毕业论文---粘土结合粗骨料烧结工艺研究.doc

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1、粘土结合粗骨料烧结工艺研究 I 摘要摘要 利用从废弃混凝土中分离出的粗骨料作为原料再结合粘土进行烧结。通过实验 研究粗骨料加入到粘土砖中的最佳配比，利用试验研究与理论分析相结合的方法， 对废弃混凝土的分离技术、粘土砖的烧结工艺及其基本性能分别进行研究。根据我 国建筑业的实际情况，参考国外的经验，得出经济实用的粘土结合粗骨料烧结工艺 研究方法。将废弃混凝土作为再生骨料生产粘土砖应用到生产实践中为最终目的， 多次对混合砖性能进行研究，反复加入不同比例的粗骨料，得出粘土结合粗骨料烧 结的最佳配比范围为 6%8%。再通过废弃混凝土的处理费用、国家鼓励发展新型墙 体材料的政策、粘土砖产生的环保效益以及社

2、会效益等因素最后对粘土结合粗骨料 混合砖的经济性作出分析。 关键词：废弃混凝土；粘土砖；粗骨料；烧结 安徽建筑工业学院本科生毕业论文 II ABSTRACT Using waste concrete separated from the coarse aggregate in combination with clay as raw material for sintering. Experimental study in the coarse aggregate to the best ratio of clay brick, the use of experimental study an

3、d theoretical analysis of a combination of methods, the separation of waste concrete, clay bricks and the basic properties of the sintering process were studied. According to the actual situation of Chinas construction industry, refer to the experience of foreign countries, come to economical and pr

4、actical combination of coarse aggregate of clay sintering process research method. The waste concrete as recycled aggregates used in the production of clay brick production practice for the ultimate goal of many studies of mixed brick and repeatedly with different proportion of coarse aggregate, obt

5、ained sintered clay combined with the best ratio of coarse aggregate range of 6% to 8%. And through the cost of processing waste concrete, the state encourages the development of new wall materials policies, clay brick, and social benefits arising from such factors as environmental benefits of the f

6、inal on the clay mixed with coarse aggregate to analyze the economics of bricks. Keyword： Abandoned concrete; clay bricks; the coarse aggregate ;sintering 粘土结合粗骨料烧结工艺研究 III 目录 摘要I 目录III 第一章 绪论.1 1.1 本课题的意义 1 1.2 本课题研究的技术指标.2 1.3 废弃混凝土的产生和组成.2 1.4 建筑废弃混凝土对环境的影响 2 1.5 废弃混凝土的治理与回收利用 3 1.5.1 废弃混凝土的回收与利用

7、3 1.5.2 国内外研究动态.4 1.6 墙体材料的现状5 1.7 砖类产品 7 1.7.1 空心粘土砖.7 1.7.2 实心粘土砖.7 1.7.3 标准粘土砖的工艺参数.8 1.7.4 烧结砖的生态评价.8 1.8 绿色建材的发展.9 第二章 实 验.11 2.1 实验目的11 2.2 实验条件11 2.2.1 实验设备11 2.2.2 实验原料.11 安徽建筑工业学院本科生毕业论文 IV 2.3 分离实验 .13 2.3.1 原材料.13 2.3.2 实验方法13 2.3.3 实验结果 14 2.3.4 本课题的分离试验 15 2.4 实验样品前期加工16 2.5 试样的制备成型、干燥

8、.16 2.5.1 试样的烧结16 2.6 纯粘土砖性能测试 .17 2.7 粘土结合粗骨料烧结工艺 .19 2.8 混合砖性能测试 .20 2.8.1 含 5%粗骨料混合砖的性能20 2.8.2 含 10%粗骨料混合砖的性能.21 2.8.3 含 15%粗骨料混合砖的性能 21 2.8.4 含 20%粗骨料混合砖的性能.22 2.8.5 含 25%粗骨料混合砖的性能 23 2.9 数据与图像关系24 2.9.1 总结烧结温度 1050 不同比例的粗骨料与抗压、抗折强度的数据 24 2.10 优化实验研究 25 2.10.1 含 6%粗骨料混合砖的性能.25 2.10.2 含 7%粗骨料混合砖

9、的性能.26 2.10.3 含 8%粗骨料混合砖的性能.27 2.10.4 含 9%粗骨料混合砖的性能.28 2.10.5 配比在 6%、7%、8%、9%的数据抗压、抗折与图像关系 28 第三章 理论分析.31 3.1 纯硅酸铝粘土砖烧结工艺分析 .31 粘土结合粗骨料烧结工艺研究 V 3.2 掺有粗骨料混合砖烧结工艺分析 .31 第四章 结论与展望33 4.1 本课题小结 .33 4.2 今后工作展望 .33 4.3 今后研究方向 .33 参考文献.35 致谢.37 粘土结合粗骨料烧结工艺研究 1 第一章第一章 绪论绪论 1.11.1 本课题的意义本课题的意义 进入 21 世纪以来，我国基础

