d抗壓強(qiáng)度和該硅酸鹽水泥28d抗壓強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為摻30%拋光磚粉的水泥膠砂28d抗壓強(qiáng)度R1為47.3MPa，該硅酸鹽水泥28d抗壓強(qiáng)度R2為58.4MPa，因此摻30%拋光磚粉的水泥膠砂28d抗壓強(qiáng)度比K=R1/R2×100%=46.5MPa/56.5MPa×100%=81%，既符合高于火山灰質(zhì)混合材28d抗壓強(qiáng)度比不低于62%的要求，也符合高于粉煤灰強(qiáng)度活性指數(shù)不低于70%的要求。

3.3.4 陶瓷拋光磚粉作摻合料對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響。陶瓷拋光磚粉作為摻合料對(duì)混凝土的性能有著十分重要的影響，現(xiàn)擬將拋光粉作摻合料與實(shí)驗(yàn)用粉煤灰進(jìn)行對(duì)比，按15%等量和18%超量對(duì)部分水泥進(jìn)行取代，試樣成型為立方體，24h后拆模，放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)28d，分別測(cè)試其抗壓強(qiáng)度，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為，用拋光磚粉取代部分水泥，直接造成水泥用量的減少，降低混凝土的強(qiáng)度。由于與實(shí)驗(yàn)用粉煤灰相比，拋光磚粉的強(qiáng)度活性指數(shù)較高，在水化反應(yīng)上也相對(duì)優(yōu)越。因此，摻合料用量相同的條件下改善其顆粒級(jí)配，能夠充分發(fā)揮拋光磚粉的表面積大、顆粒小、易于反應(yīng)和填充效果較好等優(yōu)勢(shì)，故在摻合料用量相同的條件下，復(fù)摻拋光磚粉與實(shí)驗(yàn)用粉煤灰的混凝土28d強(qiáng)度要高于單摻等量拋光磚粉或粉煤灰的強(qiáng)度，因此摻拋光磚粉的混凝土28d強(qiáng)度始終高于摻實(shí)驗(yàn)用粉煤灰的混

凝土。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，走可持續(xù)發(fā)展道路的理念已經(jīng)深入人心，人類在不斷開發(fā)利用新材料的同時(shí)意識(shí)到資源節(jié)約化發(fā)展的重要性。在建筑行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，施工原材料的應(yīng)用量和消耗量較大，因此應(yīng)盡可能減少資源的浪費(fèi)，而陶瓷拋光磚粉作為摻合物在混凝土的實(shí)際應(yīng)用中能夠增強(qiáng)其強(qiáng)度，對(duì)資源也是一種節(jié)約，所以應(yīng)該得到重視。

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作者簡(jiǎn)介：李星（1977-），男，湖北云夢(mèng)人，供職于葛洲壩第六工程公司蕪湖市弋江區(qū)荊山二期項(xiàng)目部工程部，研究方向：建筑工程。

（責(zé)任編輯：王 波）