综合利用炉渣、粉煤灰等生产砌体材料的应用研究

摘要：本文讨论了综合利用电厂炉渣、粉煤灰及碱性渣等工业废渣生产砌体材料的可行性、试验及产品性能检验。结果表明：经过合理配比和适当的生产工艺控制，利用上述工业废渣生产出保温隔热效果较好、表观密度较低、耐久性较好的砌块是完全可行的。
关键词：炉渣粉煤灰碱性废渣砌体材料

国内外在近十几年来，经过有关专家、企业的试验研究，能够利用粉煤灰、炉渣与化学激发剂等经适当配合，可以生产强度与粘土实心砖相当、性能更优的砌体材料，但综合利用炉渣、粉煤灰、碱性废渣等工业废渣生产砌体材料的应用研究还很少，而且一直没有得到重视。
为了保护土地，节约能源，实现建筑的轻型化节能化，本文作者在长期试验研究中发现，利用电厂粉煤灰、炉渣及碱性废渣等经过适当的处理与配比设计，完全可以生产出符合国家要求的轻质砌体材料。
该墙体材料具备的优势：1. 保护耕地；2. 节约能源；3. 减少CO2排放，保护环境；4. 功能多，性能好，有良好的保温隔热效果；5. 降低建筑造价，经济优势显著；6.废渣掺量大，有利于减少环境污染；7. 容重小，降低了建筑自重，有利于实现建筑的轻型化。
1 原料及来源
利用当地电厂、化工厂的炉渣、粉煤灰、碱性渣等工业废渣，经过适当的比例配合，在不需要蒸养与烧结的情况下，压制成实心与空心砌块。
1．1 原料
通过化学分析可得，炉渣与粉煤灰的主要成分为SiO2、Al2O3和CaO。其活性主要与CaO的含量大小有关，CaO含量越高，一般活性越好。以这两种原料为主生产墙体材料大多需要蒸养，其生产工艺复杂，成本较高，也可以添加少量外加剂激发其活性，来达到提高强度的目的，但其他性能又受到一定的影响。碱性废渣主要成分为SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Na2O等。其碱性大，可以利用石灰与之复合作为碱性激发剂，提高炉渣与粉煤灰的活性。
表1 原材料的化学成分（%）
项目物料 SiO2 Al2O3 CaO Fe2O3 MgO Na2O+K2O
炉渣 71.54 14.24 7.04 2.07 4.25 0.92
粉煤灰 52.91 25.21 12.34 6.23 1.24 0.45
碱性渣 27.12 21.39 31.45 0.7 6.85 5.81

1．2 原料处理
原料炉渣含水率低，一般小于1%，呈块状，易碎。在处理中需剔除大块。粉煤灰含水率为5%左右，呈粉末状。碱性渣大多为细颗粒，需剔除其中大块，其含水率为4—10%。石灰采用精石灰粉。

2 制备原理与工艺
2．1 制备原理
砌块的制备主要是利用炉渣与粉煤灰中的SiO2与石灰中的CaO经水化作用生成具有胶凝作用的水化硅酸钙。但由于其中的SiO2活性较低只适用于蒸压工艺，故关键在于提高SiO2的活性。本研究在废渣中掺加了碱性废渣，利用其碱性激发作用与外掺的激发剂复合，使炉渣与粉煤灰中的SiO2被活化，促进水化硅酸钙的生成与生长，提高了其水化活性，也起到提高砌块的强度。
2．2 制备工艺
将原料经预处理后与石灰等按比例混合后，在一定的压力下压制成型，坯体经静置、湿养护一定时间后，按JC239-2001粉煤灰砖标准进行性能检测和定级。

3 试验配比
将经过预处理的炉渣、粉煤灰、碱性废渣与石灰等按下表2配合后搅拌均匀压制成砌块。
表2 砌块试验配比（%）

原料
配方炉渣粉煤灰碱性废渣石灰激发剂
1 40 40 15 5 1
2 35 40 15 10 1
3 30 40 15 15 1
4 40 35 15 10 1
5 40 30 15 15 1

4 结论
将按上述配比生产成型的砌块经常温、湿养护14d后检测其表观密度、抗压强度与抗折强度等主要性能指标。3#配方表观密度为1.23，抗压强度为13.7Mpa，抗折强度为2.6Mpa，符合JC239-2001要求。
研究表明，利用炉渣、粉煤灰、碱性废渣等工业废渣，经过适宜的配比，再掺加少量的激发剂，在一定的压力下压制成型，经过必要的养护，可以生产出密度较小，强度较高的轻质砌体材料。其成本低，生产工艺简单，具有良好的经济效益，还可以综合利用地方工业废渣，具有较好的社会效益。

参考文献
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