·58· 工程科学学报，第41卷，第1期 生分解，与曲线在474.9℃处相对应，C2A,H在900 (2)硅酸钙板料坯的微观结构对其最终力学性 ℃时脱去羟基.发生在300~700℃之间的质量损 能有至关重要的影响，其中决定硅酸钙板最终强度 失高达8.89%，这可能是由大量的Ca(0H)2、托贝 的因素是样板内水化胶凝体的数量、形态及其相互 莫来石、碳酸钙等晶体热分解引起，因为硅酸钙板在 间的联结方式. 蒸养全过程与空气中的C02接触，导致部分中间水 (3)在水灰比为0.3的情况下，Na0H添加量为 化产物碳化形成碳酸钙，而此时的碳酸钙结晶度较 4%时对该胶凝体系水化反应起到最佳激发作用，且 差，分解温度在600~800℃之间18]，而托贝莫来石 制备的硅酸钙板具有最优力学性能.通过对硅酸钙 的分解温度在650℃附近，因此650℃附近出现的 板成品进行热重曲线分析和差示扫描量热法曲线分 较强吸热峰是由托贝莫来石和碳酸钙受热分解导致 析得到硅酸钙板具有最优力学性能的变化机理. 的，这与图8的X射线衍射图谱中尖锐的托贝莫来 (4)对硅酸钙板成品进行X射线衍射分析发现 石和碳酸钙晶相对应.746.1℃处的微弱吸热峰对 此混合凝胶体系制备的硅酸钙板属于托贝莫来石 应在热重曲线上没有明显的质量变化，这是因为此 型，板内晶体与水化胶凝体相互咬合，最终使得硅酸 温度下板内物质发生了固相反应.在915.9℃处存 钙板力学性能有很大的提升. 在一个明显的吸热峰，在热重曲线对应处质量迅速 下降，这是因为C2A,H和固相品体再次分解所致. 参考文献 [1]Hamilton A,Hall C.Physicochemical characterization of a hydrat- A一托贝莫来石 ed calcium silicate board material.Build Phys,2005,29(1):9 B一碳酸钙 C一钙矾石 [2]Lin S H,Pan C L,Hsu W T.Monotonic and cyclic loading tests D一水化铝酸钙 for cold-formed steel wall frames sheathed with calcium silicate board.Thin-Walled Struct,2014,74:49 [3] Nithyadharan M,Kalyanaraman V.Experimental study of screw connections in CFS-calcium silicate board wall panels.Thin- RcBd Walled Struct,2011,49(6):724 4] Liu X T,Wang B D.Xiao Y F.et al.Study of preparation process optimization of calcium silicate board by using JMP.New Build Mater,2015,42(1):83 10 30 40 50 60 (刘晓婷，王宝冬，肖永丰，等.粉煤灰提铝残渣制备硅酸钙 20) 板的工艺优化研究.新型建筑材料，2015,42(1)：83) 图8NaOH质量分数为4%时硅酸钙板的X射线衍射图谱 [5]Liang X R,Zhang Y Y,Xiang X,et al.Preparation of calcium Fig.8 XRD patterns of calcium silicate board containing 4%NaOH silicate board by using diatomite.China Nonmetallic Min Ind, 2014(5):15 图8为Na0H质量分数为4%时硅酸钙板的X (梁兴荣，张英英，向兴，等.硅藻土制备硅酸钙板的研究 射线衍射图谱，图中矿物成分较为复杂但特征峰尖 中国非金属矿工业导刊，2014(5)：15) 锐明显，说明样板内多种成分共存且结晶度良好，其 [6]Liang X R,Xue J,Cao H.Study of calcium silicate board pre- 中主要的几种晶相为托贝莫来石、碳酸钙以及少量 pared by phosphorus slag-phosphorus tailings.China Concr Cem 钙矾石，还存在着部分水化铝酸钙凝胶体.说明通 Prod,2016(3):87 (梁兴荣，薛俊，曹宏.磷渣-磷尾矿制备硅酸钙板的研究。混 过该胶凝体系制得的板材属托贝莫来石型硅酸钙 凝土与水泥制品，2016(3)：87) 板，板内品体与水化凝胶体互相咬合，使得板材性能 [7]Wang Y P,Tong GQ,Feng Q M.Study on calcium silicate board 得到大幅度提升.值得注意的是碳酸钙特征峰较为 reinforced with fiber brucite.New Build Mater,2003(6):8 突出，这可能是由于在水化反应进程中中间产物碳 (王玉平，章光庆，冯启明.纤维水镁石增强硅酸钙板的研 化产生，也可能是由原料带入的无效成分 究.新型建筑材料，2003(6)：8) [8]Ouyang D,Yi C.Experimental study on the preparation of fiber 4结论 calcium silicate board from kaolin seraps.Bull Chin Ceram Soci, 2013.32(10):1945 (1)在电石渣-煤基固废混合胶凝体系中将具 (欧阳东，易超.利用高岭土下脚料制备纤维硅酸钙板的实验 有火山灰活性的粉煤灰和硅灰各10%按1：1的质量 研究.硅酸盐通报，2013,32(10)：1945) [9] 比混合加入，制得了高强轻质的纯固废硅酸钙板，大 Ouyang D,Yi C.Experimental study on the preparation of fiber reinforced calcium silicate board with ceramic polished slag.Bull 大降低了硅酸钙板的生产制备成本，丰富了电石渣、 Chin Ceram Soc,2014,33(2):415 硅钙渣、硅灰等固废资源的综合利用途径 (欧阳东，易超.利用陶瓷抛光渣制备纤维增强硅酸钙板的试工程科学学报,第 41 卷,第 1 期 生分解,与曲线在 474郾 9 益处相对应,C12A7H 在 900 益时脱去羟基. 