油泥砂制备蒸压加气混凝土砌块试验研究毕业论文(编辑修改稿)

油泥砂制备蒸压加气混凝土砌块试验研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

筑材料 [24]。 ⑶ 耐火 用于制备加气混凝土的原料是不可燃的无机材料，加气混凝土在高温下会出现形变和缝隙，但是在 700 ℃以下条件下不会损失砖体的强度，采用合适的厚度，就可以达到建筑物的防火等级要求，并且在高温和明火的情况下不会产生有害气体，是一种安全使用的防火材料，其防火性能达到一级国家防火标准 [25]。 建筑火灾后，把加气混凝土的表面损伤清除后仍能修复使用 [26]。 ⑷ 抗震 加气混凝土的抗震性优越是由于 加气混凝土房屋自重低于普通房屋，可以降低了地震发生时建筑物形成的水平推力。 在同样地震强度下，自重越小的房屋，水平地震作用标准值也越小。 在唐山大地震时，普通砖房倒塌了而使用了加气混凝土的房屋只新出现了几条裂缝，就说明了这一点。 ⑸ 吸音隔声 加气混凝土砌块是一种具有多孔结构的混凝土结构，在声波进入砖体时，与砖孔内的空气和砖体孔壁剧烈的摩擦，从而很大程度的损耗声音传递的能量，起到降低噪音的作用 [27]。 吸音系数为 ~，完全可以满足隔声要求。 ⑹ 可加工性好 加气混凝土砌块可以进行锯、刨、钻、钉，而 且加气混凝土块大、质轻，一块加气混凝土砌块可相当于 10~20块普通粘土砖，所以可以在现场根据需要进行再加工，降低施工劳动成本和强度，提高工作效率，缩短施工周期。 ⑺ 原料来源广、生产效率高 加气混凝土可使用的原料来源非常多，例如河砂、粉煤灰、尾矿等及生石灰、水泥都能根据实际情况来使用。 同时，加气混凝土的利用率教高，一立方米的材料料能够生产五立方米的制品，并大量的使用粉煤灰、尾矿等工业废弃物，符合我国发展循环经济的战略要求。 加气混凝土砌块在具有许多优点的同时，在应用过程中也存在一些缺陷： ⑴ 加气混凝土应 用时，存在开裂现象 [28]。 因为砌块的自身材性，块大、吸水性好、干缩明显、强度低以及施工和使用管理不合理等因素的影响，墙体易出现各种裂缝，同时粉刷层较易起壳和龟裂。 这不仅仅影响建筑的外观，缩短建筑物的使用寿命，并会一直制约着加气混凝土的广泛应用。 因此，在大的发展形势下，防治加气混凝土墙体裂缝就成了当下亟需解决的问题。 ⑵ 砌块的耐腐蚀性较差，在酸雨严重的地区不适用。 山东理工大学硕士学位论文 第一章 绪论 6 ⑶ 耐候性较差。 在气候极端的地区，加气混凝土砌块做最外层往往抵抗不了风霜雨雪的侵蚀。 国内外研究现状及发展趋势 国外的 加气混凝土 的研 究 和应用较早。 古罗马人就开始将多孔材料用于寺庙墙壁和圆顶的建造，从而减轻建筑物的自重。 在欧洲，瑞典和德国是最先广泛应用加气混凝土制品的国家，主要是使用在低楼层的住房、公寓和一些公共设施的建设中，并在应用中具有较完善的规程和标准。 在德国，加气混凝土因为可满足建筑力学和建筑物理要求的双重性能 [29]，而 被称为“两性建筑材料”。 国外在材料本身性能试验和理论分析做了比较多的探索， 技术己趋于成熟，但是对加气混凝土砌块的其他重要力学性能的探究还比较少有 [30]。 目前有 40多个国家在生产加气混凝土，遍及寒温带和热带，生 产技术最先进的是德国、波兰、俄罗斯、瑞典、日本等国。 燃煤电厂少的国家多以磨细砂作为硅质材料，而燃煤电厂多的则一般以粉煤灰为主。 在这些发达国家 中 ，加气混凝土 砌块 在墙体 制品中 占有较大比例，约 为 15~40 %，无论在原材料的选 取 、配合比 的 设计、坯体 的养护 和 切割，还是对 制 品性能的研究 以 及施工工艺、质量 控制 措施等方面都形成了自己的专利技术， 同时有着 进一步扩大发展 [31]。 加气 混凝土 砌块 以其 优良 的物理 特性， 在 节能墙体材料中 有着普遍的 应用。 近几年来，建筑节能在我国已经提到了前所未有的重要位置。 由于国家政策对建筑节能的关 注不断加大和新型建筑工业的飞速发展，传统的墙体制品逐渐被新型建筑材料所取代，建筑能耗明显降低。 