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加气混凝土设备蒸压制度对铁尾矿蒸压砖强度的影响实验研究

时间:2013-01-28    点击数:1824   
导读:加气混凝土设备铁尾矿蒸压砖制砖原料赤铁、矿尾矿和黄沙中的SiO2和AL2O3均为非活性物质,在常温常压下不发生化学反应,加气混凝土设备生产中,只有在一定的湿热蒸压条件下才能被激活并与Ca(HO)2反应。

加气混凝土设备铁尾矿蒸压砖制砖原料赤铁、矿尾矿和黄沙中的SiO2和AL2O3均为非活性物质,在常温常压下不发生化学反应,加气混凝土设备生产中,只有在一定的湿热蒸压条件下才能被激活并与Ca(HO)2反应,形成其有一定强度的建筑材料。蒸压制度包括升压、恒压和降压3个阶段。

一、 升压阶段

设备生产中升压阶段指的就是从开始蒸压到蒸压釜和制品达到规定的更高蒸汽压力的时段。混凝土设备升压过程中砖坯体系压力状态是非稳定的,砖坯内外存在较大的压力差,这种压力差对制品强度影响显著,因此升压阶段升压速度应适当。

为了考查加气混凝土设备升压速度对赤铁矿尾矿蒸压砖强度的影响,压制成型的砖坯在蒸压釜中匀速升压至1.2MPa,再恒压6h,匀速降压3.5h,得到不同的蒸压砖,其抗压强度与升压时间的关系见图2。

由图2可知,随着设备升压时间的延长,赤铁矿尾矿蒸压砖的抗压强度先增大而后减小,在升压时间为2.lh时抗压强度更大。升压阶段由于受到传热效率和坯体透气性能的影响,升压太快,坯体内外压差、温差和湿差过大,蒸压制品易产生裂缝,从而影响抗压强度的提高;升压太慢,过量地生成有害胶体结构的生成物,阻碍已溶解的组分扩散,对抗压强度的提高也不利。因此,铁尾矿蒸压砖设备生产中适宜的升压时间为2.1h。二、恒压阶段

恒压阶段是指加气混凝土设备蒸压釜中制品内外压力达到平衡到开始降压的时段,是水化反应和强度增长的关键阶段。该阶段的主要控制参数为蒸汽压力和恒压时间。

1、  恒压压力

蒸汽压力决定着制品的水化产物的类型,对制品强度的形成起着至关重要的作用。一般来说,对于CaO -SiO -H2O系统,当蒸汽压力达到0.8MPa时,水化反应才开始有效进行,故试验采用的蒸汽压力均大于0.8MPa 。为了考查蒸压釜蒸汽压力对赤铁矿尾矿蒸压砖强度的影响,压制成型的砖坯在蒸压釜中经2.lh升压至不同的压力值,再恒压6h,降压3.5h,得到不同的蒸压砖,其抗压强度与蒸汽压力的关系见图3 。

由图3可知,随着设备蒸汽压力的升高,赤铁矿尾矿蒸压砖的抗压强度先增大而后减小,在蒸汽压力为1.2MPa。时抗压强度达到更大值21.63MPa 。研究表明:一方面,在高温水热介质下,体系中SiO2的溶解度随压力和温度的升高而增加,并与Ca(OH)2:反应合成各种类型的水化硅酸钙,有利于蒸压砖抗压强度的增大;另一方面,压力和温度增大,各种水化反应的速度也加快,在蒸压时间一定的情况下,反应进行得越彻底,水化产物也越多,胶凝性也越强固;但是,过大的蒸汽压力不利于提高制品强度的水化产物的形成。因此,试验选取适宜的蒸汽压力为1.2MPa 。

2、 恒压时间

恒压时间一定程度上决定着赤铁矿尾矿蒸压砖制品水化产物的种类、数量及结晶度,而水化产物的种类、数量与结晶度是影响蒸压制品强度的重要因素。对于确定的CaO 一Si02 一H2O系统,在一定的蒸汽压力条件下,存在更佳的恒压时间。为了考查恒压时间对赤铁矿尾矿蒸压砖强度的影响,压制成型的砖坯在蒸压釜中经2.1h升压至1.2MPa、恒压一定时间后再降压3.5h,得到不同的蒸压砖,其抗压强度与恒压时间的关系见图4。

由图4 可知,随着恒压时间的延长,赤铁矿尾矿蒸压砖的抗压强度先升高后下降,恒压6h达到更高点,为21.63MPa 。这是由于低溶解度的水化硅酸钙更先在硅质颗粒表面生成,然后逐步扩散到颗粒之间的空间内,随着恒压时间的延长,液相中水化结晶物质增多,并相互联接交织起来,结晶连生体数量和结晶度不断增加两,当恒压时间超过更佳时间后,颗粒表面的包裹层逐渐增厚,越来越密实,晶体粒子越来越大,溶解的产物向外迁移的阻力也不断增大,更终导致蒸压砖强度降低。因此,适宜的恒压时间为6h。

三、 降压阶段

降压阶段是从停止供汽开始,直到制品出釜为止的阶段。试验制品出釜温度与室内温度之差为40 ℃ ,降压阶段制品内部压力高于介质压力,不适宜的降压速度会导致制品孔隙的冷凝水迅速汽化产生大量蒸汽,破坏制品强度。

为了考查降压时间对赤铁矿尾矿蒸压砖强度的影响,压制成型的砖坯在蒸压釜中经2.lh升压至1.2MPa ,恒压6h后再匀速降压,得到不同的蒸压砖,其抗压强度与降压时间的关系见图5。

由图5 可知,随着降压时间的延长,蒸压砖的抗压强度逐步升高,当降压时间为3.5h时,蒸压砖的抗压强度为21.63MPa,可满足制砖MU20的要求,进一步延长降压时间则会降低蒸压砖的生产效率。研究表明,降压阶段的热物理学特点是蒸压砖内部压力明显大于外部压力,使蒸压砖中充满的水分急剧汽化,若降压时间过短、降压速度过快将导致蒸压砖开裂,从而影响蒸压砖的强度。因此,适宜的降压时间为3.sh 。

实验结果表明原料中赤铁矿尾矿、石灰、黄沙的质量比为70:15:15,制砖水分掺量为15% ,成型压力为20MPa的砖坯的适宜蒸压制度为:升压时间2.lh,蒸汽压力1.2MPa ,恒压时间6h,降压时间3.5h 。试验结果表明,该蒸压砖满足MU20要求;恒压阶段对赤铁矿尾矿蒸压砖的抗压强度的形成起关键作用,但升压和降压制度对强度的影响也很大。

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