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废弃大理石粉在粘结砂浆中的应用研究

^a土耳其阿菲永卡拉希萨尔的阿夫扬·科卡特佩大学采矿工程系

^b土耳其阿菲永卡拉希萨尔的阿夫扬·科卡特佩大学土木工程系

主要内容：

·大理石采石场和生产设施产生的大理石废料部分可重复使用。

·将大理石粉残渣掺入水泥砂浆中是可行的。

·在水泥砂浆中掺杂40%的大理石粉是可以满足的。

·掺入大理石粉的粘结砂浆的所有试验结果均在允许范围内。

文章信息：

文章时间：

2017年6月9号日收到

2017年8月2日收到的订正表格

2017年8月4日接受

2017年8月17日发表

关键词：废弃大理石粉；建筑化学品；粘合剂；隔热材料

摘要：在本研究中，研究了不同比例下的大理石粉(MP)添加剂的可用性。白云石，是绝缘板粘合砂浆中的原料。大理石废粉的研究了湿度、化学结构和粒径。然后，压缩-拉伸-弯曲。强度，吸水，初始设置时间，以及在粘结砂浆上的流动测试。添加剂进行。结果表明，大理石废粉的湿度低于1%，粒径 710 mm和125mm比粗白云石多。作为测试的结果，确定这些值是按照相关的EN标准获得的。根据对XRD的研究结果，超过了碳酸钙与灰岩粉比的比值。并对白云石粉的使用进行了经济研究，并得出结论。更有利于进行成本计算。

本文研究了不同配比的大理石粉(MP)添加剂替代以白云石为原料的保温板粘结砂浆的有效性。研究了大理石废渣的湿度、化学结构和粒度。然后，进行了抗压强度、吸水率、初凝时间和流动扩展试验。结果表明，大理石废粉的湿度低于1%，粒径大于710 mm和小于125mm比白云石原料的数目要多。作为试验的结果，确定这些数值是按照有关EN标准得出的。根据对XRD结果分析可知，大理石粉中的碳酸钙和六方硅钙石的比例均超过了石英砂中的比例。并对白云石粉的使用进行了经济研究，并且从研究结果中可以得出结论，对白云石进行成本计算更加有利。

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引言

大理石采石场和生产设施产生的大理石废料部分可重复使用，其中很大一部分是在周围地区处置的。为了重新评估工业中不同规模的废物，因此进行了大量的科学研究^【1-4】。我们知道在大理石工厂加工的大理石大约有30%会成为生产废料。这在土耳其造成了大量的浪费，因此这将会对经济作出巨大的贡献。在世界上和文献中的一些应用中，大理石废料在许多部门，如陶瓷、水泥、油漆、玻璃和建筑材料中已经得到估价。而可以使用这种大理石粉末的领域之一是建筑材料部门^【5-13】。

大理石废弃物堆积区是大理石加工设施集中的地区，由于环境问题而引起的反应，并且破坏了社会的自然美。在从采石场开采大理石和在工厂加工大理石块过程中产生的所有小大理石碎片和粉末都被视为大理石废料^【14】。大理石废料按其产生的地点可以分为采石场废料和工厂产生的废料。根据它们的大小，它们被称为未成形块，碎石(在采石场)，碎板和锯末(在加工厂）^【2】。设施中加工的玻璃球所产生的粉尘和沙尘约占加工大理石的30%。大理石沙石废料可以使用在不同的工业地区，如果是使用大理石沙石废料而不是替代物的话，那么成本将会更便宜^【15,16】。粉尘作为大理石工厂的一种生产废弃物，一般是不进行再利用，并且会造成填埋场的成本降低，土地的替代用途减少等问题。由于一些技术革新，人口和城市化以及生活质量的增加会导致工业、矿物、家庭和农业地区产生的固体废物数量和种类增加^【17】。在开发替代新材料或作为原材料时使用工业废物将保护环境并保持低成本^【13-18】。

在大理石块的提取和块体的加工过程中，产生了两种类型的废弃物，一种是粉尘形式，另一种是废料中的大石头。这些废料在环境中造成各种负面影响。通过将巨石和粉尘废物视为各种形式的原材料来源，可以将其转化为具有经济附加值的材料。在许多地区都有对粉尘、大理石残留物的评价研究^【19,20】。其中之一就是建筑行业的粘合材料。外保温隔热系统是一个复杂的多层体系，每一层都表现出不同的性能，在每层之间存在着半弹性键。影响原因主要是由一些环境因素引起的，如雨、太阳、风等因素对整个系统的影响。因此，整个系统会产生反应。为了获得良好的系统性能，在粘合覆层系统的设计过程中，必须分析外部或静态载荷和材料性能^【21】。一种建筑材料，用作绝缘罩，用作粘合板，如挤塑聚苯乙烯(XPS)、聚苯乙烯聚苯乙烯(EPS)和岩棉(RW)等^【22】。为了设置水泥板，主要由水泥、白云石和化学剂组成的聚合物改性砂浆已经被广泛使用了，与传统砂浆相比，其主要优点是提高了材料的工作性、保水性、力学性能、粘结强度、柔韧性和疏水性^【23,24】。

