硅酸盐建材制品中废渣掺量的检验方法

摘要：本文根据硅酸盐建材制品生产工艺、原材料种类及特点，依据相关国家标准，检验分析了建材制品及原材料的组份，计算出材料组成比例及废渣掺量，为国家资源综合利用硅酸盐建材制品的废渣掺量检验提供了方法。

0  概述

    近几年来，在国家政策引导和扶持下，我国资源综合利用规模不断扩大、利用领域逐步拓宽、技术水平日益提高，产业化进程不断加快，对缓解资源约束和环境压力，促进经济社会可持续发展发挥了重要作用。国家相继出台了一系列鼓励资源综合利用的政策，尤其是税收减免优惠政策，极大调动了企业开展资源综合利用的积极性。

    在建材领域，工业废渣在建筑材料中的应用，特别是硅酸盐建材制品中，改善了传统建材工业的高消耗状况，节约了资源，同时由于建材的大量使用可大量消耗固体废物，化害为利、变废为宝，取得了显著的经济效益和社会效益。在大力推进资源综合利用在建材领域广泛发展的同时，如何检验工业废渣在建材产品中的掺入量，保证国家税收优惠政策的合理落实，是十分重要的问题。

    本文以轻集料混凝土小型空心砌块、预拌混凝土、预拌砂浆、混凝土路面砖等硅酸盐建材制品为例，提出了硅酸盐建材制品中废渣掺量的检验方法，供参考。

1  硅酸盐建材制品材料的抽样

1.1  成品

    成品材料应从生产企业的产品库房或成品堆场中标记合格的产品抽取受检产品样品，抽样方法应采用随机抽样法，抽取的样品应具有代表性。具体产品抽样原则应执行相关产品标准的规定。

1.2  原材料

    抽取废渣掺加量检验用的原材料样品与半成品或成品的原材料组成应确保一致，应当在一个完整的生产过程中抽取检验用样品，原材料在投入料仓前抽取，并随机抽取用该原料制成的半成品或成品。

    取样方法按GB/T2007.1进行。试样应具有代表性和均匀性。所抽取的原材料应从不少于10个不同部位抽取，总量不少于10kg。取得样品需进行破碎，制成全部通过5mm方孔筛的细粒，充分混匀后，采用四分法或缩分器将试样缩减至不少于1kg，装入塑料袋中，标注样品名称后密封待检。

2  制品及原材料的化学成分检验

    在检验过程及废渣掺量的计算时，各种材料均以干燥基状态进行。干燥基指去掉全部吸附水分的物质成分。使用干燥基表达废渣的掺入比例，可以更合理、更明确的表示参与产品生成反应过程的真实质量。

    原材料的化学成分检验宜按照相关的材料化学分析方法进行，也可以采用X射线荧光分析方法测定，或其它能够达到相同测量精度的方法进行检验。

    水泥按GB/T176进行检验。　

    炉渣、粉煤灰等硅质原料的化学分析宜按JC/T874检验。　

    铁矿选矿废渣、废石等铁质原料的化学分析宜按JC/T850检验。　

    石灰石类按 GB/T5762检验。　

    石膏类按 GB/T5484检验。　

    粘土类按 GB/T16399检验。　

    成品按JC/T1060检验。

3  制品或坯体中废渣掺量的计算公式

    根据成分质量守恒原理及以上各化学成分的分析结果，列方程组，求解制品或坯体中的各组分掺量。计算公式如下：

    设原材料由n种组分组成，则：

D₁+D₂+……+D_n-1+D_n=100%                     （1）
D₁Ca₁+ D₂Ca₂+……+ D_n-1Ca_n-1+ D_nCa_n=100%×C_a    （2）
D₁Si₁+ D₂Si₂+……+ D_n-1Si_n-1+ D_nSi_n=100%×Si       （3）
D₁Al₁+ D₂Al₂+……+ D_n-1Al_n-1+ D_nAl_n=100%×Al     （4）
D₁F₁+ D₂F₂+……+ D_n-1F_n-1+ D_nF_n=100%×F         （5）
D₁L₁+ D₂L₂+……+ D_n-1L_n-1+ D_nL_n=100%×L         （6）

    式中：

D₁、D₂……D_n-1、D_n——生料中第1组分、第2组分、……第n-1组分和第n组分掺加量，%；

Ca、Si、Al、F、L——生料中CaO、SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃和烧失量的质量百分数，%；

Ca₁、Si₁、Al₁、F₁、L₁——第1组分中CaO、SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃和烧失量的质量百分数，%；

Ca₂、Si₂、Al₂、F₂、L₂——第2组分中CaO、SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃和烧失量的质量百分数，%；

……

Ca_n-1、Si_n-1、Al_n-1、F_n-1、L_n-1——第n-1组分中CaO、SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃和烧失量的质量百分数，%；

Can、Sin、Aln、Fn、Ln——第n组分中CaO、SiO₂、Fe₂O3、Al₂O₃和烧失量的质量百分数，%；

如原材料中组分较多，按上述方程数量无法满足要求，可增加测试SO₃、MgO等物质含量，建立方程组，求得掺量。

4  废渣掺量检验

4.1  轻集料混凝土小型空心砌块

    某企业生产的轻集料混凝土小型空心砌块，原材料为32.5级矿渣硅酸盐水泥和炉渣，按标准规定进行取样，检验结果如下：

通过化学分析测定其各组分，见表1。

表1  砌块材料化学分析

材料名称	CaO	SiO2
水泥（%）	64.50	21.65
炉渣（%）	10.83	40.46
砌块（%）	18.90	37.64    设水泥、炉渣的掺量比例分别为D1、D2 ，建立方程如下：