10、设施建设事业得到了飞速发展。伴随着道路、桥 梁、楼房的建设，产生了大量废弃水泥混凝土。据不完全统计，2007 年我国建筑物 拆除和施工过程中产生废混凝土总量达 1.5 亿 t 左右；预计到 2020 年我国将产生 20 亿 t 废弃水泥混凝土1。目前，我国绝大部分废弃水泥混凝土是作为垃圾处理的，这 不仅对环境造成了巨大影响，也浪费了 大量可再生利用的资源。 随着建筑业和现代工业的迅速发展，建筑垃圾的产量和工业废渣的排放量也空 前增加。一方面巨量的废弃混凝土不仅占用大量土地，由此引发的环境问题和社会 公害也很多;另一方面国家按照可持续发展的战略部署制定了鼓励发展新型墙体材料 限制生产实心粘土砖的

11、政策。将废弃混凝土当作再生资源生产新型墙体材料不仅可 以减少其排放量和对环境的污染，还能节约其处理费用，充分利用再生资源和节省 建筑原材料的消耗，从而产生了良好的经济效益、社会效益和环保效益。通过对废 弃水泥混凝土的整理与分类，采用一定的工艺生产再生集料，是废弃水泥混凝土的 主要利用途径。随着人们保护环境、节约资源、发展循环经济意识的增强，再生集 料的推广应用逐渐成为一种趋势，再生集料的应用范围也越来越广2。 我国是一个能源短缺、土地资源贫乏、经济相对落后的人口大国，且随着社会 经济的迅速发展，自然环境不断恶化、资源承载能力继续下降。而我国现有的墙体 材料工业又是一个资源、能源消耗大，环境污染

12、严重的产业。为使建筑与生态环境 的关系协调以促进社会和谐发展，在建筑业中，大力发展节土利废、节约能源、节 省资源、新型墙体材料显得尤为重要。近年来，国内对废弃混凝土再利用做再生骨 料生产砖方面的研究还处于起步阶段。 普通粘土砖的生产和使用，在我国已有3000 多年历史。现今，建设工程中 使用的墙体材料中，普通粘土砖仍占主导地位。虽然普通粘土砖存在诸多不足， 但由于价格低廉、工艺简单、设计和施工技术成熟以及人们的使用惯性等原因， 普通粘土砖在今后相当长的时间内，特别是在农村，仍然是主要的墙体材料之一 3。 安徽建筑工业学院本科生毕业论文 2 本课题是把废弃混凝土中的粗骨料按照一定的比例加入到粘土

13、中进行烧结，然后研 究其性能。一方面，对废弃水泥混凝土回收利用，另一方面，改变了粘土砖的性能。 1.21.2 本课题研究的技术指标本课题研究的技术指标 本课题的研究工作是以能将废弃混凝土再生骨料中的粗骨料加入到粘土砖应用 到生产实践中为目的，采用试验研究与理论分析相结合的方法，对废弃混凝土循环 再生骨料的技术和砖的基本性能分别进行研究。根据我国建筑业的实际情况，参考 国外的经验，研究出经济实用的粘土结合粗骨料烧结工艺方法。主要过程为首先找 出此粘土砖的最佳强度下的温度，再用此温度烧结加入粗骨料的式样，再分别对不 同温度下的粗骨料及试样进行 x 衍射分析，最后再进行结果分析。找出最佳配比。 1.

14、31.3 废弃混凝土的产生和组成废弃混凝土的产生和组成 由于当前社会的建筑材料主导是钢筋混凝土，理所当然的会产生很多废弃混凝 土。废弃混凝土是在建筑物建设、维修或拆除过程中产生的，其主要来源4有： (1)旧的建筑物拆除。是建筑物在拆除过程中产生的，如房屋拆迁、装修，旧的 建筑物改造等。 (2)建筑施工剩余混凝土(工程中没有完全使用而剩余下来的混凝土)。如混凝土 搅拌站在生产、运输及施工现场等场所剩余的。 (3)道路开挖。混凝土道路开挖。 1.41.4 建筑废弃混凝土对环境的影响建筑废弃混凝土对环境的影响 废弃混凝土对生态地质环境的影响主要表现5在如下几方面。 (1)占用土地，降低土壤质量 废弃

15、混凝土以固体非可燃性物质为主，在处理上不同于一般的生活渣料。目前 还没有专门的厂家或行业来对其进行处理，许多城市废弃混凝土未经处理就被转移 到郊区堆放。随着城市废弃混凝土的增加，堆放点也在增加，堆放场的面积也逐渐 扩大。 此外，露天堆放的城市废弃混凝土在种种外力作用下，较小的碎石块也会进入 粘土结合粗骨料烧结工艺研究 3 附近的土壤，改变土壤的物质组成，破坏土壤的结构，降低土壤的生产力。 (2)破坏市容、恶化市区环境卫生 城市废弃混凝土占用空间大，堆放杂乱无章，与城市整体现象极不协调。城市 内部空间有限。城市废弃混凝土已成为损害城市绿地的重要因素。建设过程中未能 及时转移的废弃混凝土往往成为城

