硅藻土對保溫砂漿性能的影響*

肖力光 孫冬帥

(吉林建筑大學材料科學與工程學院，長春 130118)

0 引言

硅藻土是由單細胞植物硅藻的殘骸沉積而成的一種生物沉積巖，表面存在大量有序排列的微孔，其主要成分為 SiO2，同時含有少量的 Al2O3，Fe2O3，CaO，MgO，K2O，Na2O，P2O5和有機質．具有密度小、比表面積大、吸附性強、耐酸、耐堿、隔聲隔熱、絕緣等優異性能［1-3］，目前主要應用于工業、農業、食品、化工、建筑等多個領域［4-9］．硅藻土主要分布在中國、美國、丹麥等國家，在我國硅藻土不僅儲量豐富且分布廣泛，東北及華東地區都存在大量的硅藻土礦，但我國的優質硅藻土并不多，大部分硅藻土為含雜質較多的廢棄二三級土，不能直接應用．將廢棄二三級硅藻土煅燒后使其具有良好的化學活性和較高的表面能，以及微集料和微孔效應，加入保溫砂漿中可取代部分水泥，并同時提高保溫砂漿的工作性能和保溫性能．

1 主要原料

水泥∶425級普通硅酸鹽水泥;硅藻土:采用吉林長白地區二三級硅藻土;?；⒅椤枚逊e密度平均為110kg/m3，導熱系數為0．044 8W/(m·k);膨脹珍珠巖∶堆積密度平均為83kg/m3，導熱系數為0．047 0W/(m·k);可再分散乳膠粉;HPMC100000S羥丙基甲基纖維素;聚羧酸系高效減水劑;長度為15mm的單絲聚丙烯纖維．

2 實驗結果與討論

2．1 硅藻土的活化處理

本實驗采用培燒法對硅藻土進行活化處理，煅燒溫度與燒失量的關系如表1所示．

表1 煅燒溫度對硅藻土燒失量的影響

圖1和圖2分別為二三級硅藻土原土和煅燒溫度為650℃時二三級硅藻土XRD圖像．硅藻土原土的XRD圖譜中，峰值成分主要為無水高嶺土及斜方鈣沸石，氧化硅含量較低，而經過650℃煅燒的硅藻土XRD圖像中，衍射峰主要礦物組成成分為氧化硅，進一步證明了通過煅燒可以有效的去除硅藻土中的雜質，提高硅藻土的純度及其水化活性．按照國標GB2847-81的試驗方法測試硅藻土的活性，結果表明，煅燒后的硅藻土符合國家對礦物摻合料的使用要求，具有較高的活性．

圖1 硅藻土原土XRD圖譜

圖2 經650℃煅燒后硅藻土XRD圖譜

2．2 硅藻土的不同煅燒溫度對保溫砂漿力學性能的影響

將不同溫度下煅燒的硅藻土等質量取代20%的水泥，加入保溫砂漿中，測得其抗壓強度如圖3所示．由試驗結果可以得出，保溫砂漿的抗壓強度隨硅藻土煅燒溫度的升高而增大:煅燒溫度達到850℃時，抗壓強度達到最大值1．41MPa．保溫砂漿的抗折強度如圖4所示，隨著硅藻土煅燒溫度的升高，抗折強度逐漸增大，煅燒溫度達到850℃時，抗折強度達到最大值0．7MPa．這是因為硅藻土煅燒溫度較低時，硅藻土內有機物質沒能充分燃燒，含有大量的雜質，隨著煅燒溫度的升高，硅藻土中二氧化硅的含量增高，硅藻土的水化活性提高，因此保溫砂漿強度提高．

圖3 硅藻土煅燒溫度對保溫砂漿抗壓強度的影響

圖4 硅藻土煅燒溫度對保溫砂漿抗折強度的影響

2．3 經煅燒活化后硅藻土的摻量對保溫砂漿強度的影響

本實驗研究了經煅燒活化后的硅藻土摻量對保溫砂漿抗壓強度和抗折強度的影響．選用煅燒溫度為650℃的硅藻土，不同比例等質量取代水泥，加入保溫砂漿中，實驗結果見圖5、圖6．由圖5可知，加入適量經煅燒活化后的硅藻土，可以提高保溫砂漿的抗壓強度．硅藻土摻量為20%時，抗壓強度達到最大值為1．44MPa，與不摻硅藻土單獨使用水泥相比，抗壓強度提高了25%．當硅藻土摻量超過30%時，抗壓強度下降，摻量為50%時，抗壓強度降至0．55MPa，與不摻硅藻土的水泥砂漿相比，下降了52%，但仍滿足國標GB-T 20473-2006對保溫砂漿抗壓強度的要求．圖6表示經煅燒活化后的硅藻土摻量與保溫砂漿抗折強度的關系曲線，硅藻土摻量為20%時，達到最大值，與不摻硅藻土的水泥保溫砂漿相比，抗折強度提高了18%，硅藻土摻量超過30%時，保溫砂漿的抗折強度強度低于不摻硅藻土的砂漿強度，硅藻土摻量為50%時，砂漿抗折強度降至0．5MPa，與不摻硅藻土的保溫砂漿相比，砂漿抗折強度降低了12%．

圖5 硅藻土摻量對保溫砂漿抗壓強度的影響

圖6 硅藻土摻量對保溫砂漿抗折強度的影響

圖7 硅藻土摻量對保溫砂漿導熱系數的影響

2．4 經煅燒活化后硅藻土摻量對保溫砂漿熱工性能的影響

如圖7所示，經煅燒活化后硅藻土可顯著降低保溫砂漿的導熱系數．隨著硅藻土摻量的增加，保溫砂漿導熱系數明顯降低，硅藻土摻量為20%時，保溫砂漿導熱系數最低，為0．078 0W/(m·k)，與不摻硅藻土的保溫砂漿相比導熱系數下降了42%;硅藻土摻量為50%時，保溫砂漿導熱系數為0．092 3W/(m·k)，與不加硅藻土的保溫砂漿相比導熱系數降低了31%．

3 結論

(1)在450℃ ～850℃范圍內，硅藻土的燒失量及水化活性隨煅燒溫度的升高而增大;

(2)經煅燒活化后的硅藻土等質量取代20%水泥時，可以提高保溫砂漿的抗壓強度，在450℃ ～850℃范圍內，煅燒溫度越高，保溫砂漿的抗壓強度提高越大;

(3)經煅燒活化后的硅藻土可作為保溫砂漿高性能摻合料取代部分水泥，適當的的硅藻土摻量可以在提高保溫砂漿的抗壓、抗折強度的同時，降低保溫砂漿的導熱系數．

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