我国在上个世纪三十年代时，就开始生产和使用加气混凝土制品。 进入二十一世纪国家的墙改政策力度不断加大，相关的建筑节能政策不断出台，蒸压加气混凝土得到更加广泛的利用 [32]。 蒸压加气混凝土拥有巨大市场，并且技术在新的机遇下得到了迅速的发展，国产设备也得到了改善，自动化程度有所提高。 加气混凝土在我国发展较快有很多客观上的原因：①国家及各个地方不断加强了对建筑节能方面的管理；②是国家保护生态、土地资源的政策以及资源综合利用 的发展，并且建筑技术的发展也为加气混凝土的应用提供了施工条件；③“十二五”规划加大了墙体改革力度，更进一步推进动了加气混凝土的发展。 山东理工大学硕士学位论文 第一章 绪论 7 当前，我国对蒸压加气混凝土的研究多以粉煤灰和矿渣作作为基本原料为主，对其它硅质材料（如灰砂蒸压加气混凝土）的探究比较少，同样是加气混凝土，灰砂蒸压加气混凝土与使用粉煤灰、矿渣制备的蒸压加气混凝土虽然有很多共通之处，但是因为原料存在差异，其在力学性能和制备工艺上仍有较大差别。 国内尤其是在承重加气混凝土砌块方面的应用少，在这方面的研究也比较匮乏。 加气混凝土是实现了资源最大化、性 能最优化和成本综合最佳的新型建筑材料。 厚度为 300 mm、密度等级为 500 kg/m3的蒸压加气混凝土砌块已经能够满足节能标准中墙体导热系数的要求 [33]，并具有轻质、保温隔热、防火和方便良好的可加工性，也可进行材料的粘结。 将其用于建筑内外的墙体，可减轻建筑物的自重、加快施工速度并减少综合造价。 目前，国内的加气混凝土加工厂实际加气混凝土产量占市场上的墙体制品的总量不到 百分之一 ，占新型墙体材料也仅 %。 所以作为节能、节地和利废的蒸压加气混凝土是工程建设不可或缺的，有着关阔的发展前景和市场空间。 本 试验研究的目的意义和研究内容 研究目的意义 本课题来源于导师与东营胜利油田金岛农工贸公司的委托课题。 目前国内各油田在生产和运输过程中都有伴随产生大量的油泥砂， 据有关统计显示，仅东营胜利油田每年的油泥砂产量就在十一万吨左右，油泥沙的排放已经成为危害当地环境质量的重要因素。 如果不对油泥砂加以处理而直接排放于当地，这不但会给企业带来严重的经济负担，还会对周围土地、水质和空气都会造成严重的影响。 近年来，随着社会不断发展，油气田的勘探和开采规模不断扩大，油泥砂产量也呈逐年上升的趋势。 按照国务院的《排污费征 收管理条例》 (国务院令第 369号 )规定，油泥砂不做无害化处理而直接排放于环境中将每吨征收 一千元的排污费，并且《国家清洁生产促进法》要求必须对含油污泥进行处理，解决问题的根本是能找到一种经济有效且对环境无害的处置方法。 对油泥砂进行处理的最终要求是油泥砂的减量化、资源化、无害化。 本试验拟将油泥砂用于制备加气混凝土砌块。 试验大量使用油泥砂，将油泥砂变废为宝，解决油泥砂的处理难问题，节约土地并改善环境，实现油泥砂的资源化利用，并山东理工大学硕士学位论文 第一章 绪论 8 可以为企业创造效益，为社会提供就业机会 [34]。 油泥砂制备加气混凝土砌块符合国家的产业 政策，顺应节能减排、低碳和可持续发展的社会发展大趋势， 具有不可估量的社会、环境效益及 示范推广 意义。 研究内容 针对油泥砂的基本性质以及加气混凝土的制备工艺，本次试验以油泥砂为主要原料， 在干基添加比例不低于总质量的 50 %的基础上，研究确定各组分最佳添加比例， 油泥砂制备加气混凝土砌块的主要研究内容有： 1）油泥砂的矿物组成、粒度组成和化学组成研究，比表面积、含水率和密度等一般物理性质的研究。 2）油泥砂表面性质、污染物存在形态以及其对制品性能影响的研究。 3）油泥砂制备加气混凝土的最佳工艺参数。 其中 包括水料比、石灰石膏掺量、水泥添加量、发气材料的种类与用量、搅拌时间、养护制度等。 4）油泥砂加气混凝土凝结硬化机理研究。 重点研究油泥砂加气混凝土的水化机理，对蒸压养护后的砌块进行 XRD图谱分析和 SEM图分析。 5）油泥砂制备的加气混凝土砌块后污染物的存在以及对环境的影响。 