16、市的卫生死角。混有生活渣料的城市废弃混凝土 如不能进行适当的处理，将会给城市的发展有着消极的影响。 1.51.5 废弃混凝土的治理与回收利用废弃混凝土的治理与回收利用 1.5.11.5.1 废弃混凝土的回收与利用废弃混凝土的回收与利用 (1)作为回填材料直接应用 利用废弃混凝土替代耕地用土作回填材料。废弃混凝土可以用做工程回填，如 修筑建设用地、城市造景、填海、筑堤坝、构件的回填材料或铺设道路等。因此利 用建筑渣料作生活渣料覆土可保护大量的耕地。 (2)作为建材产品直接利用6 用废弃混凝土加固软土地基。其原理是利用废弃混凝土形成散状材料桩，通过 重锤冲击使桩与桩间土相互作用，形成复合地基，进而

17、达到提高地基承载力的作用。 (3)废弃混凝土的再利用 简单易行且研究较多的废旧普通混凝土再生利用途径是作再生混凝土骨料。利 用废弃混凝土块作为原料生产的再生骨料代替天然砂石骨料配制再生混凝土，经破 碎筛选后，骨料分成两类:一类为废混凝土类(I 类)，另一类为废砖类(II 类)。 研究表明7:仅采用再生粗骨料制成的再生混凝土，其性能同普通混凝土相比几 乎不下降。为扩大再生混凝土的应用范围，可以采用再生粗骨料和天然砂组合，或 者再生粗骨料和部分再生细骨料、部分天然砂组合，制成强度相对较高的再生混凝 土;再生细骨料和破碎过程中产生的微粉、含有未水化的水泥颗粒，具有活性性质， 且比重低、导热系数小，可

18、用来生产砌块、空心砖、墙板，用以取代传统的粘土砖， 经济环境效益较高。目前再生骨料制作的混凝土一般用于基础、路面和非承重结构 的低强度混凝土。 实践证明8:利用再生混凝土具有明显的经济效益，较好的环境效益。要提高混 安徽建筑工业学院本科生毕业论文 4 凝土强度，就要从原材料配合比上考虑:一是采用高效减水剂，降低水灰比;二是采 用高标号水泥，并适当增大水泥用量，提高水泥浆的胶结作用;三是掺用高活性超细 矿物质掺合料，缩小水泥浆中的空隙，改善混凝土的工作性和耐久性;四是利用塑化 剂来提高再生骨料混凝土的强度。通过选择和严格控制配合比及再生骨料的掺合量， 也可满足承重结构混凝土的要求。对于再生混凝土

19、，通过掺加活性超细矿物粉(如粉 煤灰、高炉矿渣、硅粉、氟石粉等)和高效减水剂等外加剂，制成强度高、耐久性好 的高性能绿色混凝土，这是今后应进一步研究的课题。 技术含量较高但经济效益也高的再生技术途径是:将废旧普通混凝土作添加料， 可取代一定量的水泥。将废旧混凝土全部或筛除再生粗骨料后的筛下物磨细，用其 取代 10%-30%水泥同时取代 30%的砂子，既发挥了废旧混凝土的剩余活性，又使混 凝土水化热有所降低，容重约降低 150kg/m3，因此，具有较好的前景。 1.5.21.5.2 国内外研究动态国内外研究动态 (1) 欧洲一些国家状况 在欧洲许多国家，再生集料的应用已经具有相当规模。2006

20、年欧洲集料协会对 20 个国家的集料生产状况进行了统计，其结果为：再生集料总产量达 1.9 亿 t，其中 英国、荷兰、比利时、瑞士等国再生集料应用最为广泛。早在 20 世纪 80 年代，荷 兰就制定了利用再生骨料生产混凝土、钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土的规范，规 定骨料中再生骨料含量（重量）不超过 20，混凝土的生产可按普通天然骨料混凝 土的设计和制备方法进行。荷兰内阁环境政策计划书中显示，2000 年建筑废料计划 回收率高达 90%（约 1 400 万 t） 。德国 1998 年 8 月提出了“在混凝土中采用再生骨料 的应用指南”，要求采用再生骨料的混凝土必须完全符合天然骨料混凝土的国家标准

21、。 德国目前将再生水泥混凝土主要应用于公路路面。2004 年发布的欧洲 EN 14227 系列 标准，进一步将再生集料和原生集料纳入统一的分级评价体系，这种评价分级方法 淡化了“再生”的概念，更有利于再生集料的推广使用。欧洲许多国家均认为，在结 构物拆除的现场，采取适当的措施，减少不同材料的混杂，可以有效提高再生集料 等级和使用效益；一些国家出台了相应的财税政策，鼓励在拆除结构物时对固体废 物进行归类；有的国家要求在拆除成本中计入归类的费用，支付给承包商。对再生 集料进行清洗也是常用的提高再生集料质量的措施。 (2) 美国的状况 粘土结合粗骨料烧结工艺研究 5 自 1982 年起，美国在 AS

