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利用石材废料生产聚酯型人造大理石

文档作者：储凌张华金江文档来源：南京工业大学材料科学与工程学院		点击数：	更新时间： 2021年04月07日
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研究与探讨广东建材2010年第3期
利用石材废料生产聚酯型人造大理石
储凌张华金江
(南京工业大学材料科学与工程学院)
摘要：本文丰要研究了以石材废料、不饱和聚酯树脂作为卡要原料，采用常温成犁丁．艺制备的人
造大理石，并对其件能进行了表征，结果表明，人造人理石各项性能均符合标准。问时，此项技术对石
材废料进行-次再利用，达到同废减排、资源循环利J}}j的目的。
关键词：石材废料；不饱和聚酯树脂；人造大理石i
引言：广东省云浮地区石材产业拥有200多年的发
展历史，具有企业多、石材品种多、超前工艺多、配套行
业多、从事石材人员多、名优石材多的显著特点。由于发
展成效显著，分别被中国石材工业协会、中国建筑材料
流通协会授予“中国石材基地中心”、“中国石材流通示
范基地”的称号。然而在对石材加工时，每年产生约40
万吨废石粉和石料，这些废石粉和石料的运送及堆存对
当地的环境产牛了较大的污染，并带来了严重的存放问
题，并可能制约地方工业的进一步发展【l～。针对云浮市
每年产生40万吨碎石、石粉的具体情况，本课题重点开
发废石料处理量大、产品附加值高的固体废石料再利用
技术，制定合理的、经济的技术方案和产品方案，彻底解
决废石料堆放难、污染环境的问题。
聚酯型人造大理石是以不饱和聚酯树脂为粘合剂，
加入无机填料、颜料、同化引发剂及其他辅助试剂，经固
化成型所制得的一种复合材料。这种材料有着类似于天
然大理石纹理，且具有丰富的色彩与光泽，制成的产品
具有足够的强度、硬度，可耐水、耐热冲击等特点，因此
具有‘‘擎料混凝土’，之称。本文以云浮市的废石料作为无
机填料，研究聚酯型人造大理石的各项性能，切实解决
云浮市废石料的利用开发问题【删。
1买验部分
1．1实验原料
广东云浮废料(以红花岗岩为例)，其成分如表l；
表1红花岗岩粉的化学组成(％)
Si02 A1如3 K力I Na力l CaO|Fez03 MgO Ti o¨I
1 75．4 13．57 4．15 4．14 1．05 0．912 0．105{0．0731I
曲线如图13所示，电导率和抗压强度的标准曲线如图5结论
14所示。
由图14可知，回归相关系数R=O．97923，相关性很
强，C45混凝十早期抗J玉强度预测公式如下：
Y=83．1895-98．60561*X+35．17699．X2
Y——抗压强度(MPa)
X——电导率(sm／cm)
实测某一龄期的电导率，代入预测公式即可预测强
度，其与实测强度比较结果如表4所示，预测强度与实
测强度相对偏离小，强度预测准确，说明Consensor@系
统也可应用于复掺粉煤灰和硅灰的混凝土。
表4 C45预测与实测强度比较
实测电导率实测强度预测强度相对偏离
(sm／cm) (MPa) (MPa) (％)
0．15157 65．5 69．1 5．5
0．09145 74．3 74．5 O．3
—22一
Consensor◎系统建立的电导率和强度的标准曲线，
回归相关系数高，相关性很强，实际应用表明强度预测
准确性高。除适用于只用水泥的混凝土外，也同样适用
于掺粉煤灰、硅粉的混凝七。●
【参考文献】
[1]Ningxu HAN Performance，Service 1ife and NDT ER]
A series of lectures Tongji University，Shanghai，Chi—
na，2006
