硅藻土在建材行业的应用

彭　超李　申王今华白　坡冯　峰徐元盛郑州市工程质量监督站（450000）河南建筑材料研究设计院有限责任公司（45000）河南创和置业有限公司（450000）



硅藻土在建材行业的应用

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1郑州市工程质量监督站（450000）2河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）3河南创和置业有限公司（450000）

摘要:硅藻土作为一种十分丰富的矿产资源，由于其具有多孔性、吸附性强、较强的离子交换性、轻质、化学性能稳定等特点，应用十分广泛。这里主要介绍了硅藻土在建材行业的应用。

关键词:硅藻土；内墙涂料；环保壁材；轻质墙体材料

硅藻土是一种硅质岩石,主要分布在中国、美国、丹麦、法国、罗马尼亚等国。我国硅藻土储量3.2亿吨，远景储量20多亿吨，主要集中在华东及东北地区，资源尤为丰富。硅藻土是一种新兴材料，具有架状结构，分子像搭架子似地连在一起，中间形成很多空腔，具有较强的吸附性、离子交换性、催化和耐酸耐热等性能，被广泛用作吸附剂、离子交换剂和催化剂，也可用于气体的干燥、净化和污水处理等方面。工业上常用来作为保温材料、过滤材料、填料、研磨材料、水玻璃原料、脱色剂、硅藻土助滤剂及催化剂载体等。

1硅藻土在内墙涂料中的应用

随着人们对建筑舒适度和健康度要求的不断提高，建筑物本身的隔热性和密封性越来越受到重视。如果室内产生湿气排不出，会引起建筑材料发霉、变质。如果室内干燥，会引起建筑材料、家具等的干裂、变形，因此，一种可调湿的内墙涂料对室内环境的改善可起到至关重要的作用。硅藻土不仅具有很高的吸附能力,其分子结构表面还存在大量硅羟基，这些硅羟基使硅藻土具有表面活性。将硅藻土作为填料添加到内墙涂料中，不仅可以降低成本，而且对室内空气具有去湿、除臭等作用，可以明显改善室内生活环境[1]。

2硅藻土在环保壁材中的应用

《国家“十二五”规划》明确指出，要以解决空气不安全和饮用水、土壤污染等损害群众健康的突出环境问题为重点，加强综合治理，提倡开发应用源头减量技术，并倡导文明、节约、绿色、低碳消费观念，推行绿色生活方式和消费模式。目前，各种装饰装修材料，如涂料、油漆中含有大量的有害物质（甲醛、苯、氨、挥发性有机物等）会造成室内空气污染。

硅藻土作为一种全新功能型内墙饰面材料，具有有效去除空气中的游离甲醛、苯、氨、VOC等有害物质及异味，全面解决室内空气污染，明显改善室内生活环境等特点，深受市场的青睐。目前，市场反映良好的一种新型壁材即为以硅藻土为主要原材料的硅藻泥。硅藻泥壁材易于施工，适用于墙体和棚顶装饰，为粉末状，添加一定比例清水即可粉刷使用[2]。

硅藻泥壁材具有以下特点:

1）净化空气

硅藻泥特有的微孔结构能够有效地吸收、分解、消除空气中的甲醛、苯、TVOC等有害物质，还能够消除异味，时刻保持室内的空气清新。

2）调节湿度

硅藻泥可以根据环境的变化吸收或释放水分，自动调节湿度平衡，避免过分潮湿或干燥。

3）防潮防霉

硅藻泥内墙涂料中不含有机成分，材料自身呈弱碱性，微生物难以存活，加之良好的透气性，可以确保墙面不怕潮湿，不会发霉。

4）保温隔热

硅藻泥保温效果是传统水泥浆的6倍。

5）吸声降噪

硅藻泥的无数微孔吸音、消音显著，可有效地吸收对人体有害的高频音波，具有衰减低频噪音功能。

6）清洁方便

硅藻泥是天然的矿物质，自身不含重金属，不产生静电，不吸附灰尘，具有优异的耐水性和耐污性，日常清洁保养方便，可用海绵清洗。

7）节能环保

硅藻泥由天然无机化合物构成，不含任何有机成分，不含有害物质，是安全放心的绿色建材。

也有很多研究旨在提高硅藻土的吸附降解能力。有关研究表明，将硅藻土经过碳酸钠及亚硫酸氢钠改性后与光催化剂复合，制备成硅藻土复合净化材料，对甲醛、氨及苯都有很好的净化效果[3]。另有研究，采用溶胶凝胶法，于500℃下煅烧样品，制备纳米MnO2负载硅藻土材料，孔径主要分布在2～50 nm，具有大孔结构[4]。常温、常压、自然光条件下纳米MnO2负载硅藻土比未处理过的硅藻土对甲醛具有更好的降解活性,在72 h内对甲醛气体的降解率高达90.31%，且其造价低廉，降解彻底，无二次污染，方便回收利用，因此，硅藻土是一种具有很好应用前景的空气净化材料。

