节能环保地热砖特性探新范文

试验研究结果与分析

（1）强度

对于抗压强度，由表1和图1可以看出：（1～4）组试验随着氧化镁、氯化镁掺量的变化，7d、28d抗压强度增加比较明显；（4～9）组试验随着氧化镁、氯化镁掺量的变化，7d、28d抗压强度依然在提高，其中第9组试验7d、28d抗压强度分别达到20.7MPa、28.4MPa。对于抗折强度由表1和图2可以看出：（1～4）组试验随着氧化镁、氯化镁掺量的变化，7d、28d抗折强度增加比较明显；（4～9）组试验随着氧化镁、氯化镁掺量的变化，7d抗折强度缓慢增加,28d抗折强度变化不明显。第9组试验抗折强度最大，7d、28d抗折强度分别达到3.5MPa、5.9MPa。保温地热砖原材料中含有氧化镁、氯化镁，能形成氯氧镁水泥，它是一种气硬性胶凝材料，水化硬化反应的机理主要生成物为: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、未反应的MgO、MgCl2等。5.1.8相与3.1.8相这两种相中，晶体形态主要为针状、长株状，可彼此交义连接成网状结构，从而保温地热砖有很高的强度。硬化强度主要来源5.1.8相，随着水化硬化速度的加快，又加速了放热量，硬化速度和放热量及放热速率形成相互促进的局面，制品强度很快发挥出来，这说明了地热砖早期强度高的特点。氯氧镁水泥碱度较低(pH值=9～10)，对纤维腐蚀性小，它与无机维或有机植物纤维能很好地粘接，强度高，成型加工方便，这一特点，能使得植物纤维1、植物纤维2在氯氧镁水泥中得到很好的应用。

保温地热砖原材料中掺入了掺合料3，掺合料3主要成分为SiO2和A12O3，其中的活性成分能与Mg(OH)2作用，生成耐水性较强的物质，填充在主要水化产物骨架中；作为超细填料也可增加氯氧镁水泥的密实性，因为活性掺合料3是稳定5•1•8相的重要第三组份，所加入的阳离子或阴离子团参与了5•1•8相的晶体结构，参与方式一种是填充到5•1•8晶体的空穴中,另外取代了5•1•8晶体中的某种组份，但并不影响5•1•8相的整个化学结构，所以掺合料3的掺入有利于提高保温地热砖的后期强度。

（2）导热系数与密度

导热系数与材料的组成结构、密度、含水率、温度等因素有关。密度是影响材料导热系数的重要因素之一，密度的大小取决于孔隙率。非晶体结构、密度较低的材料，导热系数较小；材料的含水率、温度较低时，导热系数较小。由图3可知，（1～12）组试验，密度在1.28kg/m3～1.45kg/m3之间，密度相对比较稳定，其中第9组试验的密度为1.33kg/m3；导热系数在（0.35～0.54）W/(m•K)之间，（1～9）实验导热系数逐渐减少，第9组试验导热系数最小为0.36W/(m•K)。导热系数低有利于材料的保温性能。本试验在氯氧镁水泥中使用农作物植物纤维1、植物纤维2，既利用了农作物废料，又达到了节约能源的目的。这些天然的植物纤维，是由单个纤维细胞通过中间夹层胶结在一起的，这中间夹层主要为半纤维素和木素以及低聚糖等，它们在水泥料浆的碱性环境中会降解浸出大量的单糖、低聚糖、木素等，会产生缓凝作用。由于植物纤维的存在，使在搅拌过程中引入到料浆水中的空气大气泡被大量的纤维分割成小气泡，从而减小平均孔径的大小；另一方面则是由于纤维在料浆中的乱向分布，并且纤维掺入量大，对料浆起到了良好的支撑作用，防止了料浆坍塌现象的出现。而且天然植物纤维的吸水率很强，减少水分对导热系数的影响。植物纤维通过改变保温地热砖中的孔隙率，从而影响保温地热砖的密度、导热系数。

放射性

居民所接受的放射性辐射剂量，约40%来自建筑材料，30%来自天然放射性和宇宙射线，另外的30%来自X射线诊断及其他射线波。显然，建筑材料占有比重比较大。建筑材料放射性主要来源于U-238、Ra-226、Th-232、K-40等4种放射性核素。由于238U衰变到226Ra发射的Υ射线强度很低，可不予考虑，实际工作中仅考虑后3种核素的作用。建筑材料中天然放射性核素对人体的影响，分为外照射和内照射2种方式。外照射主要来自226Ra及其子体、232Th及其子体、40K发射的各种能量的Υ射线，它是通过建筑物施加于人体的，其照射率主要取决于建筑材料中放射性的比活度。本试验按照《建筑材料放射性卫生防护标准》（GB6566-2010）进行测试，试验结果见图4。

有图4可知，内照射指数和外照射指数都小于1，符合国家标准，内照射指数在0.35～0.40之间，外照射指数都在0.58～0.66之间，都比较稳定，其中第9组试验内照射。本试验原材料中加入了硅藻土，硅藻土呈现形态各异的各种藻类形状，单个藻体大小从几微米到几十微米不等，内外表面分布着众多纳米级微孔，这是硅藻土区别于其他非金属矿物的基本物理特征，如图5、图6所示。硅藻土的特点：硅藻土的主要成分为二氧化硅，有较高的惰性和不溶解性，化学性能非常稳定；多孔、密度低、比表面积大；无毒无味；具有一定的吸附性能，硅藻土这些特点使其具有吸附和去除放射性物质的特性。（4）正交设计极差分析极差分析中极差越大，表明该因素对测定指标的影响越大。正交设计4组试验数据和配合比见表1、图1、图2、图3、图4，现在对正交设计试验结果做极差分析，见表2。

●由表2可知，对于7d、28d抗折强度和内照射指数，试验数据的极差值大小顺序为：氯化镁-植物纤维2-掺合料3。说明氯化镁对7d、28d抗折强度和内照射指数影响最大，植物纤维2次之，掺合料3最小。由表1中（1-12）组试验氧化镁掺量一定，氯化镁不断减少，当氯化镁掺量为40%时，抗折强度和内照射指数出现波峰，此时性能最好，这与对比试验结论相一致。表2正交设计数据处理

●由表2同样可知，氯化镁对外照射指数影响最大，掺合料3次之，植物纤维2最小。

●由表2同样可知，植物纤维2对密度、导热系数影响最大，氯化镁次之，掺合料3最小。植物纤维2对密度、导热系数影响最大，这说明植物纤维2在地热砖中起到轻质和保温的作用。结合密度和导热系数，植物纤维2最佳掺量为6%，这与对比试验结论相一致。

●由表2同样可知，植物纤维2对7d抗压强度影响最大，掺合料3次之，氯化镁最小。

●由表2同样可知，掺合料3对28d抗压强度影响最大，氯化镁次之，植物纤维2最小。掺合料3对28d抗压强度影响比较大，说明它能提高地热砖后期强度，与前文对比试验结论相同，所以当掺合料3掺量为6%时最佳。

结论

(1)节能环保保温地热砖最佳配合比为氧化镁：氯化镁：掺合料1：掺合料2：植物纤维1：植物纤维2：掺合料3：硅藻土=30:40:10:2:1:6:6:5；

(2)抗压强度28.4MPa，抗折强度5.9MPa；(3)密度为133g/cm3，导热系数0.36W/（m•k）；(4)内照射指数0.66，外照射指数0.38，放射性指标都小于国家标准值1。

作者：谭辉孙莉安李轶单位：吉林省产品质量监督检验院