[2]A Van Beek K Van Breugel M A Hi lhorst MONITORING
SYSTEM FOR眦RDEN ING CoNCRETE BASED ON DIELECTRIC
PROPERTIES [C] Creating with Concrete Utilizing
ready-mixed concrete and mortar Dundee September
1999 PP．303—312
万方数据
广东建材2010年第3期研究与探讨
FL--885不饱和聚酯树脂(江苏富菱化工有限公
司)；
石英砂；
T-8A促进剂(江阴市前进化工有限公司)；
过氧化甲乙酮(江阴市前进化工有限公司)；
脱模剂。
1．2实验过程
先将填料在100．--一1 IO。C下烘干8h。分别取适量烘
干的填料，按一定的比例与石英砂混合均匀，并加入不
饱和聚酯树脂充分搅拌。在搅拌过程中，分别将T～8A、
过氧化甲乙酮逐滴加入树脂和料的混合物当中。将搅拌
均匀的混合料摊平在涂有脱模剂模具上，振荡几分钟后
将配好料的模具推入真空震捣机对其实施插入式震捣
与抽真空，真空度控制在0．55"～0．6，以使混合料达到
较高的均匀度与密实度，然后把其表面进行抹平。所得
坯体在室温F养护14h后进行脱模。脱模后的坏体在
55----65℃下，保温8～16小时进行固化。对人造大理石
各种性能进行测试。
2测试与结果
2．1废石料比重对大理石力学性能的影响
为了增加废石料的处理能力，本实验希望人造大理
石中废石料的比重越大越好。我们对废石料掺入量为
50％、55％、60％、65％、69％的样品进行力学性能测试，从图
l、2可以看出，随着废石料含量的增加，人造石的强度
废石抖含量
图1不同废石料含量与冲击强度的关系
废瓢科含量
图2不同废石料含量与抗弯强度的关系
逐渐降低。根据GB／T 2571-1995要求，试样的冲击强度
不小于4kJ／m2，抗弯强度不小于40MPa，当废石料含量
小于60％时，其冲击强度符合标准的要求。
根据上述力学性能测试结果，以及尽量增大废石料
处理量的原则，实验确定了聚酯型人造大理石的配方，
如表2所示。
袁2聚酯型人造大理石配方
l原料I红花岗岩J FL一885 T一8A I过氧化甲乙酮f彳i英砂I
采用CMT4254型微机控制电子万能实验机测试人
造大理石的弯曲强度及弯曲弹性模量；采用xJJ一50型
冲击试验机测试其冲击韧性；采用型号为H队一1的巴
氏硬度计测量其巴氏硬度。测试结果如表3所示。
表3力学性能测试结果
测试项目单位测试要求测试结果检测标准
扰弯强度MPa ≥40 44．O GB／T
弯曲弹性模镀MPa ≥6500 8820 2570—1995
GB／T 冲击强度KJ／m2 ≥4 4．05
257l-1995
GB／T 巴氏硬度JPR类：≥50 55
3854-2005
2．2耐污染性测试
根据标准JC 908-2002的检测方法，对样品的耐污
染性进行测试，其结果如表4：
表4各种试剂的耐污值结果
＼试＼剂结＼果 I II ＼试＼剂结＼果 I II ＼
酱油3 3 草莓汁2 2
黑色液体4 4 蓝色水溶
鞋油惟墨水
5 5
订红2 2 染发精5 5
甲紫溶液3 3 红汞溶液3 3
苹果汁l 1 湿茶袋l 1
注：I表示：暴露在空气中的液滴：lI表小：用表面皿盖住的液滴：表格
中数字表示耐污值：“1”的污染稃度最小，“5”的污染程度最大，当耐污
值达至旷5”时，需测毓最大污迹深度。
耐污值总和为：58；最大污迹深度为：0．10衄(由未
加盖的蓝色水溶性墨水测得)。
检测标准JC 908-2002要求，耐污总和不得超过
64，最大污迹深度不大于0．12m。故样品测试结果符合
标准。
2．3耐化学腐蚀性测试
将所用检测试剂各取两滴施加在试样上，进行两项
