風(fēng)化石英巖用混凝土多孔磚的研究

風(fēng)化石英巖用混凝土多孔磚的研究

1巖石學(xué)和巖石0.05mm2mm（50%以上）得出的巖石的總稱砂巖。砂巖是一種機(jī)械沉積巖,是由千萬年前的巖石經(jīng)過風(fēng)化剝蝕作用被解體為碎屑,或經(jīng)水的沖蝕和溶解,沉淀于石床上經(jīng)過數(shù)百萬年的膠結(jié)和堆積而成。河南省鄭州市登封及南陽(yáng)、駐馬店等西部山區(qū)的地貌類型是石英巖剝蝕構(gòu)造地貌,地表存在著大量的經(jīng)過億萬年風(fēng)化剝蝕和流水沖蝕形成的石英巖剝蝕顆粒,即風(fēng)化石英巖(砂巖)俗稱蘑菇石。風(fēng)化石英巖(砂巖)為黃灰色,疏松多孔構(gòu)造,微鱗片變晶結(jié)構(gòu),表面具有絲絹光澤。強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)板巖呈紅色土狀,組織結(jié)構(gòu)已大部分破壞,風(fēng)化裂隙很發(fā)達(dá),巖體破碎被切割成碎塊,含有大量的細(xì)小巖屑。干時(shí)可用手折斷或捏碎,浸水或干濕交替時(shí),可較快地軟化及微弱崩解成泥狀,用鎬或鍬可挖掘,干鉆可鉆進(jìn)。由于該種巖石風(fēng)化嚴(yán)重,其強(qiáng)度較低,農(nóng)作物無法在上面生長(zhǎng),即不能作為耕地,也不能作為建筑用砂和碎石使用,給地方造成極大的資源浪費(fèi)。風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚或混凝土小型空心砌塊等新型墻體材料生產(chǎn)所用的原材料為風(fēng)化石英巖、粉煤灰等廢棄物,符合我國(guó)“節(jié)土、節(jié)地、節(jié)能、節(jié)約資源、綜合利用和保護(hù)環(huán)境”的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求,具有廣闊的發(fā)展前景。2實(shí)驗(yàn)與研究2.1巖化學(xué)特征的分類與物理分析2.1.1試驗(yàn)方法與檢驗(yàn)風(fēng)化石英巖(砂巖)當(dāng)作建筑用砂進(jìn)行利用,因此其化學(xué)成分的分析按照GB/T14684—2011《建設(shè)用砂》和GB/T176-1996《水泥化學(xué)分析方法》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,本次試驗(yàn)在登封地區(qū)三個(gè)不同的地域進(jìn)行取樣,詳細(xì)檢驗(yàn)結(jié)果見表1。由表11可見,33個(gè)不同地域的風(fēng)化石英巖(砂巖)樣品化學(xué)成分相差不多,70%以上都是SiO2,SO3含量不足0.1%,為高硅、低硫風(fēng)化砂巖,且K2O+Na2O含量≤5.0%,符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14684-2011《建設(shè)用砂》中對(duì)建筑用砂化學(xué)成分的要求,因此完全可以用作生產(chǎn)墻體材料的原材料。2.1.2風(fēng)化石英巖砂巖加固性和穩(wěn)定性研究由于風(fēng)化石英巖(砂巖)是千萬年前的巖石經(jīng)過長(zhǎng)期風(fēng)化剝蝕作用或水的沖蝕、溶解而形成的硅質(zhì)巖石顆粒,其粒徑大部分在0.05mm~4.75mm之間(含量大于50%),因此,可將其看作普通混凝土的細(xì)集料(即砂)。本試驗(yàn)按照GB/T14686-2011《建設(shè)用砂》中的項(xiàng)目要求進(jìn)行。a.顆粒級(jí)配按照GB/T14686-2011《建設(shè)用砂》標(biāo)準(zhǔn)要求,砂按細(xì)度模數(shù)(Mx)可分為粗砂(Mx為3.7~3.1)、中砂(Mx為3.0~2.3)、細(xì)砂(Mx為2.2~1.6);按技術(shù)要求分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類。Ⅰ類宜用于強(qiáng)度等級(jí)C60的混凝土;Ⅱ類宜用于強(qiáng)度等級(jí)C30-C60及抗凍、抗?jié)B或其他要求的混凝土,Ⅲ類宜用于強(qiáng)度等級(jí)小于C30的混凝土和建筑砂漿。本試驗(yàn)三次取得風(fēng)化石英巖(砂巖)按照GB/T14686-2011《建設(shè)用砂》進(jìn)行篩分析檢驗(yàn)的結(jié)果見表2。由表2可見,按細(xì)度模數(shù)來分,3個(gè)風(fēng)化石英巖樣品均屬于I區(qū)粗砂范圍,且級(jí)配良好,滿足建筑用砂的要求。b.其他物理指標(biāo)考慮到風(fēng)化石英巖(砂巖)的特殊性,所以堅(jiān)固性項(xiàng)目的檢驗(yàn)分別采用了天然砂的硫酸鈉溶液法和人工砂的壓碎指標(biāo)法兩種檢驗(yàn)方法。試驗(yàn)結(jié)果見表3。由表3可見,風(fēng)化石英巖其他物理性能基本滿足GB/T14686-2011《建設(shè)用砂》標(biāo)準(zhǔn)中Ⅲ類砂的要求,但其堅(jiān)固性(按天然砂考慮)和壓碎指標(biāo)(按人工砂考慮)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值,這說明風(fēng)化石英巖的堅(jiān)固程度比較差。