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玻化微珠及其应用


发布者:管理员  发布时间:2012/2/28 9:05:53  浏览次数:


 玻化微珠是一种新型的无机轻质骨料及绝热材料,它是利用含结晶水的酸性玻璃质火山岩(如:珍珠岩、黑耀岩及松脂岩等)经粉碎、脱水(结晶水)、汽化膨胀、熔融玻化等工艺生产而成。其颗粒呈不规则球状,其内部为多孔的空腔结构,而外表面封闭、光滑,具有质轻、绝热、防火、耐高温、耐老化、吸水率低等优异性能,可广泛用于建材、化工、冶金、轻工等诸多领域。根据不同的用途和需求,目前我国可生产出45kg/m3~800 kg/m3不同密度的玻化微珠产品,其超轻、超重的产品填补了国内空白,而其大颗粒3~5mm粒经的产品已达到世界先进水平。
     玻化微珠可作为轻质骨料应用于干混砂浆中,它避免了传统轻质骨料的缺陷,更适宜用于轻质砂浆与抹灰材料中。制作干混砂浆的原材料种类较多,概括起来主要由胶结料、填料、矿物掺和料及外加剂等。
1)   胶结料:主要为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、高铝水泥、天然石膏、石灰以及这些材料的混合料等,约占产品质量的20%~40%。
2)   填料:主要为黄砂、石英砂、石灰石、白云石、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、陶粒、浮石等,这些填料经破碎、烘干、再筛分成粗、中、细三类。
3)   常用砂浆稠化粉作为保水增稠材料,通过对水分子的物理吸附作用,达到使砂浆增稠、保水的目的。
4)   矿物掺和料:主要为工业副产品、废料及部分天然矿石等。如矿渣、粉煤灰、火山灰、细硅石粉等。这些原料主要含氧化钙,可溶于水,有较高的活性和水硬性。
5)   外加剂:添加外加剂为干混砂浆的关键环节,可增加砂浆的和易性、粘结力,提高抗裂性,降低渗透性,不易泌水分离,提高施工性能,降低生产成本
       不同的原材料在干混砂浆中的作用不同,干混砂浆的组分与性能间存在一定的关系。其中,轻质填料—骨料如膨胀珍珠岩、膨胀蛭石等可减轻砂浆的密度,提高其保温性能,引起人们的重视。目前,节能的必要性促使人们寻找能够加入砂浆和抹灰材料的轻质骨料,以提高这些产品的保温性能。传统的砌筑砂浆及抹灰砂浆在使用中显露出缺陷,其自重大,保温性能差,使用后易产生裂缝等。引起墙体产生裂缝的因素很多,其中,由温差产生的应力也是导致墙体产生裂缝的原因之一,若所有应力(墙体收缩产生的应力、砌筑砂浆和抹灰材料产生的应力以及由温差产生的应力等等)聚集起来,再加上砂浆材料过硬的缺陷,可能会引起墙体大裂缝的产生。对轻质砌块而言,其砌筑砂浆和抹灰材料的保温性能必须优于砌块的保温性能,即所谓的“硬底软面”,意味着在墙面上越往外的抹灰层的强度应当略低于或最多与它所接触的基层强度一致,相对于轻质砌块,合适的砂浆只可能是与其相匹配的轻质砂浆。而这些轻质砂浆特有
       在钢混结构中,中间墙体并不承重,因此施工使用的砌筑砂浆和抹灰砂浆不必具有很高的抗压强度。由此可使砌筑砂浆和抹灰材料尽可能达到其最高可实现的保温性能。此外,使用重质、不含气孔的抹灰和砌筑砂浆难以实现所希望的与空间相适宜的温度场。难以防止温暖的居室相对于冰冷的楼梯间或者没有取暖的居室的热量流失。尽管外保温能提高建筑的保温隔热性能,达到节能。但防止取暖居室的热量向不取暖的邻近居室或者楼梯间的热量流失同样重要。保温的砂浆和抹灰材料在这里具有一定的优势,能够带来一定的节能效果,同时居住的舒适度也得到了一定的提高。取暖的过程就是增加房间内的温度,而且必须平衡室内温度和内墙温度的温差。如果内墙温度低,就需要消耗大量能量。如果内墙温度与室内空气温度相近,所需要的能量就少。高的内墙温度(室内空气温度和内墙温度温差小于3%)就能够实现较高的居住舒适度,因为人的身体只能感受不大于3%的温差变化。如果内墙使用了保温的内墙抹灰砂浆,内墙温度和室内空气温度的温差就小于3%,人们感受到的是同样的温度,也就是说,居住舒适度提高了。
