混凝土摻合料中應用陶瓷拋光磚粉分析

摘要：我國陶瓷工業發展迅猛，在陶瓷拋光磚制作工序中易產生陶瓷拋光磚粉等各種陶瓷工業廢料。為響應我國提出的可持續發展理念，合理開發利用陶瓷拋光磚粉，化廢料為資源，具有顯著的經濟效益和社會效益。文章闡明了陶瓷拋光磚粉作為混凝土摻合料的研究背景與意義，并通過實驗研究分析了陶瓷拋光磚粉作為混凝土摻合料的優勢及可行性。

關鍵詞：混凝土；摻合料；陶瓷拋光磚粉；陶瓷工業廢料；環境保護 文獻標識碼：A

中圖分類號：TQ177 文章編號：1009-2374（2017）08-0100-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.048

1 概述

陶瓷拋光磚是我國產量最大的建筑陶瓷產品之一，在陶瓷拋光磚生產過程中經過研磨、拋光產生的固體廢料，即為陶瓷拋光磚粉，每生產1m2的拋光磚，就會產生約1.95kg的拋光磚粉，其顆粒細小，具有一定的火山灰活性，且含有少量玻璃相，將其作為輔助膠凝材料應用于水泥、混凝土的制作工序中具有一定的理論基礎。目前，粉煤灰、礦渣等資源日益短缺，合理開發利用拋光磚粉能有效解決混凝土摻合料資源短缺的問題。

2 陶瓷拋光磚粉作混凝土摻合料的研究背景與意義

當前，我國面臨著生態環境基礎薄弱、人口膨脹、人均資源短缺等險峻問題，人類在開發新資源，創造經濟財富的同時，也在破壞著人類賴以生存的家園，經濟發展與保護生態環境的矛盾日益激化。在此背景下，實施可持續發展戰略是中華民族徹底擺脫貧困、創建高度文明的明智之舉。材料是人類發展中的重要物質基礎，為了實現經濟社會的可持續發展，我國應加快開發新材料。在生產活動中，人類對新材料性能有著較高的要求，因此，在制造和提取新材料的過程中，往往會耗費大量資源，同時產生大量的工業廢渣。而陶瓷拋光磚粉就是陶瓷拋光磚制作過程中產生的固體廢渣。為解決環境污染、能源短缺等環境問題，應注重分析研究新材料的再生利用。

我國作為一個發展中的社會主義國家，經濟建設，尤其是改革開放以來，取得了重大成績。我國是陶瓷生產大國，我國每年陶瓷產量約占世界總產量的60%，隨之產生的陶瓷廢料也越來越多，其中，每生產1m2拋光磚，產生廢粉1.9kg左右（以干料計）。然而目前我國在處理陶瓷工業廢料時，多采用堆積或回填的方法，既占用了土地，又破壞了生態環境。因此，如何合理利用開發拋光磚粉，已是當前亟待解決的問題之一。

在我國，水泥制造業一直被定義為高能耗、高污染的產業，水泥工業中粉塵、煙塵的排放量達到了國家標準的20倍，每生產1噸水泥熟料，需消耗約135kg的煤，并排放出大量的CO2，加劇了溫室效應，使全球氣候變暖，對我國生態環境造成了嚴重的影響。同時，當前應用于水泥熟料生產的材料主要是石灰和黏土等不可再生資源，因此在混凝土制作過程中以陶瓷拋光磚粉等工業廢渣替代部分水泥，不僅能節約施工成本，而且對于保護環境有著重大意義。

3 應用陶瓷拋光磚粉在混凝土行業中的實驗研究

3.1 實驗材料分析

為保障混凝土摻合料中應用陶瓷拋光磚粉實驗分析順利進行，選用實驗材料包括：水泥熟料（熟料化學組成如表1所示）與4%石膏制得的P·Ⅰ硅酸鹽水泥，Ⅱ級F類粉煤灰，某陶瓷廠陶瓷拋光磚廢粉，ISO標準砂，河沙，粒徑20～40mm的碎石，普通自來水，萘系高效減水劑FDN、FDN-RJ20及聚羧酸系高效減水劑MB-R3。

