随着人们对建筑装饰美感的追求,彩砂的开发和应用受到越来越多的青睐。但是随着环境保护要求日益严苛,天然彩砂的开采和使用受到限制,难以满足建筑市场的需求。与此同时,天然彩砂在使用过程中,存在成色不均,硬度较小、较脆,应用范围单一等问题。因此,天然彩砂逐渐退出历史舞台。而人造彩砂具有颜色均匀、色彩明亮,可根据实际应用进行加工等优点,日益受到重视,成为替代天然彩砂必然之路。目前,人造彩砂主要有高温陶化彩砂和有机染色彩砂,但此两类人造彩砂均存在生产能耗高、成本高、耐磨性较差等问题,难以满足市场需要。基于此,本文采用钢渣颗粒为骨料,固废微粉与水泥复配物为主要胶凝料,利用无机胶凝养护法来制备低成本高性能的人造彩砂。主要研究内容及研究结果摘要如下:(1)固废颗粒物理特性及化学特性研究。实验以钢渣、煤矸石和建筑垃圾为原料,分别测试其含泥量、压碎值、松装密度、表观密度、抗酸腐蚀性能及水解特性等,并与天然石英砂进行对比分析。结果表明,三种固废中钢渣的含泥量和压碎值最小,分别是1.5%和11.6%;钢渣的松装密度和表观密度最大,分别是2.95 t/m~3和1.55 t/m~3;硫酸和水浸泡7d后,上述固废颗粒的压碎值和松装密度变化微小,其抗酸腐蚀和抗水解能力较强。与天然石英砂相比,钢渣表现出更加优越的建筑用砂性能,且性能指标全部满足国家标准《GB T14684-2011》中Ⅱ级以上指标要求。(2)彩砂耐磨性测试方法的研究。分别考察了磨损时间、磨损速度、磨损介质对彩砂耐磨性能的影响。结果表明,人造彩砂磨损率随着磨损速度增大和磨损时间延长,彩砂磨损率整体上增加。彩砂在空气介质中、水介质中和苯丙乳液介质中的磨损率大小依次为:空气介质>水介质>苯丙乳液介质。建议人造彩砂的耐磨性测试方法选择:空气介质,搅拌速度为200-300 r/min,搅拌时间为10-30分钟。(3)胶凝剂对彩砂耐磨性的影响研究。实验分别考察了不同包裹厚度、不同制备方法来制备彩砂。利用XRD和SEM等对样品进行分析。实验结果确定包裹厚度为(胶骨比)23.4%。复合胶凝制备的彩砂表面光滑,且球形度高,耐磨性能优良。在SEM分析断面可知,复合胶凝时,断层胶凝料与基体结合紧密,包裹层内部致密;(4)实验采用水热养护法研究了水热养护制度对彩砂性能的影响。结果表明:随着自然养护时间的延长人造彩砂的耐磨性能逐渐下降,5d时磨损率为1.3%。70℃水热养护条件下,磨损率为0.9%。在70℃水热养护条件下,养护24h磨损率为0.96%。(5)不同方法制备的人造彩砂性能的比较。与常规人造彩砂相比,本文采用无机胶凝法制备的彩砂性能均符合国家要求。具有良好的耐酸耐碱性能。