【文章內(nèi)容簡介】 筑材料 [24]。 ⑶ 耐火 用于制備加氣混凝土的原料是不可燃的無機(jī)材料，加氣混凝土在高溫下會出現(xiàn)形變和縫隙，但是在 700 ℃以下條件下不會損失磚體的強(qiáng)度，采用合適的厚度，就可以達(dá)到建筑物的防火等級要求，并且在高溫和明火的情況下不會產(chǎn)生有害氣體，是一種安全使用的防火材料，其防火性能達(dá)到一級國家防火標(biāo)準(zhǔn) [25]。建筑火災(zāi)后，把加氣混凝土的表面損傷清除后仍能修復(fù)使用 [26]。 ⑷ 抗震 加氣混凝土的抗震性優(yōu)越是由于 加氣混凝土房屋自重低于普通房屋，可以降低了地震發(fā)生時建筑物形成的水平推力。在同樣地震強(qiáng)度下，自重越小的房屋，水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值也越小。在唐山大地震時，普通磚房倒塌了而使用了加氣混凝土的房屋只新出現(xiàn)了幾條裂縫，就說明了這一點。 ⑸ 吸音隔聲 加氣混凝土砌塊是一種具有多孔結(jié)構(gòu)的混凝土結(jié)構(gòu)，在聲波進(jìn)入磚體時，與磚孔內(nèi)的空氣和磚體孔壁劇烈的摩擦，從而很大程度的損耗聲音傳遞的能量，起到降低噪音的作用 [27]。吸音系數(shù)為 ~，完全可以滿足隔聲要求。 ⑹ 可加工性好 加氣混凝土砌塊可以進(jìn)行鋸、刨、鉆、釘，而 且加氣混凝土塊大、質(zhì)輕，一塊加氣混凝土砌塊可相當(dāng)于 10~20塊普通粘土磚，所以可以在現(xiàn)場根據(jù)需要進(jìn)行再加工，降低施工勞動成本和強(qiáng)度，提高工作效率，縮短施工周期。 ⑺ 原料來源廣、生產(chǎn)效率高 加氣混凝土可使用的原料來源非常多，例如河砂、粉煤灰、尾礦等及生石灰、水泥都能根據(jù)實際情況來使用。同時，加氣混凝土的利用率教高，一立方米的材料料能夠生產(chǎn)五立方米的制品，并大量的使用粉煤灰、尾礦等工業(yè)廢棄物，符合我國發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略要求。 加氣混凝土砌塊在具有許多優(yōu)點的同時，在應(yīng)用過程中也存在一些缺陷： ⑴ 加氣混凝土應(yīng) 用時，存在開裂現(xiàn)象 [28]。因為砌塊的自身材性，塊大、吸水性好、干縮明顯、強(qiáng)度低以及施工和使用管理不合理等因素的影響，墻體易出現(xiàn)各種裂縫，同時粉刷層較易起殼和龜裂。這不僅僅影響建筑的外觀，縮短建筑物的使用壽命，并會一直制約著加氣混凝土的廣泛應(yīng)用。因此，在大的發(fā)展形勢下，防治加氣混凝土墻體裂縫就成了當(dāng)下亟需解決的問題。 ⑵ 砌塊的耐腐蝕性較差，在酸雨嚴(yán)重的地區(qū)不適用。 山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒論 6 ⑶ 耐候性較差。在氣候極端的地區(qū)，加氣混凝土砌塊做最外層往往抵抗不了風(fēng)霜雨雪的侵蝕。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 國外的 加氣混凝土 的研 究 和應(yīng)用較早 。古羅馬人就開始將多孔材料用于寺廟墻壁和圓頂?shù)慕ㄔ?，從而減輕建筑物的自重 。在歐洲，瑞典和德國是最先廣泛應(yīng)用加氣混凝土制品的國家，主要是使用在低樓層的住房、公寓和一些公共設(shè)施的建設(shè)中，并在應(yīng)用中具有較完善的規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)。 在德國，加氣混凝土因為可滿足建筑力學(xué)和建筑物理要求的雙重性能 [29]，而 被稱為“兩性建筑材料”。 國外在材料本身性能試驗和理論分析做了比較多的探索， 技術(shù)己趨于成熟，但是對加氣混凝土砌塊的其他重要力學(xué)性能的探究還比較少有 [30]。