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一、技术背景
加气混凝土砌块自重轻,保温隔热性能良好,可作为节能建筑的墙体保温材料,已经成为各地新型建筑墙体市场的主导产品。加气混凝土在生产中不可避免的造成大量的砌块破损,许多企业已出现废弃加气混凝土砌块堆积如山的局面。
在工程应用中,特别是现代建筑都采用框架式结构,应用砌块作为隔墙材料,可以极大提高建筑的工期。而随着城镇化建设步伐的加速,大量建筑的改造和拆迁,将会产生大量的废弃砌块,其中主要是加气混凝土等硅酸盐类材质,此类废弃物仅有少量作为回填材料来利用,大量废弃砌块被堆积或填埋,占用土地,造成资源的大量浪费,如图1所示。
二、技术原理
对废弃加气混凝土进行活化处理,使活化后的废弃加气混凝土具有再水化反应的能力,可作为水泥混合材、早强剂或早强剂载体,并可用于制备高性能壳层硅酸盐陶粒,如图2所示。
将活化后的废弃加气混凝土、环氧丙烷渣、粉煤灰作为原材料制备成具有成份梯度和结构梯度的高性能“壳层硅酸盐陶粒”。通过将壳层陶粒和无壳陶粒进行对比,发现壳层陶粒比无壳陶粒在筒压强度方面提高了15.3~80.5%。增加壳层结构、优化壳层组分可提高陶粒入釜前的强度,在蒸压养护过程中,可抵制热质传输和热质交换对陶粒的结构损伤,起到保护与增强的作用;另外,在受力时壳层结构能将陶粒受到的集中力分散成面应力,提高陶粒承受的极限荷载,具有增强的作用。
将壳层硅酸盐陶粒作为粗骨料配制成混凝土,并与普通石子混凝土和烧结陶粒混凝土进行对比,发现在60MPa以下的中低强度区间,壳层陶粒混凝土的强度稍高于普通石子混凝土,表观密度比普通石子混凝土降低约21.3%,具有轻质高强的性能。壳层陶粒具有吸水返水功能,可从混凝土内部进行自养护,具有自养护增强效应;并且壳层陶粒和砂浆基体之间为化学镶嵌结合的方式,改善了界面的性能,具有界面增强效应;壳层陶粒在混凝土中的有效弹性模量与砂浆基体弹性模量相当,壳层陶粒混凝土在荷载作用下,陶粒的变形与砂浆基体的变形一致,改善了陶粒在混凝土中的受力状态,具有变形协调一致性,提高了陶粒混凝土的强度。因此壳层硅酸盐陶粒具有自养护增强、界面增强以及变形协调一致的增强作用。轻混凝土断面如图3所示。
三、应用影响
本项目提出一种利用废弃加气混凝土制备硅酸盐陶粒的关键技术,适用于粉煤灰加气混凝土及砂加气混凝土。该项目获得江苏省经济和信息化委员会科研项目计划立项——《用废弃加气混凝土砌块制备硅酸盐陶粒研究》。
如利用加气混凝土现有生产线开展技术改造,按照年生产 2 万立方米陶粒的生产能力,年利用废弃加气混凝土 2 万吨,投资 50 万元,成本 100 元 /m3,年产值 400 万元,效益 100 万元。
四、适用对象
本技术适用于粉煤灰加气混凝土及砂加气混凝土生产企业投资开发
五、技术指标
目前,本技术进入生试阶段,可以量产,其它指标参数如表1、表2所示。