6）油泥砂加气混凝土砌块的抗压强度研究、表观密度与砌块吸水率和导热系数、干湿循环性能的关系研究、油泥砂加气混凝土冻融实验研究。 技术路线 本次试验技术路线如图 11所示，先对原材料进行化学成分分析和相关的物理化学性质分析，再 根据实验室现在条件确定试验预期制备的表观密度等级和抗压强度等级；初步确定试验工艺流程后和各组分的配合比后，进行各个参数优化试验，通过对比实验找到最佳配合比和工艺参数，找到合适的水料比、生石灰、水泥、石膏及引气剂掺量；利用最佳配合比制备出的蒸压加气混凝土砌块进行各项性能分析测试，分析油泥砂加气混凝土砌块的一些重要特性，并进行经济成本分析。 山东理工大学硕士学位论文 第一章 绪论 9 图 11 试验技术路线图 Experiment Techonical Route 原材料成分分析 原材料物化分析 确定合适的制品密度等级和强度指标 确定试验工艺流程 确定胶凝材料配合比，选择合适的添加剂 优化配合比参数 砌块相关性能测试 与分析 油泥砂加气混凝土 砌块制品 水料比 石灰石膏掺量 水泥掺量 合适的蒸压制度 铝粉掺量 实验室条件设备 经济对比分析 山东理工大学硕士学位论文 第二章 实验材料、仪器及工艺 10 第二章 实 验材料、仪器及工艺 主要实验材料 油泥砂 本次试验所用油泥砂取自与山东胜利油田东营金岛有限公司，该油泥砂经过洗砂处理后用于试验。 油泥砂取自山东胜利油田，油泥砂分离工艺如图 21。 图 21 油泥砂脱油去泥工艺流程 Technological Process of Oilcontaining Silt Deoiling and Desliming 污泥砂池内的油泥砂在泵的作用下进入洗砂 器，在洗砂器中进行离心作用后，排出的砂子排放至洗砂罐，溢流污泥水和污油返回回污泥砂池中进行油的回收，洗砂罐内加入联合站采油污水混合，开启搅拌器进行边冲洗边搅拌，混合后的砂水液提升至浓缩器进行二次清洗浓缩，浓缩罐溢流液回流污泥砂池。 浓缩罐内积砂定期排放至振动筛进行砂水分离，污水经污水泵打入联合站污水处理装置。 污泥砂池 泥砂泵 洗砂器 洗砂罐 浓缩器 振动筛 污油、水、泥 砂 山东理工大学硕士学位论文 第二章 实验材料、仪器及工艺 11 本试验所用油泥砂为经过洗砂处理过后堆放的油泥砂。 经洗砂处理后外观呈深褐色，自然含水率为 %。 对油泥砂试样进行粒度筛析，累计粒度特性曲线如图 22，试样平均粒度 d50约为 mm， 200目 含量约为 %。 含油率约为 %（测试方法参照 标准 [35]进行 ） ，其中烃类油约为 %。 实验中发现油泥砂 20目筛上产物大多数为大颗粒油团聚，含油率较高，大约为2 %，其含油率较高对制品有较大影响，故实验时进行筛除。 图2 2 累积粒度特性曲线01020304050607080901000 1筛孔尺寸/mm级别负累积产率/% Cumulative Grainsize Property Curve 对油泥砂的化学组成进行分析， 测定 方法。 得到结果见表 21。 表 21 油泥砂的化学组成 Chemical Composition of Oilcontaining Silt 成 分 Na2O K2O Al2O3 Fe2O3 MgO CaO SiO2 TiO2 烧失量 含量 /% 油泥砂中的 SiO2和 Al2O3含量较高，可与料浆中的 Ca(OH)2反应生成水化硅酸钙和水化硫铝酸钙，满足制备加气混凝土对硅铝成分的要求。 山东理工大学硕士学位论文 第二章 实验材料、仪器及工艺 12 通过对油泥 砂的 XRD测试及岩矿分析，测得油泥砂主要矿物组成为：石英 %，钠长石 %，白云石 %，赤铁矿 %，金红石 %，油泥砂的 XRD图谱如图 23。 图 23 油泥砂 XRD 图谱 XRD Map of Oilcontaining Silt 生 石灰 生石灰的主要成分为 CaO，在加气混凝土胶凝体系中，为主要的钙质材料。 生石灰的品质对加气混凝土生产的稳定性和加气混凝土成品的性能有很大影响。 生石灰在体系中与 水搅拌混合时，放出热量同时水化生成大量氢氧化钙，即生石灰的“消化”。 石灰与体系中硅质材料反应生成胶体或结晶。