目前有 40多個國家在生產(chǎn)加氣混凝土，遍及寒溫帶和熱帶，生 產(chǎn)技術(shù)最先進(jìn)的是德國、波蘭、俄羅斯、瑞典、日本等國。燃煤電廠少的國家多以磨細(xì)砂作為硅質(zhì)材料，而燃煤電廠多的則一般以粉煤灰為主。 在這些發(fā)達(dá)國家 中 ，加氣混凝土 砌塊 在墻體 制品中 占有較大比例，約 為 15~40 %，無論在原材料的選 取 、配合比 的 設(shè)計、坯體 的養(yǎng)護(hù) 和 切割，還是對 制 品性能的研究 以 及施工工藝、質(zhì)量 控制 措施等方面都形成了自己的專利技術(shù)， 同時有著 進(jìn)一步擴(kuò)大發(fā)展 [31]。 加氣 混凝土 砌塊 以其 優(yōu)良 的物理 特性， 在 節(jié)能墻體材料中 有著普遍的 應(yīng)用 。 近幾年來，建筑節(jié)能在我國已經(jīng)提到了前所未有的重要位置。由于國家政策對建筑節(jié)能的關(guān) 注不斷加大和新型建筑工業(yè)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的墻體制品逐漸被新型建筑材料所取代，建筑能耗明顯降低。我國在上個世紀(jì)三十年代時，就開始生產(chǎn)和使用加氣混凝土制品。進(jìn)入二十一世紀(jì)國家的墻改政策力度不斷加大，相關(guān)的建筑節(jié)能政策不斷出臺，蒸壓加氣混凝土得到更加廣泛的利用 [32]。蒸壓加氣混凝土擁有巨大市場，并且技術(shù)在新的機(jī)遇下得到了迅速的發(fā)展，國產(chǎn)設(shè)備也得到了改善，自動化程度有所提高。加氣混凝土在我國發(fā)展較快有很多客觀上的原因：①國家及各個地方不斷加強(qiáng)了對建筑節(jié)能方面的管理；②是國家保護(hù)生態(tài)、土地資源的政策以及資源綜合利用 的發(fā)展，并且建筑技術(shù)的發(fā)展也為加氣混凝土的應(yīng)用提供了施工條件；③“十二五”規(guī)劃加大了墻體改革力度，更進(jìn)一步推進(jìn)動了加氣混凝土的發(fā)展。 山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒論 7 當(dāng)前，我國對蒸壓加氣混凝土的研究多以粉煤灰和礦渣作作為基本原料為主，對其它硅質(zhì)材料（如灰砂蒸壓加氣混凝土）的探究比較少，同樣是加氣混凝土，灰砂蒸壓加氣混凝土與使用粉煤灰、礦渣制備的蒸壓加氣混凝土雖然有很多共通之處，但是因為原料存在差異，其在力學(xué)性能和制備工藝上仍有較大差別。國內(nèi)尤其是在承重加氣混凝土砌塊方面的應(yīng)用少，在這方面的研究也比較匱乏。 加氣混凝土是實現(xiàn)了資源最大化、性 能最優(yōu)化和成本綜合最佳的新型建筑材料。厚度為 300 mm、密度等級為 500 kg/m3的蒸壓加氣混凝土砌塊已經(jīng)能夠滿足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中墻體導(dǎo)熱系數(shù)的要求 [33]，并具有輕質(zhì)、保溫隔熱、防火和方便良好的可加工性，也可進(jìn)行材料的粘結(jié)。將其用于建筑內(nèi)外的墻體，可減輕建筑物的自重、加快施工速度并減少綜合造價。目前，國內(nèi)的加氣混凝土加工廠實際加氣混凝土產(chǎn)量占市場上的墻體制品的總量不到 百分之一 ，占新型墻體材料也僅 %。所以作為節(jié)能、節(jié)地和利廢的蒸壓加氣混凝土是工程建設(shè)不可或缺的，有著關(guān)闊的發(fā)展前景和市場空間。 本 試驗研究的目的意義和研究內(nèi)容 研究目的意義 本課題來源于導(dǎo)師與東營勝利油田金島農(nóng)工貿(mào)公司的委托課題。 目前國內(nèi)各油田在生產(chǎn)和運輸過程中都有伴隨產(chǎn)生大量的油泥砂， 據(jù)有關(guān)統(tǒng)計顯示，僅東營勝利油田每年的油泥砂產(chǎn)量就在十一萬噸左右，油泥沙的排放已經(jīng)成為危害當(dāng)?shù)丨h(huán)境質(zhì)量的重要因素。