   为实现砌筑砂浆和抹灰材料的保温性能,而又不希望在搅拌混合时产生气泡,就要使用轻质骨料。目前,传统的轻质骨料主要有膨胀珍珠岩和膨胀蛭石,但这两种轻质骨料就目前膨胀后的状态而言存在根本性的缺陷:目前,在膨胀珍珠岩生产过程中,矿砂原料受热后在一定温度下失去结晶水,而后发生膨胀。但过高的温度使结晶水产生的蒸汽压力胀破材料表面,由此形成多孔的膨胀材料尽管很轻,具有保温功能,但因其表面多孔,在使用到砌筑砂浆和抹灰材料中时,搅拌时的水份会带着胶凝材料浸入膨胀珍珠岩的空心结构,填充其空腔,使材料干燥后失去其保温效果。尤其在机械搅拌机的搅拌过程中,膨胀珍珠岩的结构被破坏,引起体积缩小而进一步导致保温效果的损失。此外,由于膨胀珍珠岩颗粒的表面积较大,使用时需要加入大量的搅拌用水,会使砂浆和抹灰材料在干燥后有不同程度(与搅拌时间有关)的强度损失,这是膨胀珍珠岩的又一缺点。因此,在欧洲范围珍珠岩砂浆及抹灰材料的机械施工是不容许的。
      与膨胀珍珠岩不同,蛭石在膨胀的过程中不会胀裂。蛭石是一种层状结构的含镁的水铝硅酸盐矿物,其结晶水位于层状结构单元之间,在蛭石矿砂加热过程中,蒸汽压力使材料沿层状结构方向彼此分离,引起体积膨胀。因在蒸汽压力的作用下,彼此分离的层状结构之间的引力基本失去或较弱,使材料加入到砂浆和抹灰材料中时,在机械搅拌力及搅拌水溶液的作用下,沿层状结构方向产生剥离,导致膨胀蛭石结构破坏,这样就丧失了这一轻质骨料的保温效果。另外,前面所述的膨胀珍珠岩搅拌用水引起干燥后强度损失的问题在膨胀蛭石中也同样存在。上述两种轻质骨料共同的缺点是,在大量搅拌用水蒸发干燥过程中会产生大量孔道,这很可能会引起后期的大量吸水,降低材料的抗冻性,使受冻情况下的砂浆及抹灰材料被破坏。
       将玻化微珠应用于轻质砂浆及抹灰材料中则显示出优越性,玻化微珠为不规则球状结构(与矿砂粒径有关),其外壳封闭,但又具有微孔结构。一方面,封闭的外壳能阻止搅拌用水进入该轻质材料,另一方面,特有的微孔结构又能使气体通过该轻质材料,这样就确保了由该轻质材料制成的砂浆和抹灰材料的透气性,并能防止出现大的吸水域。其优势还在于,空气(气体或者CO)很容易透过该骨料进入砂浆和抹灰材料,因此能够实现材料的快速硬化和干燥。此外,玻化微珠还可应用于轻质混凝土中替代发泡剂及传统的轻质骨料,实现混凝土的轻质、隔热、防火等。
     玻化微珠除能替代传统材料,适宜生产轻质砂浆及轻质混凝土外,还可广泛地应用于其它领域,其可能的工业应用主要有以下几个方面:'
1、生产轻质高档耐火材料:各类工业窑炉,特别是冶金行业工业炉,过去主要使用从粉煤灰中分选出来的漂珠来制作轻质耐火材料,使得窑炉的使用寿命延长,能耗降低。随着电厂排灰方式的改变,漂珠采集受到限制,市场供应近乎枯竭。而玻化微珠则与漂珠的性能和作用类似,可以替代。国内的耐火材料厂节能的主要途径就是用轻质高档耐火材料。
2、玻化微珠与其它硅质土混合,通过一定的工艺制成助滤剂,是啤酒、饮料行业提高生产效率、降低生产成本的新途径。因为玻化微珠的生产过程中采用清洁燃料---电能,所以没有污染,故可以用作药品一类的高级过滤剂。
3、利用玻化微珠堆积密度稳定、不会变形塌陷的特点,可以在油罐、液化气、工业气体储存罐内作保温绝热层,特别是低温绝缘,玻化微珠有着其他材料不可比拟的优点。而在深冷、保冷行业中,玻化微珠吸水率低、流动性、绝热性好,比普通膨胀珍珠岩更具优越性。
4、 装饰板材(如天花板)中已大量使用普通膨胀珍珠岩做填充料,但因其吸水率太大,强度差,成品易断裂和变形,而用玻化微珠则可以克服这些缺点。据悉,国内已有企业利用玻化微珠做填充料生产天花板,所制得的天花板质轻、美观。比相应的传统产品性能优越。 
   在日用化学工业中,如洗涤剂、肥皂等,可用玻化微珠作优良的填充剂;在乳化炸药中,玻化微珠是良好的缓爆剂。传统的乳化炸药中使用玻璃微珠,但玻璃微珠价格较高,提高了产品的成本,可以探讨利用玻化微珠替代玻璃微珠。 
      玻化微珠也可应用于人造树脂及高分子化合物产品中,如涂覆层、涂料中,以实现产品的透气性。
       国内某钢铁公司需用高容重的膨胀珍珠岩在浇铸钢水时做敷面层,但一般的膨胀珍珠岩容重小,难以达到要求,而目前生产出的超重玻化微珠基本能满足要求。有试验表明,如果玻化微珠掺加在防火涂料中,几毫米就可使钢结构的耐火极限提高2小时以上。此外,玻化微珠还可作为纳米材料的载体,用于研制新型的环保材料。总之,玻化微珠是一种优质的新型轻质骨料、填充材料及绝热材料,具有广阔的应用领域和较好的应用前景,它的应用途径及应用技术值得探讨和研究。另外,应及时制定及出台玻化微珠的产品标准,以规范和提高产品的质量,使玻化微珠这类新材料能得到更好的应用。

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上一珍珠岩开发利用现状及发展趋势  
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