3.2 實驗方法分析

在實驗過程中，采用的實驗方法主要是比表面積的測定、粉煤灰、拋光磚粉顆粒粒徑測定、拋光磚粉強度活性指數測定、混凝土的抗壓強度測定以及掃描電鏡SEM分析等方法，具體來說，包括以下五點：（1）按照《水泥比表面積測定方法（勃氏法）》（GB 8074-87）的規定對水泥、粉煤灰以及拋光磚粉的比表面積進行測定；（2）按照《水泥細度檢驗方法篩析法》（GB/T 1345-2005）對大于45μm的顆粒組成進行測定；采用BT-1500離心沉降式粒度分布儀對小于45μm的顆粒組成進行測定；（3）按照《粉煤灰活性指數試驗方法》（GB/T 1596-2005）附錄D對拋光磚粉強度活性指數進行測定；（4）按照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T 50081-2002）的規定對混凝土的抗壓強度進行測定；（5）試驗儀器采用LEO1530VP型SEM掃描電鏡進行掃描電鏡SEM分析。

3.3 實驗結果分析

3.3.1 陶瓷拋光磚粉的化學構成。通過對實驗材料化學成分的詳細測定，得出陶瓷拋光磚粉與粉煤灰的化學構成，如表2所示。拋光磚粉的化學成分主要是SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等，與水泥、實驗用粉煤灰組成相同，但在具體含量上存在差異，拋光磚粉最主要的化學成分是SiO2，比實驗用粉煤灰和一般水泥的SiO2成分相對較高，而Al2O3的含量卻低于實驗用粉煤灰。

3.3.2 陶瓷拋光磚粉的比表面積和粒度分布。在實驗中，通過離心沉降式粒度分布儀對拋光磚與粉煤灰粒度分布進行測定，測定結果如表3所示。拋光磚粉中位粒徑為6.28μm，粉煤灰的中位粒徑為23.9μm，勃氏法測得拋光磚粉的比表面積為565m2/kg，粉煤灰的比表面積為305m2/kg。因此得出，陶瓷拋光磚粉的粒徑遠小于粉煤灰和一般的水泥。

3.3.3 陶瓷拋光磚粉的水泥膠砂28d抗壓強度比。為確定拋光磚粉的活性，以30%的比例將拋光磚粉摻入Ⅰ型硅酸鹽水泥中，比較用摻拋光磚粉的水泥膠砂28d抗壓強度和該硅酸鹽水泥28d抗壓強度，實驗結果為摻30%拋光磚粉的水泥膠砂28d抗壓強度R1為47.3MPa，該硅酸鹽水泥28d抗壓強度R2為58.4MPa，因此摻30%拋光磚粉的水泥膠砂28d抗壓強度比K=R1/R2×100%=46.5MPa/56.5MPa×100%=81%，既符合高于火山灰質混合材28d抗壓強度比不低于62%的要求，也符合高于粉煤灰強度活性指數不低于70%的要求。

3.3.4 陶瓷拋光磚粉作摻合料對混凝土強度的影響。陶瓷拋光磚粉作為摻合料對混凝土的性能有著十分重要的影響，現擬將拋光粉作摻合料與實驗用粉煤灰進行對比，按15%等量和18%超量對部分水泥進行取代，試樣成型為立方體，24h后拆模，放入標準養護室養護28d，分別測試其抗壓強度，試驗結果如表4所示。實驗結果為，用拋光磚粉取代部分水泥，直接造成水泥用量的減少，降低混凝土的強度。由于與實驗用粉煤灰相比，拋光磚粉的強度活性指數較高，在水化反應上也相對優越。因此，摻合料用量相同的條件下改善其顆粒級配，能夠充分發揮拋光磚粉的表面積大、顆粒小、易于反應和填充效果較好等優勢，故在摻合料用量相同的條件下，復摻拋光磚粉與實驗用粉煤灰的混凝土28d強度要高于單摻等量拋光磚粉或粉煤灰的強度，因此摻拋光磚粉的混凝土28d強度始終高于摻實驗用粉煤灰的混

凝土。

4 結語

綜上所述，隨著我國經濟發展迅猛，走可持續發展道路的理念已經深入人心，人類在不斷開發利用新材料的同時意識到資源節約化發展的重要性。在建筑行業領域內，施工原材料的應用量和消耗量較大，因此應盡可能減少資源的浪費，而陶瓷拋光磚粉作為摻合物在混凝土的實際應用中能夠增強其強度，對資源也是一種節約，所以應該得到重視。

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作者簡介：李星（1977-），男，湖北云夢人，供職于葛洲壩第六工程公司蕪湖市弋江區荊山二期項目部工程部，研究方向：建筑工程。

（責任編輯：王 波）