如果不對油泥砂加以處理而直接排放于當(dāng)?shù)兀@不但會給企業(yè)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，還會對周圍土地、水質(zhì)和空氣都會造成嚴(yán)重的影響。近年來，隨著社會不斷發(fā)展，油氣田的勘探和開采規(guī)模不斷擴(kuò)大，油泥砂產(chǎn)量也呈逐年上升的趨勢。按照國務(wù)院的《排污費征 收管理條例》 (國務(wù)院令第 369號 )規(guī)定，油泥砂不做無害化處理而直接排放于環(huán)境中將每噸征收 一千元的排污費，并且《國家清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》要求必須對含油污泥進(jìn)行處理，解決問題的根本是能找到一種經(jīng)濟(jì)有效且對環(huán)境無害的處置方法。 對油泥砂進(jìn)行處理的最終要求是油泥砂的減量化、資源化、無害化。本試驗擬將油泥砂用于制備加氣混凝土砌塊。試驗大量使用油泥砂，將油泥砂變廢為寶，解決油泥砂的處理難問題，節(jié)約土地并改善環(huán)境，實現(xiàn)油泥砂的資源化利用，并山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒論 8 可以為企業(yè)創(chuàng)造效益，為社會提供就業(yè)機(jī)會 [34]。油泥砂制備加氣混凝土砌塊符合國家的產(chǎn)業(yè) 政策，順應(yīng)節(jié)能減排、低碳和可持續(xù)發(fā)展的社會發(fā)展大趨勢， 具有不可估量的社會、環(huán)境效益及 示范推廣 意義 。 研究內(nèi)容 針對油泥砂的基本性質(zhì)以及加氣混凝土的制備工藝，本次試驗以油泥砂為主要原料， 在干基添加比例不低于總質(zhì)量的 50 %的基礎(chǔ)上，研究確定各組分最佳添加比例， 油泥砂制備加氣混凝土砌塊的主要研究內(nèi)容有： 1）油泥砂的礦物組成、粒度組成和化學(xué)組成研究，比表面積、含水率和密度等一般物理性質(zhì)的研究。 2）油泥砂表面性質(zhì)、污染物存在形態(tài)以及其對制品性能影響的研究。 3）油泥砂制備加氣混凝土的最佳工藝參數(shù)。其中 包括水料比、石灰石膏摻量、水泥添加量、發(fā)氣材料的種類與用量、攪拌時間、養(yǎng)護(hù)制度等。 4）油泥砂加氣混凝土凝結(jié)硬化機(jī)理研究。重點研究油泥砂加氣混凝土的水化機(jī)理，對蒸壓養(yǎng)護(hù)后的砌塊進(jìn)行 XRD圖譜分析和 SEM圖分析。 5）油泥砂制備的加氣混凝土砌塊后污染物的存在以及對環(huán)境的影響。 6）油泥砂加氣混凝土砌塊的抗壓強(qiáng)度研究、表觀密度與砌塊吸水率和導(dǎo)熱系數(shù)、干濕循環(huán)性能的關(guān)系研究、油泥砂加氣混凝土凍融實驗研究。 技術(shù)路線 本次試驗技術(shù)路線如圖 11所示，先對原材料進(jìn)行化學(xué)成分分析和相關(guān)的物理化學(xué)性質(zhì)分析，再 根據(jù)實驗室現(xiàn)在條件確定試驗預(yù)期制備的表觀密度等級和抗壓強(qiáng)度等級；初步確定試驗工藝流程后和各組分的配合比后，進(jìn)行各個參數(shù)優(yōu)化試驗，通過對比實驗找到最佳配合比和工藝參數(shù)，找到合適的水料比、生石灰、水泥、石膏及引氣劑摻量；利用最佳配合比制備出的蒸壓加氣混凝土砌塊進(jìn)行各項性能分析測試，分析油泥砂加氣混凝土砌塊的一些重要特性，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)成本分析。 