22、TM C-33-82“混凝土骨料标准”中，将破碎的水硬性水 泥混凝土纳入粗骨料中。大约在同一时间，美国工程兵团也在有关规范和指南中鼓 励使用再生混凝土骨料。据估计，美国仅建筑物拆除产生的垃圾每年可达 1.23 亿 t。 为了解水泥混凝土再生利用情况，2004 年联邦公路局进行了全国调查，50 个州中， 有 41 个州利用废弃混凝土生产再生集料，有 38 个州在路面基层（无结合料粒料基 层中使用再生集料，有 11 个州在水泥混凝土中使用再生集料。德克萨斯州、弗吉尼 亚、密歇根、明尼苏达和犹他州是生产和消耗再生集料最多的几个州。 (3) 国内的状况 我国是一个人口众多、人均可耕地面积很少的国家，人

23、均耕地面积仅为世界人均 耕地面积的 1/3，而且呈快速下滑的态势，耕地过少的形势十分严峻。我国现有的墙 体材料工业是一个资源、能源消耗大，环境污染严重的产业。在现实产业结构、技 术水平条件下，每年生产 5000 多亿块实心粘土砖要耗用粘土 10 亿 m3 左右，毁田几 十万亩9。我国对再生骨料的开发研究晚于工业发达国家，因此我们可以借鉴发达国 家的先进经验如下： 一、我国废弃水泥混凝土再生利用缺乏质量控制的技术规范和标准。现行普通 混凝土的规范和标准并不适合再生混凝土，需要制定一套专门针对再生材料性能及 施工特点的技术规范指导生产。 二、在对废弃水泥混凝土的管理上，我国的管理体系尚不健全，管理

24、体制也存 在一些问题，尚需对管理体系进行统筹规划。 三、目前我国促进建筑垃圾利用的政策法规措施还不健全，政府在政策层面上 如何支持废弃水泥混凝土利用工作，制定什么样的政策支持促进废弃水泥混凝土利 用，已有的政策怎么落实等，都需要认真的研究和探讨。 1.61.6 墙体材料的现状墙体材料的现状 国是世界上为数不多的仍然以实心粘土砖为主要墙体材料的国家之一。粘土砖 在我国已经有几千年的生产和使用历史，是最早的人造建材产品之一。其原料易得、 制作简单、砌筑方便、耐久性好，我国民间有很深的发展基础。直到今天，粘土砖 仍然是我国墙体材料的最主要产品。粘土砖产品在全国各地均有生产和使用，并且 在墙体材料产品

25、构成中占有主导地位10。 安徽建筑工业学院本科生毕业论文 6 我国的烧结砖制品无论从产品质量、花色品种，还是从生产工艺、施工应用方 面来看，在最近的几十年间，技术水平的提高并不大。相对来讲，我国古代的砖瓦 产品更加考究，质量更上乘。总体来说，以粘土砖为主的我国墙体材料工业的发展 十分缓慢，技术水平非常落后，与发达国家相比，不可同日而语。即使与国内的其 他建材行业相比，墙体材料行业也是非常落后的一个行业。由于墙体材料被认为是 地方材料，国家对该行业的投资很少，加之其门坎低、技术含量低，因此，大量投 资规模小的乡镇砖厂成了我国墙体材料行业的主力军。这些企业设备简陋、工艺技 术水平低、生产规模小、产

26、品质量差，对资源的浪费和破坏比较严重，生产过程中 对环境造成的污染比较大。 1988 年，原国家建材局、建设部、农业部、国土资源部联合成立了墙材革新与 建筑节能领导小组办公室，旨在通过行政、法律和经济等手段，推进我国墙体材料 改革工作的进行。墙改的中心内容是节能、节约资源、保护土地、利用废渣和保护 环境，具体而言就是限制粘土实心砖的大量生产和使用，推动节能利废的其他新型 墙体材料的发展。经过十几年的努力，新型墙体材料的发展取得了定的进展，新 墙材产品所占墙体材料的比重已从 1988 年的 5%增加到目前的大约 35%。但是，粘 土砖仍然是我国墙体材料的最主要产品，粘土砖独大的局面尚未从根本上得

