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建筑陶瓷尤其是抛光瓷砖生产过程中产生大量废弃物,堆存处置侵占大量土地,且造成严重的环境污染和资源浪费,已成为制约建陶产业可持续发展的沉重负担。另一方面,随着建筑墙体材料需求的与日俱增和“限粘禁实”政策的实施,利用可再生资源制备新型墙体材料成为改革的重点。因此,探索利用建陶废渣制备高性能墙体材料技术和方法显得尤为迫切和必要,具有非常现实的社会意义和经济意义。本文利用建筑陶瓷废渣为主要原料,制备高强度硅酸盐蒸压砖。在一系列实验与分析表征的基础上,研究了建陶废渣的理化性质,考察了配料各组分的作用及其与制品性能的关系,并通过正交试验,确立了最佳原料配合比;考察了蒸压砖制备工艺条件和技术参数(搅拌与陈化、成型工艺、蒸压制度)对制品性能的影响。研究结果表明,建陶废渣SiO2与Al2O3含量高达88.4%,K2O、Na2O和MgO含量低;结晶相主要为石英与莫来石,玻璃相含量为52.3%;颗粒细小,中值粒径仅为10.09μm。基于这些特性,在高温碱性条件下,废渣中的SiO2可部分溶出,并与CaO进行水热反应,形成托贝莫来石和CSH凝胶等水化产物,为制备高强度硅酸盐蒸压材料奠定了基础。通过单因素变量试验,分别讨论了瓷渣粉、石灰、骨料、引晶剂及激发剂的作用对蒸压砖性能的影响。瓷渣粉和石灰为蒸压砖提供硅质和钙质成分,在高温水热条件下反应生成水化硅酸钙胶结相;骨料构成制品的骨架结构,分担外力作用。水化硅酸钙主要为CSH凝胶和托贝莫来石等,与骨料及未反应的物料颗粒胶结在一起,构成了材料的整体强度。引晶剂起结晶中心作用,加速水化产物生成与结晶,对制品耐久性有利。激发剂能促进SiO2的有效释放,提高水化硅酸钙生成率,促进强度增长。利用正交试验,确立了建陶废渣蒸压砖的原料最佳配合比为:陶瓷废渣︰骨料︰石灰︰引晶剂︰激发剂=50︰33︰15︰2︰0.5(wt,%),骨料的最佳颗粒级配为D(2.36~5mm)︰D(1.7~2.36mm)︰D(0.83~1.7mm)︰D(0.38~0.83mm)︰D(0.15~0.38mm)=10︰15︰25︰40︰10(wt,%)。在此基础上,研究了制备工艺条件和技术参数。按计量比将瓷渣粉等各种配料充分混匀,加水搅拌并陈化,然后压制成型。为保证石灰充分消化,泥料需陈化2h,再经第二次搅拌。然后于25MPa压力下成型,再在恒压压力为1.2MPa的饱和蒸汽中蒸压6h,降温出釜即得到蒸压砖样品。利用XRD、DTA及SEM等方法,考察了不同恒温时间和恒压压力下制品的物相组成和微观结构,探讨了蒸压制度对蒸压砖性能的影响。结果表明,水化反应初期,SiO2与Ca(OH)2反应首先形成C2SH(A)等高碱水化硅酸钙,随着恒温时间的延长,高碱水化硅酸钙逐渐转变为CSH(B)和托贝莫来石等低碱水化硅酸钙。蒸压4h的样品,水化产物为CSH凝胶和少量细小的薄片状托贝莫来石;延长蒸压时间至6h,CSH凝胶量减少,片状托贝莫来石晶体变大,各种物料粒子相互交结,致密度提高;恒温8h,晶体体积增大并结成网状结构,内部孔隙增多,致密度降低。恒压压力低于1.1MPa时,水化物以CSH凝胶为主,有少量细小的片状托贝莫来石晶体;提高压力至1.2MPa,托贝莫来石的生成量增加,晶体变大,组织结构由细分散状的微晶转变为片状交互穿插的致密体。但压力继续增加,至1.3 MPa以上时,托贝莫来石逐渐转变为纤维状硬硅钙石,制品致密度降低,导致强度随之降低。实验条件下制备的蒸压砖样品,参照国标GB/T2542-2012(《砌墙砖试验方法》)及GB/T11945-1999(《蒸压灰砂砖》)进行性能检测,得其平均抗压强度为44.5MPa,循环冻融15次后的抗压强度为41.8MPa,冻融后的质量损失率为0.99%,其综合性能远远超过国标中最高等级蒸压砖的指标要求。利用建陶废渣制备高强度硅酸盐蒸压砖,可大量消纳陶瓷废弃物,有效解决其占地和污染问题,实现高附加值循环利用,为现代建筑提供性能优良的新型墙体材料。