山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒論 9 圖 11 試驗技術(shù)路線圖 Experiment Techonical Route 原材料成分分析 原材料物化分析 確定合適的制品密度等級和強(qiáng)度指標(biāo) 確定試驗工藝流程 確定膠凝材料配合比，選擇合適的添加劑 優(yōu)化配合比參數(shù) 砌塊相關(guān)性能測試 與分析 油泥砂加氣混凝土 砌塊制品 水料比 石灰石膏摻量 水泥摻量 合適的蒸壓制度 鋁粉摻量 實驗室條件設(shè)備 經(jīng)濟(jì)對比分析 山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章 實驗材料、儀器及工藝 10 第二章 實 驗材料、儀器及工藝 主要實驗材料 油泥砂 本次試驗所用油泥砂取自與山東勝利油田東營金島有限公司，該油泥砂經(jīng)過洗砂處理后用于試驗。 油泥砂取自山東勝利油田，油泥砂分離工藝如圖 21。 圖 21 油泥砂脫油去泥工藝流程 Technological Process of Oilcontaining Silt Deoiling and Desliming 污泥砂池內(nèi)的油泥砂在泵的作用下進(jìn)入洗砂 器，在洗砂器中進(jìn)行離心作用后，排出的砂子排放至洗砂罐，溢流污泥水和污油返回回污泥砂池中進(jìn)行油的回收，洗砂罐內(nèi)加入聯(lián)合站采油污水混合，開啟攪拌器進(jìn)行邊沖洗邊攪拌，混合后的砂水液提升至濃縮器進(jìn)行二次清洗濃縮，濃縮罐溢流液回流污泥砂池。濃縮罐內(nèi)積砂定期排放至振動篩進(jìn)行砂水分離，污水經(jīng)污水泵打入聯(lián)合站污水處理裝置 。 污泥砂池 泥砂泵 洗砂器 洗砂罐 濃縮器 振動篩 污油、水、泥 砂 山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章 實驗材料、儀器及工藝 11 本試驗所用油泥砂為經(jīng)過洗砂處理過后堆放的油泥砂。 經(jīng)洗砂處理后外觀呈深褐色，自然含水率為 %。對油泥砂試樣進(jìn)行粒度篩析，累計粒度特性曲線如圖 22，試樣平均粒度 d50約為 mm， 200目 含量約為 %。 含油率約為 %（測試方法參照 標(biāo)準(zhǔn) [35]進(jìn)行 ） ，其中烴類油約為 %。實驗中發(fā)現(xiàn)油泥砂 20目篩上產(chǎn)物大多數(shù)為大顆粒油團(tuán)聚，含油率較高，大約為2 %，其含油率較高對制品有較大影響，故實驗時進(jìn)行篩除 。 圖2 2 累積粒度特性曲線01020304050607080901000 1篩孔尺寸/mm級別負(fù)累積產(chǎn)率/% Cumulative Grainsize Property Curve 對油泥砂的化學(xué)組成進(jìn)行分析， 測定 方法？ 得到結(jié)果見表 21。 表 21 油泥砂的化學(xué)組成 Chemical Composition of Oilcontaining Silt 成 分 Na2O K2O Al2O3 Fe2O3 MgO CaO SiO2 TiO2 燒失量 含量 /% 油泥砂中的 SiO2和 Al2O3含量較高，可與料漿中的 Ca(OH)2反應(yīng)生成水化硅酸鈣和水化硫鋁酸鈣，滿足制備加氣混凝土對硅鋁成分的要求。 山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章 實驗材料、儀器及工藝 12 通過對油泥 砂的 XRD測試及巖礦分析，測得油泥砂主要礦物組成為：石英 %，鈉長石 %，白云石 %，赤鐵礦 %，金紅石 %，油泥砂的 XRD圖譜如圖 23。 圖 23 油泥砂 XRD 圖譜 XRD Map of Oilcontaining Silt 生 石灰 生石灰的主要成分為 CaO，在加氣混凝土膠凝體系中，為主要的鈣質(zhì)材料。生石灰的品質(zhì)對加氣混凝土生產(chǎn)的穩(wěn)定性和加氣混凝土成品的性能有很大影響。生石灰在體系中與 水?dāng)嚢杌旌蠒r，放出熱量同時水化生成大量氫氧化鈣，即生石灰的“消化”。石灰與體系中硅質(zhì)材料反應(yīng)生成膠體或結(jié)晶