第36卷第1期 2008年2月玻璃与搪瓷GLASS&ENAMELVol.36No.1Feb.2008
3伟晶石高性能陶瓷透水砖的研制
王立久33,李如林(大连理工大学建筑材料研究所,辽宁 大连 116024)摘要:陶瓷透水砖是一种经过特殊工艺制成的具有连续孔隙的生态型环保陶瓷砖。采用伟晶石为主要原料,先将伟晶石烧制成高强轻质的陶粒,然后将高强陶粒二次烧结成陶瓷透水砖,所制成的陶瓷透水砖的抗压强度和透水性远高于JC/T945-2005《透水砖》标准要求。
关键词:陶瓷透水砖;抗压强度;透水性
中图分类号:TU522.19 文献标识码:A :)-03+
oneable
icBrick
WANGLi-jiu,LIRu-lin
(InstituteofBuildingMaterial,DalianUniversityofTechnology,Dalian116024,China)
Abstract:Thewaterpermeableceramicbrickisakindofenvironmentalprotectionproductwithpenetrativeporesmadebyspecialtechnology.Pegmatitewasusedasthemainrawmaterialtomakewaterpermeableceramicbrick.Atfirstpegmatiteissubjectedtocalcineintohigh-strengthlightweightceramisiteandthenissecondlyfiredintowaterpermeableceramicbrick.Compressive
strengthandwaterpermeabilityofthiswaterpermeablebrickismuchhigherthanthatstipulatedin
standardJC/T945-2005“Waterpermeablebrick”.
Keywords:waterpermeableceramicbrick;compressivestrength;waterpermeability
0 引言
近年来,随着全球变暖,臭氧层和生态平衡系统破坏问题的加重,人们的环保意识增强。保护地球环境,维持生态平衡,寻求与自然的和谐发展,走可持续发展的道路成为人们共同关心的问题。目前,我国城市化建设步伐加快,如何在城市中实现环境保护与经济、社会的和谐发展正引起人们的重视。
随着社会的进步,城市的地表越来越多地被建筑物和混凝土等所覆盖,这种地表的“硬化”使得大气降水难以及时渗入地下,地表径流增大,排水不足造成城市夜间温度比郊外夜间温度高的现象被称为“城市热岛”现象或“城市高温化现象”。这种现象主要是源于城市建设中大多采用水泥、柏油、大理石等非透水材质铺设地面造成的,这些硬化路面使地表与空气的热量、水分交换很困难,自然调节城市地面温度和湿度的能3收稿日期:2007-09-03
33作者简介:王立久(1945-),男,吉林长春人,教授,博士生导师,主要从事功能材料及环境材料研究
。
玻璃与搪瓷 2008年 ・12・
力显著降低。
地表吸收热量困难,导致城市空间内存留大量余热,地面还会大量反射、辐射太阳热能,极大地增加热岛效应。雨天时阻止雨水直接渗入地下,造成到处积水,影响道路的舒适性和安全性,同时阻断了雨水直接补充地下水的途径,使城市地下水位难以回升,直接影响城市地表植被的健康生长,绿化困难,加重城市的干旱缺水问题。积水大量涌入下水道后注入江河,加重了城市排水系统和江河排泄的负担;晴天时地面又极为干燥,尘土飞扬,环境舒适度大大降低[1]。
由以上的分析可见,现在需要一种能满足路用性能,同时又能与自然环境协调共生,为人类构造舒适生活环境的路面铺装材料。陶瓷透水砖是一种生态型环保陶瓷砖。它是利用伟晶石为主要原料先制成高强陶粒,然后陶粒筛分后经过二次烧结工艺制成的具有连续空隙的陶瓷砖。它既有较高的强度,又具有一定的透气透水性,可以很好的缓解不透水路面对环境造成的影响。
1 实验
1.1 主要原料及其化学成分
伟晶石取自辽宁本溪地区某矿,,化学成分见表1。
,,化学成分见表1。
表(质量分数)/%
粘土273.464.60Al2O31713.55Na2O4.54K2O3.28Fe2O30.9365.08CaO0.3044.15MgO0.2591.98——
为了提高陶粒制成的陶瓷砖坯体的强度和陶瓷砖易于烧结,在陶瓷透水砖成型时加入了少量水玻璃。
1.2 实验仪器和实验过程
矿石粉碎机,YE-150手动液压机,样品干燥用202-1型干燥箱,烧结用SSX-12-16高温电阻炉。陶瓷透水砖的制备工艺要点如下:将原料按伟晶石和粘土4∶1的配比称量,加适量水搅拌后手工造粒,然后在1160℃温度下烧制成高强陶粒,陶粒冷却后筛分成不同粒度的陶粒备用
燥箱中干燥24h,放入电阻炉中烧结,在1000℃下保温1h,然后自然冷却。