     64.5 D₁+ 10.83 D₂ =18.90

    21.65 D₁ + 40.46 D₂ =37.64

    通过上述方程组，可以计算出原材料配比，见表2。

表2  砌块原材料配比

原材料名称	水泥	炉渣
检验配比 （%）	15.10	84.90
实际配比 （%）	15.00	85.00
相对误差（%）	0.67	0.12

4.2  预拌混凝土

    以某商品混凝土公司生产的C15预拌混凝土为例，实际生产原料和配合比为：水泥∶粉煤灰∶碎石∶砂∶水=235∶70∶1050∶700∶250（单位：kg/m³），其中水泥为32.5级矿渣水泥，碎石为5mm~31.5mm连续级配，砂细度模数2.7，水为井水；按标准规定的抽样方法进行抽样，检验结果如下：

1、  原材料化学分析结果，见表3。

表3  原材料化学分析结果

材料名称	CaO	SiO2	Al2O3	Fe3O4
水泥（%）	63.54	21.36	5.62	3.87
粉煤灰	5.56	52.64	25.68	4.65
碎石（%）	40.60	15.24	4.85	3.57
砂（%）	1.38	95.54	1.26	0.87
混凝土 （%）	28.51	44.78	4.48	2.72

2、设上述原材料比例分别为：D₃  、D₄  、D₅、  D₆，建立方程组，如下：
    63.54D₃  +5.56D₄  +40.60D₅+1.38  D₆=28.51
    21.36D₃ +52.64D₄ +15.24D₅+95.54  D₆=44.78
    5.62D₃  +25.68D₄  +4.85D₅+1.26 D₆=4.48
    3.87D₃ +4.65D₄ +3.57D₅+0.87  D₆=2.72

3、求解得到原材料比例，见表4。

表4  原材料比例

材料名称	水泥	粉煤灰	碎石	砂
计算比例 （%）	11.4	3.7	50.7	34.2
实际比例（%）	11.4	3.4	51.1	34.1
相对误差（%）	0.0	8.8	0.8	0.3

4.3  预拌砂浆

    以某商品砂浆公司生产的M5预拌砂浆为例，实际生产原料和配合比为：水泥：砂=230∶1450（单位：kg/m3），其中水泥为32.5级矿渣水泥，砂细度模数2.7；按标准规定的抽样方法进行抽样，检验结果如下：

1、原材料化学分析结果，见表5。

表5  原材料化学分析结果

材料名称	CaO	SiO2
水泥（%）	60.58	21.44
砂（%）	1.20	96.52
砂浆 （%）	8.80	86.91

    设水泥、炉渣的掺量比例分别为D₇、D₈ ，建立方程如下：

     60.58D₇+ 1.20D₈ = 8.80

    21.44D₇ + 96.52D₈ = 86.91

    通过上述方程组，可以计算出原材料配比，见表6。

表6  砌块原材料配比

原材料名称	水泥	砂子
检验配比 （%）	12.8	87.2
实际配比 （%）	13.7	86.3
相对误差（%）	6.6	1.0

4.4  混凝土路面砖

    以某企业生产的CC30混凝土路面砖为例，实际生产原料和配合比为：水泥∶废石屑∶砂子=22∶50∶28 （单位：%），其中水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，按标准规定进行取样，检验结果如下：

    通过化学分析测定其各组分，见表7。

表7  砌块材料化学分析

材料名称	CaO	SiO2	Al2O3
水泥（%）	63.30	22.08	6.02
废石屑（%）	40.76	18.65	3.48
砂子（%）	2.64	95.88	1.36
路面砖 （%）	35.11	40.71	3.44

    设水泥、废石屑、砂子的掺量比例分别为D₉、D₁₀、D₁₁ ，建立方程如下：

    63.30 D₉+40.76 D₁₀ +2.64 D₁₁ =35.11
    22.08D₉ + 18.65D₁₀+95.88 D₁₁=40.71
    6.02D₉+ 3.48D₁₀ +1.36D₁₁=3.44

    通过上述方程组，可以计算出原材料配比，见表8。

表8  砌块原材料配比

原材料名称	水泥	废石屑	砂子
检验配比 （%）	21.6	50.8	27.6
实际配比 （%）	22	50	28
相对误差（%）	1.8	1.6	1.4

    通过上述各材料的检验分析，检验结果与实际生产配料比例进行比对，其相对误差符合GB/T12960.12的允许范围，该检验方法具有可行性。

5  结论

    1.对于硅酸盐建材制品的废渣掺量检测，只有了解企业的生产工艺流程，按照样品抽检程序，使抽取的样品具有代表性和相关性，准确采用相关的国家标准检验，减少检测过程中的误差，才能使检验的结果更为准确。

    2.在检验过程中，采用干燥基进行化学分析和计算，能够更为合理反应使用材料的真实性。采用成分质量守恒原理，依据各个组分的分析结果，列方程组，求解制品或坯体中的废渣掺量，使计算更为科学合理，能够得到企业和税务等有关部门的认同，有利于国家资源综合利用政策的实施。

参考文献：

[1] 王海瑞.水泥化验室实用手册[M]. 北京：中国建材工业出版社，2001.455-465

[2] 水泥化学分析方法GB/T176-2008[S].北京：中国标准出版社，2008.

[3] 水泥组分的定量测定GB/T12960-2007[S].北京：中国标准出版社，2007.

作者：范文涛  聂元秋   
信息来源：混凝土科技网