3硅藻土在混凝土中的应用

目前，农村公路沥青路面设计中，沥青原材料基本选择普通AH—70石油沥青，这种沥青路面存在沥青软化点偏低，路面高温稳定性差，在夏季高温时易产生车辙、拥抱等早期病害。大量的实践研究表明，在沥青混凝土中添加硅藻精土（纯度92%以上）后，改性沥青混合料的高温稳定性得到了大大的改善，提高了沥青路面的高温抗车辙能力。这是由于硅藻精土表面较为粗糙，具有耐酸碱、耐磨以及抗滑等多种特点，在性能上比较稳定，独特的微孔结构和活性成分能够在很大程度上改善沥青混合料的使用效果。

沥青混合料强度来源于黏结力和内摩阻力，是由沥青结合料和矿料两种材料提供的。沥青路面在温度骤降或温差较大时，会由于温度应力的作用而产生裂缝。硅藻精土改性沥青混合料是通过在混合料拌合时添加硅藻精土，改性后沥青混合料的压缩应变能密度在各个温度下均大于基质沥青。特别是在温度降到-40℃时，低温弯曲试验与低温压缩试验仍优于基质沥青。这说明经硅藻土改性的沥青混合料能适用于寒冷地区。

试验表明，硅藻精土改性沥青混合料在不改变沥青分子结构及矿物级配的情况下，可提高沥青混合料的高温稳定性，明显改善其路用性能。硅藻精土改性沥青混合料与普通沥青混合料相比，每吨成本增加约2.4%,而SBS改性沥青混合料与普通沥青混合料相比每吨成本增加约10.8%。但路用性能得到了明显的提高，并且降低了保养费用，延长了维修周期。

硅藻土能有效填补再生粗骨料表面的微小缝隙，提高再生混凝土的抗压强度[5]。相比于用化学溶液对再生粗骨料进行预处理，加入硅藻土显然更加符合环保的要求，值得推广。

4硅藻土在轻质墙体材料中的应用

目前，我国用于轻质墙体材料的主要原料有膨胀珍珠岩、蛭石、浮石、粉煤灰轻质陶粒等，很难同时满足强度及容重要求。硅藻土因其多孔性，且含有黏土质矿物，具有较强的可塑性、黏结性、烧结性，经加工后有一定的强度和硬度，空隙率较高，可以作为保温墙体材料使用，有利于减轻结构重量。此外，矿棉吸声板的生产所使用原材料主要有粒状棉、凹凸棒状黏土、有机絮凝剂、膨化珍珠岩等原材料，通过成型、干燥、切割、喷涂等工序制作成矿棉吸声板。其中粒状棉和膨化珍珠岩在矿棉板的生产中用量比例很高，而粒状棉和膨化珍珠岩是高能耗产品，生产过程中产生较多粉尘，从而造成严重的大气污染。研究表明，将硅藻土和有机酰胺基类絮凝剂按照一定比例添加至吸声板配料罐中，由于其颗粒粒径较小，不需要磨浆、碎浆等预处理过程，成型脱水过程中流失率也较低。成型过程中产生的絮团留在纤维和纤维交织的空隙中，起到填充的作用，使板材更加致密，从而可以提高板材的抗折强度。硅藻土填料为板材降低密度、更加轻质创造了很大的空间，也可以有效降低粒状棉和珍珠岩高耗能原材料的使用量，提升产品的绿色生产水平。

5结语

我国硅藻土资源丰富，是大规模利用硅藻土的前提。建筑材料因其用量巨大，将硅藻土应用到建材中成为合理利用资源的一条有效途径。如今，随着人们对硅藻土这一矿物资源研究的逐渐深入，其应用范围越来越广泛。重视硅藻土资源的开发利用，不仅要扩大硅藻土应用范围，更需要提高硅藻土应用层次,在增加社会效益的同时提高经济效益，硅藻土资源的开发利用会有美好的前景。

参考文献:

[1]谷亚新,田莹,王晴,等.硅藻土对苯丙内墙涂料性能的影响[J].涂料工业,2015,45(2).

[2]杨哲斌.硅藻土在建筑装饰工程或家庭装修中的应用现状[J].中国建材科技,2014,2.

[3]程仑.硅藻土复合材料净化室内空气的实验研究[J].环境保护科学,2007,33(3).

[4]刘丽,辛春伟,卢俊瑞,等.纳米MnO2负载硅藻土的制备及其降解空气中甲醛的研究[J].天津理工大学学报,2013,29 (2).

[5]喻鹏,李跃,徐中青,等.绿色再生混凝土抗压强度试验[J].山西建筑,2015,41(9).