27、到动摇。 而各种新型墙体材料的发展水平也是参差不齐，大多数新墙材生产企业投资规模小、 生产技术水平低、工艺装备简单、产品的档次不高，新墙材的施工配套技术不完善， 推广应用难度大。虽然新型墙体材料的产品种类较多，但质量上乘、性能可靠、被 社会认可、可大面积推广的主导产品却不多。 除了粘土实心砖以外，目前生产和使用量较大的墙体材料产品包括：砖类产品 有粘土空心砖、粉煤灰砖、煤矸石砖、页岩砖、灰砂砖、废渣砖等；砌块类产品中 最主要的是普通混凝土空心砌块，其他产品有轻集料混凝土空心砌块、加气混凝土 砌块、粉煤灰砌块、石膏砌块等；墙体板材的种类非常多，生产和使用量比较大的 有轻集料混凝土配筋墙板、纸面石

28、膏板、GRC 板和挤压成型的混凝土空心条板，其他 板材有石膏纤维板、石膏空心条板、硅酸钙板、加气混凝土板、石膏刨花板、纸面 草板等；复合类墙板主要有钢筋混凝土类夹心复合板、钢丝网水泥类夹芯复合板、 彩钢泡沫塑料夹芯复合板、CBC 夹芯复合板等。 从产量上来看，粘土实心砖在我国墙体材料中占绝对统治的地位，生产量最高 粘土结合粗骨料烧结工艺研究 7 峰在 20 世纪 90 年代中期，年产量多达 7000 亿块；近年来实心粘土砖产量有所下降， 但仍高达 5000 亿块左右。 1.71.7 砖类产品砖类产品 粘土砖是最古老的人造建筑材料，它的生产和应用历史大概可以追溯到一万年 以前。由于制作简单、使用

29、方便、有较高的强度和耐久性能良好，粘土砖问世以来， 就受到人们的欢迎，使用量不断扩大，常胜不衰。目前，世界上大部分国家仍然是 以烧结粘土砖作为最主要的墙体材料11。 1.7.11.7.1 空心粘土砖空心粘土砖 我国的粘土空心砖主要包括承重的多孔砖和非承重的空心砖。从 20 世纪 60 年 代起我国就开始生产和应用空心砖，但长期以来，空心砖的发展非常缓慢。与实心 砖相比，空心砖具有明显的优点，保温性能好，导热系数比实心砖可降低一半以上， 有利于建筑节能，空心砖还可节约原料、节省燃料。世界各国在粘土砖发展的历程 中，研究方向的重点均转向空心砖的生产工艺、性能改进和施工应用方面。 近 20 年来，空

30、心砖的发展呈现起伏状态。20 世纪 80 年代产量徘徊在 20 亿块左 右，90 年代中期全国的产量上升到 50 亿块左右。近年来，由于“禁实”工作的推动， 空心砖的产量急速上升，全国各类烧结空心砖年产量已达 800 亿块左右，但存在的 问题很多，如产品的孔洞率偏低，质量差，破损率高，缺乏对空心砖热工性能的深 入研究，施工应用经验不成熟。然而我国空心砖的发展潜力很大，与实心砖相比， 空心砖更符合循环经济理论中的“减量比”原则。 1.7.21.7.2 实心粘土砖实心粘土砖 我国 80 年代中期，小块实心粘土砖在墙体材料中占绝对统治地位。因为小块实 心粘土砖生产能耗大，自重大，不能用于高层建筑；砌

31、筑劳动生产率低，不能实现 机械化；湿作业多，工人劳动强度大，以小块实心粘土砖作墙体材料是难以实现建 筑业现代化的。另外，生产粘土砖会毁坏大量的可耕地。我国是个人口众多的，可 耕地面积相对较少的国家，保护耕地关系到子孙后代。墙体材料改革系统工程，主 安徽建筑工业学院本科生毕业论文 8 要目标之一就是如何尽量限制小块实心粘土砖的发展，加速采用及开发新型墙体材 料并改造建筑物的功能。 2005 年， 国务院办公厅发出关于进一步推进墙体材料革新和推广节能建筑的 通知，提出了进一步推进墙体材料革新和推广节能建筑的工作目标和具体措施。 通知提出：到 2010 年底，所有城市都要禁止使用实心粘土砖，全国实心

32、粘土砖年产 量要控制在 4000 亿块以下，任务相当艰巨。提出逐步禁止使用和生产实心粘土砖分 步实施要求。西部地区要推广发展粘土空心制品，限制使用和生产实心粘土砖；在 新型墙体材料基本能够满足工程建设需要的地区，禁止生产粘土砖。 1.7.31.7.3 标准粘土砖的工艺参数标准粘土砖的工艺参数 表 1-1 尺寸允许偏差12 优等品一等品合格品公称尺寸 样品平均 偏差 样品极差样品平均 偏差 样品极差样品平均 偏差 样品极差 2402.062.573.08 1151.552.062.57 531.541.652.06 表 1-2 强度 变异系数 0.21变异系数 0.21强度等级抗压强度平 均值