一些研究人员，Azevedo等人研究了不同矿物掺合料或不同化学外加剂对粘结砂浆性能的影响^【25】。研究了玻璃抛光废水处理厂的废水在部分置换水泥和细骨料的粘结砂浆中的应用，并对其流变性能进行了测试。Petit等人发现，用废玻璃制成的胶泥需要大量的负载才能分散质量，而且在使用过程中效果很差^【26】。并且研究了配方参数对柔顺性瓷砖胶粘剂砂浆粘接性能的影响。实验结果表明，各组分的相对浓度对砂浆的粘接性能有影响。Petit和Wirquin^【27】在水泥基瓷砖粘合剂砂浆中使用纤维素醚。Winnefeld等人的研究结果表明，乳胶粉与纤维素醚的选择比对鲜态和硬化态的最终使用值都有很大的影响^【28】。通过测定不同养护条件下复合试件的长度变化，研究了瓷砖用粘结砂浆的耐久性性能。他们观察到，由于润湿和干燥的事件而引起的变形受到硬质瓷砖的抑制。应力特别是在瓷砖的边缘处产生应力，这可能导致瓷砖与砂浆界面出现微裂纹，导致粘结强度下降。Almeida和Sichieri^【24】使用硅粉在聚合物改性粘合剂砂浆。硅粉和乳胶的加入降低了空隙率，提高了水合物的含量。Modolo等人认为这是由于火山灰反应和乳胶效应所致，所以砂浆与瓷质砖的粘结性得到改善^【29】。主要研究了在水泥胶粘剂砂浆中作为替代骨料的替代骨料的底床灰分潜力，通过用底床灰分取代等质量的商业砂的比例分别为25%、50%和100%。研究结果表明，用底灰代替粗砂，可减少配方对用水量的影响。Hwang等人添加底灰替代常规砂，提高了配方的抗拉强度^【30】。研究了聚合物水泥改性剂对聚合物改性和再生人造大理石废料、细集料混凝砂浆力学性能和物理性能的影响。邵杰等人的结果表明，随着人造大理石废料置换率的增加，其抗折强度和抗压强度均有所下降^【31】。研究了钢渣、铁尾矿和粉煤灰作为骨料在粘结砂浆中的应用。考虑了水泥-集料比、聚合物-水泥比、消泡剂-水泥比对砂浆性能的影响。与普通水泥砂浆相比，聚合物改性防水砂浆的力学强度和抗渗压力均有较大提高。此外，还报道了利用铁尾矿、钢渣和粉煤灰在河流中使用可降低砂产品成本的方法。

矿粉、水泥和聚合物乳液的正确组合可能会使这三种外加剂产生协同作用，从而使建筑材料具有良好的应用性能。因此，本研究的主要目的是将白云石骨料用废弃的大理石粉代替在粘结砂浆中，并根据有关标准的要求确定合适的配比。此外，还对添加保温板砂浆的大理石粉和白云石原料的使用成本进行了分析，以确定使用大理石粉或白云石原料是否经济。

原材料和方法

2.1、原材料

2.1.1、水泥

在本研究中，CEM I 42.5R的硅酸盐水泥被用作粘合剂，比重为3.07g/cm3。化学性质如表1所示。

2.1.2、大理石粉（MP）

为了能在实验中使用，“大理石粉”是从Afyonkarahisar/Iscehisar地区的一种单一类型破碎机中的粉碎的大理石块中以粉末状形式提供。大理石粉的比重为2.72g/cm3，化学成分和颗粒分布分别见表1和表2。

2.1.3、白云石

实验采用了从Eskisehir/SivriHisar地区获得的200~700 mm白云石原料。按莫氏硬度计，其比重为2.86 g/cm3，硬度为3.5~4。化学成分和晶粒分布分别见表1和表2。

2.1.4、化学品

在本研究中，使用了多种化学物质。这些是纤维素、聚合物和淀粉，它们是粉末状的，最大的晶粒尺寸为90微米。由于该公司提供的材料具有保密性原则，无法提供这些材料性能的详细信息。

表1 白云石和大理石粉（MP）的化学分析结果

表2 大理石粉和白云石的筛结果

2.2、混合物的制备

本研究以大理石粉作为保温板的粘结材料，通过用白云石置换砂浆组分，实现了大理石粉的应用。在制备胶粘砂浆时，将水泥、白云石、

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