節能環保地熱磚特性探新范文

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試驗研究結果與分析

（1）強度

對于抗壓強度，由表1和圖1可以看出：（1～4）組試驗隨著氧化鎂、氯化鎂摻量的變化，7d、28d抗壓強度增加比較明顯；（4～9）組試驗隨著氧化鎂、氯化鎂摻量的變化，7d、28d抗壓強度依然在提高，其中第9組試驗7d、28d抗壓強度分別達到20.7MPa、28.4MPa。對于抗折強度由表1和圖2可以看出：（1～4）組試驗隨著氧化鎂、氯化鎂摻量的變化，7d、28d抗折強度增加比較明顯；（4～9）組試驗隨著氧化鎂、氯化鎂摻量的變化，7d抗折強度緩慢增加,28d抗折強度變化不明顯。第9組試驗抗折強度最大，7d、28d抗折強度分別達到3.5MPa、5.9MPa。保溫地熱磚原材料中含有氧化鎂、氯化鎂，能形成氯氧鎂水泥，它是一種氣硬性膠凝材料，水化硬化反應的機理主要生成物為:5.1.8相:5Mg(OH)2.MgCl2.8H2O；3.1.8相:3Mg(OH)2.MgCl2.8H2O。其他生成物有Mg(OH)2、未反應的MgO、MgCl2等。5.1.8相與3.1.8相這兩種相中，晶體形態主要為針狀、長株狀，可彼此交義連接成網狀結構，從而保溫地熱磚有很高的強度。硬化強度主要來源5.1.8相，隨著水化硬化速度的加快，又加速了放熱量，硬化速度和放熱量及放熱速率形成相互促進的局面，制品強度很快發揮出來，這說明了地熱磚早期強度高的特點。氯氧鎂水泥堿度較低(pH值=9～10)，對纖維腐蝕性小，它與無機維或有機植物纖維能很好地粘接，強度高，成型加工方便，這一特點，能使得植物纖維1、植物纖維2在氯氧鎂水泥中得到很好的應用。

保溫地熱磚原材料中摻入了摻合料3，摻合料3主要成分為SiO2和A12O3，其中的活性成分能與Mg(OH)2作用，生成耐水性較強的物質，填充在主要水化產物骨架中；作為超細填料也可增加氯氧鎂水泥的密實性，因為活性摻合料3是穩定5•1•8相的重要第三組份，所加入的陽離子或陰離子團參與了5•1•8相的晶體結構，參與方式一種是填充到5•1•8晶體的空穴中,另外取代了5•1•8晶體中的某種組份，但并不影響5•1•8相的整個化學結構，所以摻合料3的摻入有利于提高保溫地熱磚的后期強度。

（2）導熱系數與密度

導熱系數與材料的組成結構、密度、含水率、溫度等因素有關。密度是影響材料導熱系數的重要因素之一，密度的大小取決于孔隙率。非晶體結構、密度較低的材料，導熱系數較小；材料的含水率、溫度較低時，導熱系數較小。由圖3可知，（1～12）組試驗，密度在1.28kg/m3～1.45kg/m3之間，密度相對比較穩定，其中第9組試驗的密度為1.33kg/m3；導熱系數在（0.35～0.54）W/(m•K)之間，（1～9）實驗導熱系數逐漸減少，第9組試驗導熱系數最小為0.36W/(m•K)。導熱系數低有利于材料的保溫性能。本試驗在氯氧鎂水泥中使用農作物植物纖維1、植物纖維2，既利用了農作物廢料，又達到了節約能源的目的。這些天然的植物纖維，是由單個纖維細胞通過中間夾層膠結在一起的，這中間夾層主要為半纖維素和木素以及低聚糖等，它們在水泥料漿的堿性環境中會降解浸出大量的單糖、低聚糖、木素等，會產生緩凝作用。由于植物纖維的存在，使在攪拌過程中引入到料漿水中的空氣大氣泡被大量的纖維分割成小氣泡，從而減小平均孔徑的大??；另一方面則是由于纖維在料漿中的亂向分布，并且纖維摻入量大，對料漿起到了良好的支撐作用，防止了料漿坍塌現象的出現。而且天然植物纖維的吸水率很強，減少水分對導熱系數的影響。植物纖維通過改變保溫地熱磚中的孔隙率，從而影響保溫地熱磚的密度、導熱系數。

