硅藻土对保温砂浆性能的影响*

肖力光 孙冬帅

(吉林建筑大学材料科学与工程学院，长春 130118)

0 引言

硅藻土是由单细胞植物硅藻的残骸沉积而成的一种生物沉积岩，表面存在大量有序排列的微孔，其主要成分为 SiO2，同时含有少量的 Al2O3，Fe2O3，CaO，MgO，K2O，Na2O，P2O5和有机质．具有密度小、比表面积大、吸附性强、耐酸、耐碱、隔声隔热、绝缘等优异性能［1-3］，目前主要应用于工业、农业、食品、化工、建筑等多个领域［4-9］．硅藻土主要分布在中国、美国、丹麦等国家，在我国硅藻土不仅储量丰富且分布广泛，东北及华东地区都存在大量的硅藻土矿，但我国的优质硅藻土并不多，大部分硅藻土为含杂质较多的废弃二三级土，不能直接应用．将废弃二三级硅藻土煅烧后使其具有良好的化学活性和较高的表面能，以及微集料和微孔效应，加入保温砂浆中可取代部分水泥，并同时提高保温砂浆的工作性能和保温性能．

1 主要原料

水泥∶425级普通硅酸盐水泥;硅藻土:采用吉林长白地区二三级硅藻土;玻化微珠∶堆积密度平均为110kg/m3，导热系数为0．044 8W/(m·k);膨胀珍珠岩∶堆积密度平均为83kg/m3，导热系数为0．047 0W/(m·k);可再分散乳胶粉;HPMC100000S羟丙基甲基纤维素;聚羧酸系高效减水剂;长度为15mm的单丝聚丙烯纤维．

2 实验结果与讨论

2．1 硅藻土的活化处理

本实验采用培烧法对硅藻土进行活化处理，煅烧温度与烧失量的关系如表1所示．

表1 煅烧温度对硅藻土烧失量的影响

图1和图2分别为二三级硅藻土原土和煅烧温度为650℃时二三级硅藻土XRD图像．硅藻土原土的XRD图谱中，峰值成分主要为无水高岭土及斜方钙沸石，氧化硅含量较低，而经过650℃煅烧的硅藻土XRD图像中，衍射峰主要矿物组成成分为氧化硅，进一步证明了通过煅烧可以有效的去除硅藻土中的杂质，提高硅藻土的纯度及其水化活性．按照国标GB2847-81的试验方法测试硅藻土的活性，结果表明，煅烧后的硅藻土符合国家对矿物掺合料的使用要求，具有较高的活性．

图1 硅藻土原土XRD图谱

图2 经650℃煅烧后硅藻土XRD图谱

2．2 硅藻土的不同煅烧温度对保温砂浆力学性能的影响

将不同温度下煅烧的硅藻土等质量取代20%的水泥，加入保温砂浆中，测得其抗压强度如图3所示．由试验结果可以得出，保温砂浆的抗压强度随硅藻土煅烧温度的升高而增大:煅烧温度达到850℃时，抗压强度达到最大值1．41MPa．保温砂浆的抗折强度如图4所示，随着硅藻土煅烧温度的升高，抗折强度逐渐增大，煅烧温度达到850℃时，抗折强度达到最大值0．7MPa．这是因为硅藻土煅烧温度较低时，硅藻土内有机物质没能充分燃烧，含有大量的杂质，随着煅烧温度的升高，硅藻土中二氧化硅的含量增高，硅藻土的水化活性提高，因此保温砂浆强度提高．

图3 硅藻土煅烧温度对保温砂浆抗压强度的影响

图4 硅藻土煅烧温度对保温砂浆抗折强度的影响

2．3 经煅烧活化后硅藻土的掺量对保温砂浆强度的影响

本实验研究了经煅烧活化后的硅藻土掺量对保温砂浆抗压强度和抗折强度的影响．选用煅烧温度为650℃的硅藻土，不同比例等质量取代水泥，加入保温砂浆中，实验结果见图5、图6．由图5可知，加入适量经煅烧活化后的硅藻土，可以提高保温砂浆的抗压强度．硅藻土掺量为20%时，抗压强度达到最大值为1．44MPa，与不掺硅藻土单独使用水泥相比，抗压强度提高了25%．当硅藻土掺量超过30%时，抗压强度下降，掺量为50%时，抗压强度降至0．55MPa，与不掺硅藻土的水泥砂浆相比，下降了52%，但仍满足国标GB-T 20473-2006对保温砂浆抗压强度的要求．图6表示经煅烧活化后的硅藻土掺量与保温砂浆抗折强度的关系曲线，硅藻土掺量为20%时，达到最大值，与不掺硅藻土的水泥保温砂浆相比，抗折强度提高了18%，硅藻土掺量超过30%时，保温砂浆的抗折强度强度低于不掺硅藻土的砂浆强度，硅藻土掺量为50%时，砂浆抗折强度降至0．5MPa，与不掺硅藻土的保温砂浆相比，砂浆抗折强度降低了12%．

图5 硅藻土掺量对保温砂浆抗压强度的影响

图6 硅藻土掺量对保温砂浆抗折强度的影响

图7 硅藻土掺量对保温砂浆导热系数的影响

2．4 经煅烧活化后硅藻土掺量对保温砂浆热工性能的影响

如图7所示，经煅烧活化后硅藻土可显著降低保温砂浆的导热系数．随着硅藻土掺量的增加，保温砂浆导热系数明显降低，硅藻土掺量为20%时，保温砂浆导热系数最低，为0．078 0W/(m·k)，与不掺硅藻土的保温砂浆相比导热系数下降了42%;硅藻土掺量为50%时，保温砂浆导热系数为0．092 3W/(m·k)，与不加硅藻土的保温砂浆相比导热系数降低了31%．

3 结论

(1)在450℃ ～850℃范围内，硅藻土的烧失量及水化活性随煅烧温度的升高而增大;

(2)经煅烧活化后的硅藻土等质量取代20%水泥时，可以提高保温砂浆的抗压强度，在450℃ ～850℃范围内，煅烧温度越高，保温砂浆的抗压强度提高越大;

(3)经煅烧活化后的硅藻土可作为保温砂浆高性能掺合料取代部分水泥，适当的的硅藻土掺量可以在提高保温砂浆的抗压、抗折强度的同时，降低保温砂浆的导热系数．

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