发生在 300 ~ 700 益 之间的质量损 失高达 8郾 89% ,这可能是由大量的 Ca(OH)2 、托贝 莫来石、碳酸钙等晶体热分解引起,因为硅酸钙板在 蒸养全过程与空气中的 CO2 接触,导致部分中间水 化产物碳化形成碳酸钙,而此时的碳酸钙结晶度较 差,分解温度在 600 ~ 800 益 之间[18] ,而托贝莫来石 的分解温度在 650 益 附近,因此 650 益 附近出现的 较强吸热峰是由托贝莫来石和碳酸钙受热分解导致 的,这与图 8 的 X 射线衍射图谱中尖锐的托贝莫来 石和碳酸钙晶相对应. 746郾 1 益 处的微弱吸热峰对 应在热重曲线上没有明显的质量变化,这是因为此 温度下板内物质发生了固相反应. 在 915郾 9 益 处存 在一个明显的吸热峰,在热重曲线对应处质量迅速 下降,这是因为 C12A7H 和固相晶体再次分解所致. 图 8 NaOH 质量分数为 4% 时硅酸钙板的 X 射线衍射图谱 Fig. 8 XRD patterns of calcium silicate board containing 4% NaOH 图 8 为 NaOH 质量分数为 4% 时硅酸钙板的 X 射线衍射图谱,图中矿物成分较为复杂但特征峰尖 锐明显,说明样板内多种成分共存且结晶度良好,其 中主要的几种晶相为托贝莫来石、碳酸钙以及少量 钙矾石,还存在着部分水化铝酸钙凝胶体. 说明通 过该胶凝体系制得的板材属托贝莫来石型硅酸钙 板,板内晶体与水化凝胶体互相咬合,使得板材性能 得到大幅度提升. 值得注意的是碳酸钙特征峰较为 突出,这可能是由于在水化反应进程中中间产物碳 化产生,也可能是由原料带入的无效成分. 4 结论 (1)在电石渣鄄鄄煤基固废混合胶凝体系中将具 有火山灰活性的粉煤灰和硅灰各 10% 按 1颐 1的质量 比混合加入,制得了高强轻质的纯固废硅酸钙板,大 大降低了硅酸钙板的生产制备成本,丰富了电石渣、 硅钙渣、硅灰等固废资源的综合利用途径. (2)硅酸钙板料坯的微观结构对其最终力学性 能有至关重要的影响,其中决定硅酸钙板最终强度 的因素是样板内水化胶凝体的数量、形态及其相互 间的联结方式. (3)在水灰比为 0郾 3 的情况下,NaOH 添加量为 4% 时对该胶凝体系水化反应起到最佳激发作用,且 制备的硅酸钙板具有最优力学性能. 通过对硅酸钙 板成品进行热重曲线分析和差示扫描量热法曲线分 析得到硅酸钙板具有最优力学性能的变化机理. (4)对硅酸钙板成品进行 X 射线衍射分析发现 此混合凝胶体系制备的硅酸钙板属于托贝莫来石 型,板内晶体与水化胶凝体相互咬合,最终使得硅酸 钙板力学性能有很大的提升. 参 考 文 献 [1] Hamilton A, Hall C. Physicochemical characterization of a hydrat鄄 ed calcium silicate board material. J Build Phys, 2005, 29(1): 9 [2] Lin S H, Pan C L, Hsu W T. Monotonic and cyclic loading tests for cold鄄formed steel wall frames sheathed with calcium silicate board. Thin鄄Walled Struct, 2014, 74: 49 [3] Nithyadharan M, Kalyanaraman V. Experimental study of screw connections in CFS鄄calcium silicate board wall panels. Thin鄄 Walled Struct, 2011, 49(6): 724 [4] Liu X T,Wang B D, Xiao Y F, et al. Study of preparation process optimization of calcium silicate board by using JMP. New Build Mater, 2015, 42(1): 83 (刘晓婷, 王宝冬, 肖永丰, 等. 粉煤灰提铝残渣制备硅酸钙 板的工艺优化研究. 新型建筑材料, 2015, 42(1): 83) [5] Liang X R, Zhang Y Y, Xiang X, et al. Preparation of calcium silicate board by using diatomite. China Nonmetallic Min Ind, 2014(5): 15 (梁兴荣, 张英英, 向兴, 等. 硅藻土制备硅酸钙板的研究. 中国非金属矿工业导刊, 2014(5): 15) [6] Liang X R, Xue J, Cao H. Study of calcium silicate board pre鄄 pared by phosphorus slag鄄phosphorus tailings. China Concr Cem Prod, 2016(3): 87 (梁兴荣, 薛俊, 曹宏. 磷渣鄄磷尾矿制备硅酸钙板的研究. 混 凝土与水泥制品, 2016(3): 87) [7] Wang Y P, Tong G Q, Feng Q M. Study on calcium silicate board reinforced with fiber brucite. New Build Mater, 2003(6): 8 (王玉平, 童光庆, 冯启明. 纤维水镁石增强硅酸钙板的研 究. 新型建筑材料, 2003(6): 8) [8] Ouyang D, Yi C. Experimental study on the preparation of fiber calcium silicate board from kaolin scraps. Bull Chin Ceram Soci, 2013, 32(10): 1945 (欧阳东, 易超. 利用高岭土下脚料制备纤维硅酸钙板的实验 研究. 硅酸盐通报, 2013, 32(10): 1945) [9] Ouyang D, Yi C. Experimental study on the preparation of fiber reinforced calcium silicate board with ceramic polished slag. Bull Chin Ceram Soc, 2014, 33(2): 415 (欧阳东, 易超. 利用陶瓷抛光渣制备纤维增强硅酸钙板的试 ·58·