放射性

居民所接受的放射性輻射劑量，約40%來自建筑材料，30%來自天然放射性和宇宙射線，另外的30%來自X射線診斷及其他射線波。顯然，建筑材料占有比重比較大。建筑材料放射性主要來源于U-238、Ra-226、Th-232、K-40等4種放射性核素。由于238U衰變到226Ra發射的Υ射線強度很低，可不予考慮，實際工作中僅考慮后3種核素的作用。建筑材料中天然放射性核素對人體的影響，分為外照射和內照射2種方式。外照射主要來自226Ra及其子體、232Th及其子體、40K發射的各種能量的Υ射線，它是通過建筑物施加于人體的，其照射率主要取決于建筑材料中放射性的比活度。本試驗按照《建筑材料放射性衛生防護標準》（GB6566-2010）進行測試，試驗結果見圖4。

有圖4可知，內照射指數和外照射指數都小于1，符合國家標準，內照射指數在0.35～0.40之間，外照射指數都在0.58～0.66之間，都比較穩定，其中第9組試驗內照射。本試驗原材料中加入了硅藻土，硅藻土呈現形態各異的各種藻類形狀，單個藻體大小從幾微米到幾十微米不等，內外表面分布著眾多納米級微孔，這是硅藻土區別于其他非金屬礦物的基本物理特征，如圖5、圖6所示。硅藻土的特點：硅藻土的主要成分為二氧化硅，有較高的惰性和不溶解性，化學性能非常穩定；多孔、密度低、比表面積大；無毒無味；具有一定的吸附性能，硅藻土這些特點使其具有吸附和去除放射性物質的特性。（4）正交設計極差分析極差分析中極差越大，表明該因素對測定指標的影響越大。正交設計4組試驗數據和配合比見表1、圖1、圖2、圖3、圖4，現在對正交設計試驗結果做極差分析，見表2。

●由表2可知，對于7d、28d抗折強度和內照射指數，試驗數據的極差值大小順序為：氯化鎂-植物纖維2-摻合料3。說明氯化鎂對7d、28d抗折強度和內照射指數影響最大，植物纖維2次之，摻合料3最小。由表1中（1-12）組試驗氧化鎂摻量一定，氯化鎂不斷減少，當氯化鎂摻量為40%時，抗折強度和內照射指數出現波峰，此時性能最好，這與對比試驗結論相一致。表2正交設計數據處理

●由表2同樣可知，氯化鎂對外照射指數影響最大，摻合料3次之，植物纖維2最小。

●由表2同樣可知，植物纖維2對密度、導熱系數影響最大，氯化鎂次之，摻合料3最小。植物纖維2對密度、導熱系數影響最大，這說明植物纖維2在地熱磚中起到輕質和保溫的作用。結合密度和導熱系數，植物纖維2最佳摻量為6%，這與對比試驗結論相一致。

●由表2同樣可知，植物纖維2對7d抗壓強度影響最大，摻合料3次之，氯化鎂最小。

●由表2同樣可知，摻合料3對28d抗壓強度影響最大，氯化鎂次之，植物纖維2最小。摻合料3對28d抗壓強度影響比較大，說明它能提高地熱磚后期強度，與前文對比試驗結論相同，所以當摻合料3摻量為6%時最佳。

結論

(1)節能環保保溫地熱磚最佳配合比為氧化鎂：氯化鎂：摻合料1：摻合料2：植物纖維1：植物纖維2：摻合料3：硅藻土=30:40:10:2:1:6:6:5；

(2)抗壓強度28.4MPa，抗折強度5.9MPa；(3)密度為133g/cm3，導熱系數0.36W/（m•k）；(4)內照射指數0.66，外照射指數0.38，放射性指標都小于國家標準值1。

作者：譚輝孫莉安李軼單位：吉林省產品質量監督檢驗院