風(fēng)化石英巖砂巖的物理和化學(xué)特征及應(yīng)用

風(fēng)化石英巖砂巖的物理和化學(xué)特征及應(yīng)用

0結(jié)構(gòu)、巖石學(xué)特性風(fēng)化石英巖是由風(fēng)化或水蝕引起的巖石碎片。它是在數(shù)千年前的巖石中形成的，并經(jīng)過風(fēng)化和數(shù)百年的積累和積累。風(fēng)化石英巖(砂巖、蘑菇石)為黃灰色,疏松多孔構(gòu)造,微鱗片變晶結(jié)構(gòu),表面具有絲絹光澤。河南省登封市及南陽、駐馬店等西部山區(qū)的地貌類型是石英巖剝蝕構(gòu)造地貌,地表存在著大量風(fēng)化石英巖剝蝕顆粒。強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)板巖呈紅色土狀,組織結(jié)構(gòu)已大部分破壞,風(fēng)化裂隙很發(fā)育,巖體破碎,含有大量的細(xì)小巖屑。由于該種巖石風(fēng)化嚴(yán)重,其強(qiáng)度較低,農(nóng)作物無法在上面生長(zhǎng),既不能作為耕地,也不能作為建筑用砂和碎石使用,給地方造成極大的資源浪費(fèi)。本文結(jié)合河南省登封市及西部山區(qū)風(fēng)化石英巖的實(shí)際情況,將風(fēng)化石英巖用于生產(chǎn)混凝土多孔磚或混凝土小型空心砌塊等新型墻體材料,來代替目前傳統(tǒng)的實(shí)心黏土磚,既達(dá)到廢棄物資源化利用的目的,又可具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。1巖化學(xué)特征的分類與物理分析1.1氧化硅、三氧化硫、氯離子含量按照GB/T14684-2001《建筑用砂》和GB/T176—1996《水泥化學(xué)分析方法》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,檢驗(yàn)的項(xiàng)目分別為:二氧化硅、氧化鐵、氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈉、堿含量、三氧化硫、氯離子含量。由表1可見,3個(gè)不同地域的風(fēng)化石英巖(砂巖)樣品化學(xué)成分相差不多,70%以上都是SiO2,SO3含量不足0.1%,為高硅、低硫風(fēng)化砂巖,且K2O+Na2O含量≤5.0%,符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14684-2001《建筑用砂》中對(duì)建筑用砂化學(xué)成分的要求,因此完全可以用作生產(chǎn)墻體材料的原材料。1.2硅質(zhì)巖石顆粒的利用由于風(fēng)化石英巖(砂巖)是千萬年前的巖石經(jīng)過長(zhǎng)期風(fēng)化剝蝕作用或水的沖蝕、溶解而形成的硅質(zhì)巖石顆粒,其粒徑大部分在0.05~4.75mm之間(含量大于50%),因此,可將其看作普通混凝土的細(xì)集料即砂。本項(xiàng)目研究按照GB/T14686-2001《建筑用砂》中的項(xiàng)目要求進(jìn)行。1.2.1進(jìn)行篩分析檢驗(yàn)本試驗(yàn)三次取得風(fēng)化石英巖(砂巖)按照GB/T14684-2001《建筑用砂》進(jìn)行篩分析檢驗(yàn)的結(jié)果見表2。由表2可見,按細(xì)度模數(shù)來分,3個(gè)風(fēng)化石英巖樣品均屬于I區(qū)粗砂范圍,且級(jí)配良好,滿足建筑用砂的要求。1.2.2風(fēng)化石英巖的物理性能考慮到風(fēng)化石英巖(砂巖)的特殊性,所以堅(jiān)固性項(xiàng)目的檢驗(yàn)分別采用了天然砂的硫酸鈉溶液法和人工砂的壓碎指標(biāo)法兩種檢驗(yàn)方法。試驗(yàn)結(jié)果見表3。由表3可見,風(fēng)化石英巖其它物理性能基本滿足GB/T14684-2001《建筑用砂》標(biāo)準(zhǔn)中Ⅲ類砂的要求,但其堅(jiān)固性(按天然砂考慮)和壓碎指標(biāo)(按人工砂考慮)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值,這說明風(fēng)化石英巖的堅(jiān)固程度比較差。對(duì)于混凝土來說,雖然細(xì)骨料對(duì)強(qiáng)度的影響沒有粗骨料那么明顯,但是,為了達(dá)到節(jié)約水泥、提高混凝土的密實(shí)度、強(qiáng)度和耐久性的目的,良好的顆粒級(jí)配、有限的有害物質(zhì)含量,尤其足夠的強(qiáng)度和堅(jiān)固性是非常必要的,由此可見,風(fēng)化石英巖不能滿足建筑用砂的使用要求,也就是說它不能作為建筑用砂(混凝土的細(xì)集料)使用。2風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚研究2.1試驗(yàn)用原材料2.1.1風(fēng)化石英巖產(chǎn)地登封,其化學(xué)性能指標(biāo)見表1。2.1.2水泥試驗(yàn)采用登封市第二水泥廠P·C32.5水泥,其技術(shù)性能見表4。2.1.3灰色粉末試驗(yàn)采用登封市熱電廠的干排Ⅲ級(jí)粉煤灰,其化學(xué)成分見表5。2.1.4本構(gòu)模型和規(guī)格試驗(yàn)采用登封產(chǎn)石灰石碎石,滿足GB/T14685-2001《建筑用卵石、碎石》標(biāo)準(zhǔn),規(guī)格為(5~10)mm單粒級(jí),表觀密度2720kg/m3,堆積密度1630kg/m3。2.1.5水自來水。2.2抗壓強(qiáng)度的影響選取下面四組配合比作為風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚的試驗(yàn)配合比,見表5。風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚力學(xué)性能按照GB/T2542-2003《砌墻磚試驗(yàn)方法》進(jìn)行檢測(cè),四種不同配合比生產(chǎn)的風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚的抗壓強(qiáng)度見表6。由表6可以看出,水泥摻量對(duì)風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚的抗壓強(qiáng)度起到?jīng)Q定性的作用,隨著水泥摻量的增加,風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚的抗壓強(qiáng)度也隨著增大。對(duì)四個(gè)不同配合比混凝土多孔磚進(jìn)行尺寸偏差測(cè)量,由表7可以看出:風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚的長(zhǎng)度、寬度、厚度均稍有偏差,但都在±1mm以內(nèi),均無缺棱掉角和裂紋。達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的優(yōu)等品(A)要求。通過以上四種配比風(fēng)化石英巖多孔磚的抗壓強(qiáng)度結(jié)果對(duì)比可知,試驗(yàn)編號(hào)3的風(fēng)化石英巖摻量為67%,水泥摻量?jī)H為13%,其強(qiáng)度達(dá)到了JC943-2004《混凝土多孔磚》規(guī)定MU15等級(jí)的要求。3標(biāo)煤/東南角算算風(fēng)化石英巖多孔磚具有很好的社會(huì)效益。風(fēng)化石英巖混凝土多孔磚不需焙燒,節(jié)約燃料資源,按焙燒6000萬塊標(biāo)磚熱耗1噸標(biāo)煤/萬塊來算,每年可為國(guó)家節(jié)約標(biāo)煤6000t。新型墻體材料的研究和應(yīng)用已經(jīng)引起很多國(guó)家的重視,它在節(jié)約資源、能源,尤其是對(duì)環(huán)