33、强度标准值 fn单块最小抗压强度 值 MU303022.025.0 MU252518.023 MU202014.016 MU151510.012 MU10105.57.5 粘土结合粗骨料烧结工艺研究 9 1.7.4 烧结砖的生态评价烧结砖的生态评价 烧结墙体材料产品，主要指烧结砖和砌块。从建筑使用功能上讲，烧结墙体材 料产品(包括烧结粘土砖产品)有着许多其他墙体材料不可替代的优点。从生态角度 来讲，烧结墙体材料产品也有着其他墙体材料不可比拟的优点，特别是发展中的新 型烧结墙体材料产品不论从产品结构(高孔洞率)，还是从所用的原材料方面(以工业 废渣为主要原料)与传统的粘土实心砖大不相同，更具有可

34、持续发展的生态性能。 烧结墙体材料产品在历史的发展中经久不衰，档次愈来愈高，门类愈来愈丰富， 变化愈来愈快，用途也愈来愈广。烧结墙体材料产品可以建造环境优美、居住条件 舒适的建筑物；在处理轻质高强与承重方面，在蓄热和导热方面(夏季混凝土墙体的 房屋热，砖瓦房屋凉快；冬季反之)，在孔洞排列与微孔形成可做出导热系数非常 低的产品，如 =011w/mK)等方面有其独到之处。从建筑文化的发展和生态住宅 上讲，烧结砖产品仍有着强大的生命力。烧结砖性能上的不可模仿性，使得砖瓦建 筑创造出了辉煌的史绩，并将决定着它的将来。在欧洲、北美等发达国家，砖瓦房 屋通常是高档的住宅，因砖瓦建筑物可提供舒适的居住环境，

35、并始终保持着一种和 谐的美。 1.81.8 绿色建材的发展绿色建材的发展 所谓绿色建材13，是指无毒或低毒的健康型建材、防火或阻燃的安全型建材、 耗能低的节能型建材及各类新型多功能建材。 绿色建筑是运用生态学的基本原理和遵循生态平衡及可持续发展的原则，从建 筑所利用材料的生产开始，按照系统工程的方法，综合建筑物内外空间中的全部影 响因素组织设计，使物质、能源在建筑系统内有序地循环转换，从而获得一种高效、 低能耗、无渣料、无污染、生态平衡的、舒适的、健康的建筑环境。该建筑环境不 仅涉及到建筑物所处区域的自然环境，也涉及到建筑物所处区域的人文环境、经济 和社会环境。 近几年来对绿色建材的呼声愈来愈

36、高，无论是生产企业还是建设单位贯彻节能 减排战略目标将会促进我国绿色墙材工业的发展。首先，贯彻节能减排战略目标将 会促进我国绿色墙材工业利用废渣。还有利用煤矸石生产的烧结实心砖和空心砖、 安徽建筑工业学院本科生毕业论文 10 蒸压养护而成的煤矸石砖、煤矸石空心砌块、煤矸石轻集料混凝土小型空心砌块。 其次，贯彻节能减排战略目标将会促进农业废渣类墙体材料的应用。我国是一 个农业大国，农业废弃物来源广泛、资源丰富、价廉易得、成本低，有很强的市场 竞争力，并且节省能源、减少污染、保护环境，生产的墙体板材具有重量轻、强度 好、安装方便等特点，符合绿色建材的指标要求。 第三，贯彻节能减排战略目标将会促进建

37、筑渣料、石膏类墙体材料和复合墙体的 应用。利用建筑渣料生产墙体产品是可行的，是节约资源、保护环境、实现绿色墙 材的有效途径。 粘土结合粗骨料烧结工艺研究 11 第二章第二章 实实 验验 2.12.1 实验目的实验目的 通过实验找出此原材料粘土烧结的最佳温度，再在此温度下找出粘土结合粗骨 料的配比范围。 2.22.2 实验条件实验条件 2.2.12.2.1 实验设备实验设备 01-2型 电热鼓风数显恒温干燥箱，生产厂家为上海天缘试验仪器厂。 HGY-40A 型水泥混凝土恒温恒湿标准养护箱，生产厂家为无锡建仪机械有限公司。 国家新标准砂石筛，生产厂家为浙江上虞市宏边恒温仪器厂。 ACS-15S电子

38、计价秤，生产厂家为上海大衡有限公司。 NYL-600 型 压力试验机，无锡市建筑材料仪器机械厂。 DKZ-500 型 电动抗折仪。 球磨机 Ssx-12-16 型箱式电阻炉 样品模等有关工具 2.2.22.2.2 实验原料实验原料 粘土主要是硅酸铝盐，还包括少量的镁、铁、钠、钾和钙。粘土是一种含水铝 硅酸盐产物，是由地壳中含长石类岩石经过长期风化和地质的作用而生成的，在自 然界中分成广泛，种类繁多，藏量丰富，是一种宝贵的天然资源。粘土具有颗粒细、 可塑性强、结合性好，触变性过度，收缩适宜，耐火度高等工艺性能。它主要有瓷 土、陶土和耐火土粘土等三类，据矿物的结构与组成的不同。粘土矿物的主体化学

