陶瓷抛光渣对纤维增强硅酸钙板抗折强度的影响

陶瓷抛光渣对纤维增强硅酸钙板抗折强度的影响

1陶瓷抛光渣的利用陶瓷研磨渣是陶瓷公司在研磨、研磨、偏离等过程后产生的陶瓷废物。随着陶瓷行业的发展，陶瓷研磨渣的数量逐年增加，不仅对生态环境产生了压力，而且不利于陶瓷行业的可持续发展。目前人们对陶瓷抛光渣的利用研究主要有以下几个方面:(1)用于生产陶瓷制品;(2)用于生产陶粒;(3)用于生产混凝土和水泥;(4)用于生产蒸压类硅酸盐制品［1-9］。陶瓷抛光渣的主要化学成分是二氧化硅,其含量通常在80%左右。纤维增强硅酸钙板是一种利用钙质原料、硅质原料和增强纤维经制浆、成型和蒸压而成的一种性能优良的无机类板材,广泛用于房屋内外墙装饰及吊顶等多种场合,是一种发展势头强劲的建筑板材。本文尝试将陶瓷抛光渣用于制备纤维增强硅酸钙板,以便为陶瓷抛光渣的处理开发出一条新的利用途径,同时降低纤维增强硅酸钙板的生产成本。2实验2.1lm,虎林市,23mm本实验的实验原料包括:(1)水泥:华润水泥(平南)有限公司生产的P.Ⅱ42.5R型水泥;(2)纸浆纤维:回收的废旧纸皮经研磨后得到的纸浆纤维,淡黄色,长度为1~3mm;(3)石英粉:广东松本绿色板业股份有限公司提供的石英粉,石英粉为淡黄色粉末,200目方孔筛筛余7%,SiO2的含量为96.3%,烧失量为0.72%;(4)陶瓷抛光渣:本实验所用的陶瓷抛光渣来源于广东省新润成陶瓷有限公司。先将采集的原样经烘干至恒重,再经粉磨10min得到陶瓷抛光渣粉末(简称陶瓷抛光渣),其比表面积为296m2/kg,密度为2655kg/m3。陶瓷抛光渣的化学成分见表1所示,XRD分析图谱如图1所示。2.2水泥蒸压工艺按照陶瓷抛光渣∶石英粉=1∶1的质量比使用陶瓷抛光渣取代石英粉,设计出了如表2所示的实验配比。按照表2中的实验配比,将水泥、石英粉、陶瓷抛光渣、纸浆纤维和水等原料进行均匀混合后,制成尺寸为100mm×200mm,厚度为6~8mm的样品,样品放置3h后送入蒸压釜中进行蒸压。蒸压过程的工艺参数为:升压3h,保压12h,降压3h,保压压强为1.0MPa,温度为180℃。最后将冷却到常温的样品从蒸压釜中取出,经烘干后进行抗折强度测试、XRD分析和扫描电镜分析。2.3扫描电流及速度样品的XRD测试采用5MSALXD-2型X射线粉末衍射仪(辐射源为CuKα,工作电流20mA,工作电压36kV),扫描范围10°~70°,扫描速度为8°/min。样品的微观形貌分析采用PHILIPSXL-30ESEM扫描电子显微镜,放大倍数为5~40万倍,分辨率为3.5nm,电流75mA,电压20kV。3结果与讨论3.1石英粉添加陶瓷抛光渣对纤维抗折强度的影响将制备好的试件,切割打磨成长为120mm,宽为10mm,厚为5mm的长条形试件,通过三点抗弯法测试样品的抗折强度,测试结果如表3和图2所示。由图2可知,添加陶瓷抛光渣取代天然石英粉后,纤维增强硅酸钙板的抗折强度会下降,且随着陶瓷抛光渣掺量的增加,抗折强度下降越大。主要的原因在于,陶瓷抛光渣的掺入,影响了纤维增强硅酸钙内部矿物晶体的发育,从而使其抗折强度下降。根据生产和工程实际中纤维增强硅酸钙板的抗折强度需要大于或等于15MPa的要求,陶瓷抛光渣的保险掺量应控制在15%以内。3.2、型硅酸钙凝胶的表征各组样品的XRD对比分析图谱如图3所示,由图上可以看到,各组样品都主要有四种矿物结晶相,分别是Ⅰ型水化硅酸钙凝胶C-S-H(Ⅰ)、Ⅱ型水化硅酸钙凝胶C-S-H(Ⅱ)、水化硅酸二钙2CaO·SiO2·H2O和硬硅钙石6CaO·6SiO2·H2O。也就是说使用陶瓷抛光渣去取代天然石英粉,并不会改变纤维增强硅酸钙板内部生成的主要的矿物晶体种类。3.3检测程度及可能来源分析通过扫描电镜分析能够知道加入陶瓷抛光渣后各组样品内部矿物晶体的形貌,由此可以分析陶瓷抛光渣的掺量对各组样品内部矿物晶体发育情况的影响。各组样品的SEM图片如图4所示,其中a、b、c、d、e和f分别为GB、CA、CB、CC、CD和CE的10000×的SEM图片。由图4可以看出,GB组(图4a)的晶体发育程度要明显好于CA组(图4b)、CB组(图4c)CC组(图4d)、CD组(图4e)和CE组(图4f)。GB组样品内部有许多长度为2~3μm的针状硬硅钙石晶体和棱柱状薄片状的水化硅酸二钙晶体,晶体分布非常紧密;CA组样品中生成了大量的“簇状”硬硅钙石晶体和水化硅酸二钙晶体,晶体的发育程度较GB组要差;CB组样品内部纤维状的硬硅钙石和棱柱状薄片状水化硅酸二钙晶体比较少,晶体的发育程度也较低,与之相对的是C-S-H凝胶较多;CC组样品内部“簇状”的硬硅钙石和水化硅酸二钙晶体量比较少且发育很不完整,C-S-H凝胶较多;CD组样品内部结构相对比较松散,有少量发育程度不高的“簇状”硬硅钙石和硅酸二钙晶体生成,絮状的C-S-H凝胶较多,还有一些未参与反应的固体颗粒存在;CE组样品内部结构相对比较松散,絮状的C-S-H凝胶较多,“簇状”的水化硅酸二钙和硬硅钙石晶体极少,有一些未参与反应的固体颗粒存在。由此可知,掺入陶瓷抛光渣后样品内部矿物晶体的发育程度由高到低依次是GB>CA>CB>CC>CD>CE。随着陶瓷抛光渣掺量的增加,晶体的发育程度逐渐变差。可能原因有以下两点:(1)尽管陶瓷抛光渣和石英粉的主要成分都是SiO2,但是陶瓷抛光渣中SiO2是与其他物质混合在一起的,活性比要石英粉中的SiO2低,影响了原料之间的水化反应,因而晶体的发育程度变差;(2)陶瓷抛光渣中有Al2O3、K2O、Na2O等物质,这些物质在高温高压的条件下可参与水热反应,影响水化硅酸钙产物的生成,从而使晶体的发育程度变差［10，11］。4石英粉对纤维增强硅酸钙板抗折强度的影响(1)掺加陶瓷抛光渣取代天然石英粉制备纤维增强硅酸钙板,纤维增强硅酸钙板内部主要的矿物晶体种类不会改变;(2)掺加陶瓷抛光渣取代天然石英粉