硅灰石增Qiang水泥砂浆机理及应用研究
 

引  言

    通过实验研究，我们在国内首Ci研制了天然纤维状硅灰石增Qiang水泥砂浆。试验表明。硅灰石增Qiang水泥砂浆，与普遍水泥砂浆相比，抗压强度提高20～33%，抗折强度提高20%。在实验测试的基础上探讨了硅灰石水泥砂浆的增Qiang机理。并在农村能源沼气池建设中成功地得到应用。

硅灰石性能测试及增Qiang机理探讨

    本文采用湖北大冶小箕铺的硅灰石作为试验样品。经X射线衍射测定与三斜硅灰石ASTM卡片标准粉晶对比，其主要数据都相吻合。由于大冶产的硅灰石纤维状晶体发育十Fen 良好，粉晶也为二向分布、致使某些晶面出现几率大，而某些晶面出现几率小，故某些晶面衍射数据缺失，某些个别晶面衍射强度与标样出现差异。

红外吸收光谱测试特征与国外标准TC型硅灰石红外吸收光谱特征相似，由三个吸收谱带组成：肆佰～500cm-1范围内的吸收带是钙阳离子振动的吸收带，硅氧链中的硅氧链变形振动的吸收带1550～680cm-1茫围内的吸收带是硅灰石主要特征吸收带三个中等强度吸收带表明了硅氧链的重复周期为三，硅灰石红外光谱的另一特征吸收带是900～1080cm-1。表明Si-o-Si与O-Si-O两个伸缩振动吸收带。

x射线衍射分析与红外光谱分析证实：

大冶硅灰石属三斜链状结构TC型硅灰石。

硅灰石微观晶体结构在宏观上表现为矿物结晶性为一向延长的纤维状构造。自然产出的硅灰石多为放射状、纤维状，羽毛状或由细小纤维状集合而成块状。当它破碎到了3μ或8μ时，在扫描电子显微镜下观察，仍为纤维状晶体。

良好的加Gong工Yi将保持较好的长径比，一般为7：1 --5：l。我国自然产出的硅灰石纤维长径比能达到20：l --30：1。这种纤维状晶体特征使其对水泥砂浆起到特殊的机械增Qiang效Guo。在水泥砂浆中形成不连续网格状骨架起到加筋作用。纤维状晶体在水泥胶砂试件受外力作用时，它有防止微细裂纹发展和阻裂作用，显示了其机械增Qiang作用。

硅灰石泥砂浆提高机械强度的另一重要因素是取决于硅灰石与水泥水化产物界面的结合程度。根据水泥水化溶解沉淀理论：水泥粒子表面形成水化离子并向溶液中扩散，当溶液达弼饱和时，离子聚集形成硅酸钙水化肢体晶胚。这时，硅灰石纤维就成为凝胶的附着物，在硅灰石表面就萌生了晶芽，并逐渐成长为晶体。使硅灰石与水泥水化固结物形成了紧密的结晶连生体，界面结合十Fen 坚固，致使硅灰石在水泥砂浆中有较好的增Qiang作用。

硅灰石增Qiang水泥沙浆在农村能源沼气池建设中的应用

我国农村沼气池建池材料以往多用普通混凝土，气密性差I近年发展的红泥塑料易老化，易虫蛀鼠咬，新型建筑材料G RC，不仅材料难得，而且价格昂贵。针对以上问题，我们研制出以普通硅酸盐水泥，矿渣硅酸盐水泥为基材，与资源丰富、价廉的天然优质纤维状硅灰石制成水泥砂浆，再经聚合物胶乳水泥复合气密层处理，形成致密、坚实、气密性好的、新型建池材料。硅灰石制成水泥砂浆，再经聚合胶乳复合密层处理，形成致密、坚实、气密性好的新型建池材料。        

    不同硅灰石掺入量、不同粒度、不同比表面、不同长径比对不同品种、不同标号的水泥砂浆的增Qiang作用不尽相同，Zui佳配方需经过实验研究优化确定。现将影响水泥胶砂强度的主要因素阐述如下：

    1.硅灰石掺入Zui对水泥胶砂强度的影响。用普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥做胶凝材料，掺入细集料石英砂，用同一粒级纤维状硅灰石做增Qiang材料。控制同样水灰比，严格按水泥软练标准，制样测试。实验结果表明；同一粒级，不同掺入量对水泥胶砂的增Qiang作用不相同。当硅灰石选取Zui佳掺入量时，比标准水泥胶砂抗折强度提高20%，抗压强度提高33%综合技术与经济指标，在沼气池建筑中，本研究选取适中的掺入量使抗折强度提高18%，抗压强度提高25%。

    2．不同粒度的硅灰石对水泥胶砂强度的影响。在选取Zui佳硅灰石掺入量范围内，变换不同粒度，仍按水泥软练国标制样测试。实验结果表明：硅灰石不同粒度与增Qiang效Guo不成线性关系。不同粒度的增Qiang效Guo取决于各粒级中硅灰石矿物纤维的长径比。就大冶硅灰石加Gong工Yi流程所得硅灰有粉测定1 20目--200目粒度增Qiang效Guo较好。径显微镜下实测统计60～85%颗粒长径比为5：1-15：1。而颗粒太大的硅灰石呈短粗柱状没有解体，长径比小，抗折强度效Guo不佳。当加工方法不正确，把硅灰石纤维状晶体破坏，长径比很小，增Qiang效Guo也不佳。取特殊的磨矿工艺，尽量减少纤维长度损失，使硅灰石磨得很细，增加比表面积，保持纤维状晶体较大的长径比，增Qiang效GuoZui佳。

结  语

    根据实验室研究成果，综合技术与经济效Guo，选取了Zui佳配方，配制了硅灰石增Qiang水泥砂浆建成椭球型薄壳沼气池体，并经聚合物胶乳水泥复合材料气密层处理。在湖北省黄陂县实验基地建造了十口对比沼气池。经鉴定，新材料沼气池省工省科，施工简便，气密性好，产气率提高30%，且价格低廉，比6 m 3椭球形混凝土沼气池节省25元／个，降Di成本18%。有明Xian的经济效益。