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硅钙基固废原料配比及蒸养条件对硅酸钙板力学性能的影响

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发表时间:2020-04-30 11:46作者:曹永丹,李彦鑫,张金山,曹 钊来源:硅酸盐通报

硅钙基固废原料配比及蒸养条件对硅酸钙板力学性能的影响
曹永丹,李彦鑫,张金山,曹 钊


Effect of Raw Material Ratio of Silicon-Calcium Based Solid Wastes and

Autoclaved Curing Conditions on Mechanical Property of Calcium Silicate Board

CAO Yong-dan,LI Yan-xin,ZHANG Jin-shan,CAO Zhao

(Institute of Mining Engineering,Inner Mongolia University of Science and Technology,Baotou 014010,China)

Abstrac:The effect of raw material ratio and autoclaved curing condition on mechanical property and hydrated products of calcium silicate board was studied synergistically using calcium silicate slag (CSS),fly ash (FA),ordinary Portland cement (OPC) and desulfuriztion gypsum ( DSG) as raw materials to prepare calcium silicate board.Moreover,the synergistic hydration process and microstructure of hydrated products were investigated by XRD,IR and SEM measurements.The results show that the optimal raw material ratio is   60%CSS,24% FA, 10% OPC and 6% DSG; the optimal autoclaved curing condition is that curing temperature at 180℃ and holding time in 8 h.The flexural strength of calcium silicate board met the class-two requirement of Chinese StandardD1.3.Hydrated calcium silicate gel C- S- I)),tobermorite and acicular xonotlite are successively generated from hydration of raw materials when improving the curing temperature.The strength of calcium silicate board is promoted by generation a large amount of tobermorite and xonotlite.

Key wordsindustrial solid wastecomprehensive utilizationautoclave curing

calcium silicate board

hydration mechanism

摘要:研究协同利用硅钙渣、粉煤灰、水泥和脱硫石膏制备硅酸钙板时,原料配比、蒸养条件对硅酸钙板力学性能、水化产物的影响,并利用 XRD、IR 和 SEM 表征了原料的协同水化历程和水化产物的微观结构和表面形貌。 试验结果表明:最佳原料配比为硅钙渣 60%、粉煤灰 2%、水泥 10%和脱硫石膏 6%;最佳蒸压养护条件为蒸养温度 180℃,恒温蒸养时8 h,硅酸钙板抗折强度满足国家标准强度的 D1.3 的Ⅱ级要求;随着蒸养温度升高,原料水化依次生成 C-S-H 凝胶、托贝莫来石和针状硬硅钙石,大量托贝莫来石和硬硅钙石的生成使得硅酸钙板的强度得以提升。

关键词:工业固废; 综合利用; 蒸压养护; 硅酸钙板; 水化机理

1 引 言
 随着现代城镇化的不断推进在人类的生产生活中对硅钙等珍贵的矿物原浆资源的消耗巨大而伴随着电力工业的发展所产生的粉煤灰脱硫石膏和硅钙渣等工业固废具有丰富的硅钙资源其中硅钙渣为高铝粉煤灰经烧结法提铝后的二次工业废渣每年的产生量巨大[1] 这些工业废物如处理不得当就会大量的堆积占用土地资源污染水源破坏植被给环境带来了负面影响从而影响到可持续发展和循环经济战略的推进以及人类的健康生为此在面对资源濒临枯竭能源损耗过度的危急情况下实现对粉煤灰硅钙渣和脱硫石膏等固废资源的综合利用乃是当今世界的重要课题[2-3]
  在总结前人协同利用硅钙渣粉煤灰和脱硫石膏等固废制备绿色墙体材料具有可行性的基础上为了提升硅酸钙板的综合性能本文通过系列实验来最终确定固废制备硅酸钙板的最优原料配比和最佳蒸养工艺[4-7]
实 验  

2.1 实验原料
  本实验中的水泥为 42.5 级的普通硅酸盐水泥纤维为纤维素纤维和纸纤维的混合纤维为固体粉状原料总量的 10%);粉煤灰和脱硫石膏均取自大唐托克托电厂脱硫石膏未做煅烧处理硅钙渣选自大唐国际再生资源公司采用 XRF 检测三种固废原料的组分为确保试验结果的精确性920 ℃熔融的 NaCO中通过 ICP 来检测原料中主要元素的含量其检测结果如表 1 所示

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