实验，一项加盖玻璃表面皿，一项未加盖。16h后，除去
一23—
万方数据
研究与探讨广东建材2010年第3期
玻璃盖，擦去残余试剂。在室温下悬置24h，用肉眼观察
表面损伤程度。
所用试剂分别为：无水乙醇、氨水、柠檬酸、尿素、家
用过氧化氧溶液、氢氧化钠、丙酮、磷酸钠、醋、浓次氯酸
钠。
在所有的测试试剂中，丙酮和浓次氯酸钠两者的加
盖玻璃农面皿的测试点损伤程度最大，但易用600目号
砂纸擦去，外观不影响使用：其余的测试点残余液体用
软布即可擦去。测试结果符合标准jc 908-2002的要
求。
2．4耐加热性测试
在180℃下，把直径为150mm，厚度为7mm的铝板在
烘箱内恒温15min，取出后放置在样品上保持10min，然
后除去。在同‘试验位置，连续进行j次该过程。在窜温
下保持4h后检查表面变化情况。试样表面无破裂和鼓
泡，所产生的缺陷污迹易打磨至原状。凶此，测试结果符
合标准jc 908—2002的要求。
2．5耐水性测试
将样品与水平方向呈8。±2。角加紧，用流量为
4L／min，温度为水流冲击距上边缘38mm处表面
l-5min，在1．5s内迅速用相同流量，温度为(2l±2)℃
的冷水冲击同一点(误差范围在25mm)1．5mim连续250
次小间断循环后进行检查。试样表面几乎无变化，敲击
声尤变化。
检测标准JC 908-2002要求，试样表面应无破裂、
裂缝、鼓泡、隆隆作响、敲击声变哑或分层。故试样测试
结果符合要求。
从以上检测数据呵以判定采用云浮废石粉加入人
造人理石中技术上是可行的。图3是人造大理石的制品
照片。
图3
3经济分析
人造大理石生产成本如表5。
目前人造大珲石产品的市场价格在200--一800元／
米不等，本项目的生产原料成本为88．9l元／米，加上
生产产品的其它成本，牛产人造火理石在经济上是可行
一24一
价格
一‘组试样试样的蕾f审面移! 瓤f市长度
原料的组成体杉{ 成小成小
／元／吨
／g ／cm‘‘ f庀f米2 f电{朱
红仡岗岩788 88．9l
FL——885 12500 499．5 (注：宽度
按照JC
石英砂400 62．4 908——
691．5 儿6．68
T-8A 12000 2．547
ZUUZ “删
定的i常
过氧化甲规格i 々宽
乙酮
13000 4．446 嫂76： mm)
注：试行的厚度为12．7u
的。
4结论
本项目对云浮市生产石材过程巾产生的废石粉进
行了二次再利用的研究。实验得f|j j，以废石料掺入量为
58％的最佳配方，通过研究测试农明采用此配方制备的
人造大理石各项一陀能均达到标准，因此，可应用于生产。
该项目的实施，每年町消耗人量的废石料，从I酊减少云
浮巾．耕地的占用而j{}{，提高L地利用率，同时也可解决
因堆积而引起的环境污染问题。另一方面，该项技术提
高了石材废料的副加值，成品具有性能好、成本低、生产
工艺简单、经济效益和社会效益好等有点，应用前景广
泛。●
·基金项目：广东产学研结合项目(项目编号：20088090500152)
【参考文献】
[1]韩永奇．我围石材工业现状及发展对策[J]．石材2004(1)：
7一lO．
[2]古固兴．广东石材业的可持续发展[J]．彳i材2005(11)：
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[3]曹余姚，张秉坚等．石材：【业废料的综合利}H技术[J]．石材
2002(5)：48—50．
[4]王海霞，蒲敏等。聚酯犁人造大理石[J]．化工新，}!!材料
1997(5)：21—24．
[5]张桂芳，熊艳红等．用粉煤灰制造聚酯型人造人理石[J]．天
津工业大学学报2004(4)：卜3．

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