1.3 主要性能指标
伟晶石高性能陶瓷透水砖的力学性能和透水性测定按JC/T945-2005《透水砖》标准测定,测得的陶瓷透水砖的抗压强度达43.5MPa,透水系数达2.1×10-2[2]。将不同粒度的陶粒加入少量水玻璃溶液搅拌后在手动液压机上压制成型,试件的尺寸为10cm×10cm×4cm,将坯体置于恒温干cm/s,远高于JC/T945-2005《透水砖》标准要求。2 影响透水砖性能的因素分析抗压强度和透水性是透水砖的两个重要指标
。在生产过程中发现,两者之间存在此消彼长的关系陶粒粒径、成型压力、水玻璃添加量、烧成温度是影响透水砖性能的主要因素。
2.1 陶粒粒径对透水砖抗压强度和透水性能的影响[3]。
伟晶石陶瓷透水砖原料主体是一定颗粒级配的陶粒,所使用的陶粒的强度是决定透水砖各项性能的基础。陶粒的粒径和级配是影响透水砖抗压强度和透水性的重要因素。图1和图2分别说明了陶粒粒径对透水砖抗压强度和透水性的影响。
从图中可以看出,随着陶粒粒径的减小,抗压强度增大而透水性明显降低。这是因为随着陶粒粒径的减小,生坯的密度提高,比表面积增大,陶粒间接触越良好,坯体空隙减小,有利于烧结,故陶粒粒径减小使抗压强度提高,透水性降低[4]。通过陶粒粒径的合理选择与搭配可以达到抗压强度与透水性的最佳结合点。在
本实验条件下,陶粒粒径控制在1.25～2mm时,透水砖性能最佳
。
图1 陶粒粒径对抗压强度的影响 图2 2.2 成型压力对透水砖抗压强度和透水性能的影响
图3和图4影响,压力太小,生坯的强度过低会导致半成品损耗大;,陶粒间接触越良好,有利于烧结,,图3 成型压力抗压强度的影响 图4 成型压力对透水性能的影响
2.3 水玻璃添加量对透水砖抗压强度和透水性能的影响
加入水玻璃可有效增加生坯的强度、提高成品率
、降低烧结温度。水玻璃添加量对透水砖抗压强度和透水性能的影响见图5和图6。
图5 水玻璃添加量对抗压强度的影响 图6 水玻璃添加量对透水性能的影响
结果显示水玻璃的加入对抗压强度和透水性的影响有明显的规律性。随着加入量的增加,抗压强度上升而透水性下降。这说明水玻璃的加入提高了产品的致密度并有利于烧结。
2.4 烧成温度对透水砖抗压强度和透水性能的影响
烧成温度和烧成周期对透水砖的抗压强度和透水性能都有影响,但伟晶石陶瓷透水砖采用二次低温烧结而成,烧结温度对抗压强度和透水性的影响不是很大。一般来说烧结温度越高,烧成周期越长,透水砖强
[5]度越高,而透水性会下降。通过实验得出1000℃是比较适合的烧结温度。
(下转第23页)
例如SiO2含量的计算函数为:SiO2=＄C
＄283C14+＄D＄283D14+＄E＄283E14+＄F＄283F14+＄G＄283G14+＄H＄283H14+I143＄I＄28,其余氧化物含量计算方法与此类似。本例中,按照前述方法计算的配料单和相应玻璃成分如图4所示
。
4改变“原始数据平台”,。生产中,只要每次将分析得到的原料成分、水分、,选中EXCEL表格中配料单内容打印即可。2 结论
(1)生产中可以运用EXCEL表格进行配料计算。
(2)EXCEL配料方法使用简便,结果准确可靠。
(3)本文所述方法,采用5种原料共同引入5种主要玻璃成分,否则“行列式模型”应进行相应调整。参考文献:
[1] 陈正树.浮法玻璃[M].武汉:武汉工业大学出版社,2002.
[2] 王承遇.日用玻璃[M].武汉:武汉工业大学出版社,1996.
[3] 廖疆星.计算机文化基础教程[M].北京:冶金工业出版社,2001.
[4] 张丽华.中文Office2003应用基础教程[M].北京:冶金工业出版社,2005.
(上接第13页)
3 结论
(1)利用伟晶石为主要原料能够制备远高于JC/T945-2005《透水砖》标准要求的透水砖。(2)伟晶石先制成高强陶粒,再低温烧结,可在不降低透水性的条件下,很大程度上提高透水砖强度。(3)陶粒粒径、成型压力、水玻璃添加量和烧结温度是影响透水砖性能的主要因素,选择合适的工艺参数尤为重要。在本实验条件下,比较适合的工艺参数是:伟晶石85%～90%、粘土15%～10%(质量分数),陶粒的烧成温度1160℃,陶粒粒径1.25～2mm,成型压力30MPa,透水砖的烧结温度1000℃,保温时间1h。参考文献:
[1] 马云龙.透水砖透水性和强度的影响因素[J].佛山陶瓷,2005,(5):10-13.
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[3] 李国昌,王萍.工艺条件对多孔透水砖基本性能的影响研究[J].新型建筑材料,2005,(1):15-17.
[4] 饶玲丽,曹建新.粉煤灰透水砖的制备研究[J].新型建筑材料,2006,(7):48-50.
[5] 殷海荣,陈福.利用废玻璃研制瓷质砖及陶瓷透水砖[J].中国陶瓷,2005,41(6):21-23.