39、成分是硅铝氧化物和水，其特征是与适量水结合可调成柔可绕指的软泥，具有可塑 安徽建筑工业学院本科生毕业论文 12 性，将塑性成形的泥团烧后会变成具有一定湿度的坚硬烧结体。粘土分类如下表 2- 1： 表 2-1 粘土分类简表14 结构单元层类型层间物族种 高岭石高岭石、地开石、 珍珠陶土等 1：1 Si4O10(OH)8 有或无 水分子 埃洛石埃洛石、变埃洛石 等 蒙脱石蒙脱石、拜来石、 绿脱石等 2:1 SiO10(OH)2 阳离子 或水化 阳离子水云母水云母、海绿石 简单层 状的 2：1：1 Si4O10(OH)2 氢氧化 物 绿泥石各种绿泥石、单热 石等 有序混层水云母-蒙脱石组合、绿泥石-

40、蒙脱石组 合等 层状的 混层状 的 无序混层水云母-蒙脱石组合、水云母-绿泥石组 合等 晶质 的 链层状的2:1水化阳 离子 海泡石海泡石、坡缕石 半晶质和非晶质的水铝英石等 粗骨料主要是从废弃混凝土分离中的得到的粒径大于 4.75mm 的。主要含有碳酸 钙、二氧化硅、水化硅酸钙。本课题主要用石灰石，石灰石的主要化学成分如下表 15： 表 2-2石灰石的主要化学成分 石灰石的化学成分/ % 粘土结合粗骨料烧结工艺研究 13 原料烧失量 SiO2 Al2O3Fe2O3Ca OMg O 石灰石 39.81 5.761.470.6649.651.80 2.32.3 分离实验分离实验 2.3.12.3

41、.1 原材料原材料 废弃混凝土:C50 强度等级,取自本实验室以往成型保留的试块,28 天龄期,其原 始配合比见表 2-3,原始粗集料为石灰石碎石,原始细集料为石英砂(河砂)。 表 2-3 C50 废弃混凝土原始配合比 水水泥粉煤灰沙石减水剂 1804606068010646 2.3.22.3.2 实验方法实验方法 将废弃混凝土用小型颚式破碎机破碎成粒径约 40 mm 大小的碎块,装于耐火匣 钵中,置于马弗炉中分别加热至 100,200,300,400（）时立即取出,倒入铁盘中用风 扇急冷处理。然后将未经热处理及热处理后的废弃混凝土碎块各 5 kg 分别置于实验 球磨机内粉磨破碎,5 min

42、后取出并进行剥离率和集料吸水率、干表观密度试验,同时 检测分离得到的再生粗集料级配。剥离率(S)的计算方法是将未包裹粗集料的水泥砂 浆碎块及粉末与粗集料人工分离后称量,再按下式计算 S = m 砂浆/(m 砂浆+m 粗骨料)100% 式中:m 砂浆为水泥砂浆(包括粉末)质量；m 粗集料为粗集料(包括粘附的水泥砂浆)质 量。将废弃混凝土碎块经 300加热处理并经粉磨破碎分离得到的水泥砂浆碎块置于 实验球磨机内分别粉磨 5、15、30 min 后取出并筛分。用选择性酸溶法对各筛余组分 进行处理,取样考察各粒径范围内的石英砂含量。具体方法是:人工挑拣出 1.18 mm 以 上筛余中的石灰石颗粒,称量

43、,用选择性酸溶法对剩下的水泥砂浆和水泥石颗粒进行处 理,溶去水泥石和石灰石,残留物绝大部分是化学成分为 SiO2的石英砂；对小于 1.18 mm 粒径的粉末，直接采用选择性酸溶法进行处理,溶去水泥石及石灰石.选择性酸溶 法的具体步骤是:称取 5g 试样置于 1000ml 稀盐酸溶液中,用磁力搅拌机搅拌 20min,过 安徽建筑工业学院本科生毕业论文 14 滤后将残渣灼烧至恒重,记录残留物质量。得到各级筛余中石英砂质量后,再根据各级 筛余总质量即可计算出各级筛余中的石英砂含量。 2.3.32.3.3 实验结果实验结果 (1) 热处理过程对废弃混凝土中集料-水泥石界面的影响 热处理实验发现,废弃混

44、凝土碎块加热到 100后,在其集料与水泥石界面处出现 了比较明显的裂缝；加热到 200后,界面处细微裂缝增多,但大裂缝扩展不明显；加 热到 300后,大裂缝扩展较快,细微裂缝进一步增多；加热到 400后,虽然废弃混凝 土碎块表面状态与 300时相比大裂缝无明显扩展,但肉眼可见裂缝有所增加。 (2) 废弃混凝土中集料与水泥石的分离效果 观察经上述方法分离得到的废弃混凝土各组分可见,绝大部分水泥砂浆已经从粗 集料上脱离,表面较光洁,只有部分粗集料表面凹陷处残留着少量水泥砂浆。 (3) 分析与讨论 在水泥基材料中,集料与水泥石的界面过渡区是水泥基材料的薄弱环节,在应力 作用下,微裂纹容易在这个区域形