對(duì)于混凝土來說,雖然細(xì)骨料對(duì)強(qiáng)度的影響沒有粗骨料那么明顯,但是,為了達(dá)到節(jié)約水泥、提高混凝土的密實(shí)度、強(qiáng)度和耐久性的目的,良好的顆粒級(jí)配、有限的有害物質(zhì)含量,尤其足夠的強(qiáng)度和堅(jiān)固性是非常必要的,由此可見,風(fēng)化石英巖不能滿足建筑用砂的使用要求,也就是說它不能作為建筑用砂(混凝土的細(xì)集料)使用。2.2風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚研究2.2.1水泥、粉煤灰的性能風(fēng)化石英巖:產(chǎn)地登封,其化學(xué)性能指標(biāo)見表1、表2和表3。水泥:試驗(yàn)采用登封市第二水泥廠P.O42.5水泥,其技術(shù)性能見表4。粉煤灰:試驗(yàn)采用登封市熱電廠的干排Ⅲ級(jí)粉煤灰,其化學(xué)成分見表5。碎石:試驗(yàn)采用登封產(chǎn)石灰石碎石,滿足GB/T14685-2011《建設(shè)用卵石、碎石》標(biāo)準(zhǔn),規(guī)格為(5mm~10mm單粒級(jí),表觀密度2720kg/m3,堆積密度1630kg/m3。2.2.2風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚的開發(fā)風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚生產(chǎn)工藝流程見圖1。2.2.3風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚的抗壓強(qiáng)度選取下面四組配合比作為風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚的試驗(yàn)配合比,見表6。風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚力學(xué)性能按照GB/T2542-2012《砌墻磚試驗(yàn)方法》進(jìn)行檢測(cè),四種不同配合比生產(chǎn)的風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚的抗壓強(qiáng)度見表7。由表7可以看出,水泥摻量對(duì)風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚的抗壓強(qiáng)度起到?jīng)Q定性的作用,隨著水泥摻量的增加,風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚的抗壓強(qiáng)度也隨著增大。由表8可以看出:四個(gè)不同配合比風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚的長(zhǎng)度、寬度、厚度均稍有偏差,但都在±1mm以內(nèi),均無缺棱掉角和裂紋。達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的優(yōu)等品(A)要求。通過以上四種配比風(fēng)化石英巖多孔磚的抗壓強(qiáng)度結(jié)果對(duì)比可知,試驗(yàn)編號(hào)3的風(fēng)化石英巖摻量為67%,水泥摻量?jī)H為13%,其強(qiáng)度達(dá)到了JC943-2004《混凝土多孔磚》規(guī)定MU15等級(jí)的要求。因此,確定采用試驗(yàn)編號(hào)3為工業(yè)試生產(chǎn)配合比,并在鄭州嵩穎建材開發(fā)有限公司制磚生產(chǎn)線上進(jìn)行批量試生產(chǎn)。2.3復(fù)合膜的復(fù)合膜生產(chǎn)技術(shù)鄭州嵩穎建材開發(fā)有限公司批量生產(chǎn)的風(fēng)化石英巖多孔磚各項(xiàng)性能指標(biāo)見表9。由表9可以看出,工業(yè)化批量生產(chǎn)的風(fēng)化石英巖多孔磚的各項(xiàng)性能指標(biāo)均能滿足GB25779-2010《承重混凝土多孔磚》規(guī)定MU15級(jí)的要求,又因該批磚是在制磚生產(chǎn)線上完成,在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中具有代表性,能夠真實(shí)反映工業(yè)生產(chǎn)中的產(chǎn)品性能。由此可以看出,利用風(fēng)化石英巖制作混凝土多孔磚是完全可行的。3混凝土多孔磚在新技術(shù)中的應(yīng)用風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,易于控制,且能夠保證產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量和外觀質(zhì)量,因?yàn)槭欠菬Y(jié),不用燒煤,在節(jié)約燃料資源的同時(shí)避免了燃料燃燒排出的SO2、CO等有毒氣體和粉塵對(duì)大氣的污染,同時(shí)具有施工速度快等新型建材優(yōu)勢(shì),因此,是一種較為理想的新型可持續(xù)發(fā)展墻體材料。風(fēng)化石英巖生產(chǎn)的混凝土多孔磚可代替燒結(jié)黏土磚用于承重墻。它既具有燒結(jié)黏土磚的強(qiáng)度、耐久性,又易于就地取材