45、成、扩展。在废弃混凝土碎块加热过程中,由于集料 与水泥石的热膨胀系数不一致,在界面过渡区将产生较大的热应力,从而引发微裂纹的 扩展。因此,通过加热、粉磨破碎处理,可以将废弃混凝土中的集料与水泥石完全分离. 随着加热温度升高,粗集料-水泥石剥离率上升,但到 300后剥离率上升趋于平缓。在 300之前,随加热温度提高,再生集料的干表观密度明显提高,而吸水率却明显降低。 这是由于集料上粘附的水泥石其干表观密度和吸水率均高于天然集料,而加热温度的 提高促使粘附的水泥砂浆脱离所致。300后,由于水泥石剥离率的上升趋于平缓,故 它们随温度升高的变化不大。然而,与原始粗集料相比,分离得到的再生粗集料颗粒级

46、配发生了变化,其中的小粒径颗粒增加,这是由于粉磨破碎处理使部分粗集料断裂破碎 成小粒径集料所致。在细集料与水泥石的分离过程中,经过 5 min 粉磨处理后,在 2.36 mm 筛筛余物中可以看到较多石灰石碎粒,表明部分粗集料在经历粉磨破碎工序时已 破裂成小块而混入到细集料当中,计算结果表明此粒径范围内石英砂含量仅为 57.2%。在 1.18 mm 筛筛余物中,石英砂含量为 93.5%,其余为石灰石碎粒和少量水泥 石颗粒。随着粒径变小,石英砂含量逐渐降低,表明石英砂、水泥石、石灰石的易磨性 存在较大差异。粉磨时间增至 15 min 后,集料粒径分布向更小尺寸方向发展,细粉中石 粘土结合粗骨料烧结

47、工艺研究 15 英砂含量增多。粉磨时间达到 30 min 时,已无 1.18 mm 筛筛余物,0.60 mm 筛筛余物也 仅占 2.3%,且几乎全为石英砂,同时,0.75 mm 以下的细粉所占比例迅速增加,大部分石 英砂被磨成了细粉。与原始细集料粒径分布相比,经粉磨后的石英砂其粒径分布变细, 但 5 min 的粉磨时间对石英砂粒径分布影响较小。当粉磨时间达 30 min 时,大部分石 英砂被磨成了细粉。因此,需要控制好水泥石的粉磨时间,使石英砂和水泥石的粒径分 布处于适宜范围,以利于两者的相互分离及分离后的再生利用。事实上,由于石英砂和 水泥石之间易磨性的较大差异而造成的粒径不同,以及两者在密

48、度上的差别,可以通过 风力选粉的方法将两者分离出来。 (4) 结论 1利用集料和水泥石的热膨胀系数差异,通过加热使集料与水泥石界面形成微 裂纹,或使既有微裂纹扩展,再利用粉磨破碎产生的循环荷载使微裂纹进一步失稳发展, 从而使废弃混凝土集料与水泥石脱离,进而通过筛分实现各相完全分离。 2.热处理温度对废弃混凝土集料-水泥石分离效率和粗集料品质有较大影响, 100300时,随着温度升高,分离效率提高,粗集料吸水率和干表观密度明显改善,但 300之后的变化趋势平缓。 3. 粉磨破碎时间对分离的细集料粒径有较大影响,粉磨时间为 5 min 时影响较小,而 粉磨时间达 30 min 时,大部分石英砂被磨

49、成了细粉。由于相同粉磨条件下水泥石易磨 性明显高于石英砂,故在合适粉磨时间下两者粒径差别较大,说明了风力选粉、快速高 效分离细集料和水泥石粉体的可行性。 4.废弃混凝土各组分的完全分离,不仅可改善再生集料及其混凝土的品质,而且为 实现各组分高效率、有针对性再生资源化利用提供了必要条件16。 2.3.42.3.4 本课题的分离试验本课题的分离试验 一、由于上述分离实验比较复杂，根据上述混凝土组分分离实验，以下是我们的 步骤: (1)用颚式破碎机将废弃混凝土块破碎至510mm 。 (2)将一组废弃混凝土分别在150、280、500摄氏度下干燥1 h，然后在室温下冷却。 (3)经热处理的废弃混凝土在500mm500mm试验球磨机中粉磨10 min。粉磨结束 安徽建筑工业学院本科生毕业论文 16 后，分别测定5mm和2mm筛下百分数，并分析其化学组成。 二、结果分析： 经分析粗骨料的化学组成主要为碳酸钙、二氧化硅等。由于时间及实验的复杂 程度，本课题主要采用石灰石（主要成分是碳酸钙）17。 2.42.4 实验样品前期加工实验样品前期加工 1.实验采用的粘土是在我们学