淺析大理石粉體低溫?zé)Y(jié)人造石的強(qiáng)韌化

馮偉榮

摘? ? 要：廢棄大理石是大理石開(kāi)采、運(yùn)用中重要的廢棄材料，以大理石廢棄材料粉體作為人造石的原料，采取低溫?zé)Y(jié)備制的方式，將莫來(lái)石纖維與片狀氧化鋁運(yùn)用到人造石的增強(qiáng)、增韌中去，分析不同添加量對(duì)于人造石強(qiáng)韌度的影響。本文從大理石粉體低溫?zé)Y(jié)與人造石的強(qiáng)韌化的可行性出發(fā)，結(jié)合筆者實(shí)際情況，分析了大理石粉體低溫?zé)Y(jié)與人造石強(qiáng)韌性的關(guān)系，明確了復(fù)合型材料對(duì)于低溫?zé)Y(jié)中人造石強(qiáng)韌度的影響。

關(guān)鍵詞：大理石粉體;低溫?zé)Y(jié);人造石;強(qiáng)韌化

1? 前言

大理石在日常開(kāi)采、切割與制作等過(guò)程中所產(chǎn)生的廢棄材料占據(jù)大理石資源使用量的70%左右[1]。將廢棄的大理石采取填埋的方式將將直接造成環(huán)境污染，重視廢棄資源循環(huán)利用，強(qiáng)化大理石資源的持續(xù)使用是生態(tài)發(fā)展中的重要課題。大理石可以有效地替代天然的骨料，進(jìn)一步增強(qiáng)混凝的而功能。大理石屬于一種天然的礦物添加劑，在廢物利用中部分轉(zhuǎn)化成水泥。同時(shí)利用廢棄的大理石作為重金屬吸附劑，其主要目的在于改變土壤中的存在形態(tài)，降低重金屬含量，促進(jìn)土壤的改良與修復(fù)。另外，大理石的廢棄物還可以充分運(yùn)用到再生二氧化碳、碳酸鈣原料和陶瓷添加劑等方面也存在相應(yīng)的價(jià)值。因此，重視大理石廢棄料等多元化材料的運(yùn)用，將大理石廢棄料運(yùn)用到人造石中去，是實(shí)現(xiàn)廢物利用的有效途徑。

2? 大理石粉體低溫?zé)Y(jié)與人造石的強(qiáng)韌化

陶瓷材料中經(jīng)常使用無(wú)機(jī)材料進(jìn)行填充補(bǔ)充其強(qiáng)韌性，從而有效地改善陶瓷制作中的脆性，增強(qiáng)陶瓷材料的可靠性[2]。例如：將氧化鋁陶瓷低溫?zé)Y(jié)中加入少量的氧化鋁，能夠直接促晶粒生長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)抑制陶瓷裂紋的目的，增強(qiáng)陶瓷的抗彎強(qiáng)度等。另外，將莫來(lái)石纖維作為增強(qiáng)的材料，將其加入到氧化鋁陶瓷基礎(chǔ)材料中去，能夠直接消耗掉燒結(jié)中大量的能量，增強(qiáng)陶瓷的彎曲強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)韌度。將纖維與片狀無(wú)機(jī)填充復(fù)合使用的情形，能夠直接增強(qiáng)人造材料的復(fù)合韌性，制造出高韌性的人造材料。

采取大理石粉體表面性質(zhì)改變與低溫?zé)Y(jié)，符合人造石的基本規(guī)律，采取無(wú)機(jī)填料進(jìn)一步補(bǔ)強(qiáng)與增強(qiáng)韌性，可以進(jìn)一步提高人造石的強(qiáng)韌性。將莫來(lái)石纖維與片狀氧化鋁作為人造石強(qiáng)化材料引入，可以有效實(shí)現(xiàn)低溫?zé)Y(jié)中強(qiáng)韌性把握，實(shí)現(xiàn)廢物再利用的而根本目的。

3? 大理石粉體低溫?zé)Y(jié)與人造石強(qiáng)韌性的關(guān)系

3.1? 大理石粉體特征

將廢舊的大理石粉體顆粒碎成1μm～6μm，平均粒徑12.3μm，顆粒之間出現(xiàn)了輕微的團(tuán)聚現(xiàn)象并且各顆粒的棱角可以看出大理石在切割的進(jìn)程中發(fā)生了脆性斷裂。其中可以看出大理石粉體來(lái)源多樣化，是多種大理石廢棄邊角料的集合體。因此，在低溫?zé)Y(jié)人造石過(guò)程中，不管大理石晶體的來(lái)源，必須重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)晶體顆粒的大小，這將影響在低溫?zé)Y(jié)中晶體合成的密度，進(jìn)而影響強(qiáng)韌度的提升。

3.2? 片狀氧化鋁對(duì)人造石的增強(qiáng)增韌

片狀氧化鋁主要是在人造石低溫?zé)Y(jié)中增強(qiáng)強(qiáng)韌度的重要方式與手段，在人造石提及密度添加量相對(duì)較低并且不明顯的時(shí)候（0.5%以下），當(dāng)過(guò)量的加入了過(guò)氧化鋁的時(shí)候，將直接影響最終人造石的強(qiáng)韌度。顆粒相對(duì)較大的片狀過(guò)氧化鋁在低溫環(huán)境下將產(chǎn)生橫向的裂紋，形成與之相匹配的“孔洞”，從而降低人造石的抗彎強(qiáng)度。但是將片狀氧化鋁控制在一定范疇中，將可以有效利用其在低溫?zé)Y(jié)環(huán)境中生成的氧化鋁顆粒對(duì)大理石的間隙環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的填充，直接提升人造石的精密度，強(qiáng)化力學(xué)性能。因?yàn)槠瑺钛趸X在自身的幾何形態(tài)上存在各種差異，從而使人造石在低溫?zé)Y(jié)進(jìn)程中不僅能夠通過(guò)細(xì)小的顆粒進(jìn)行有效的填充，還能增強(qiáng)大顆粒的橋梁聯(lián)合作用，增強(qiáng)大理石各顆粒之間的相互作用力，阻斷裂紋，增強(qiáng)人造材料的韌度。

3.3? 莫來(lái)石纖維對(duì)人造石的增強(qiáng)增韌

和沒(méi)有加入相應(yīng)纖維的人造石相比，加入少量的纖維（1%左右）的人造石最終的密度有所增加[3]。但是隨著加入的纖維量的持續(xù)增加，其體積的密度開(kāi)始持續(xù)下降。當(dāng)加入莫來(lái)石纖維達(dá)到8%的時(shí)候，人造石的體積密度相對(duì)于沒(méi)加入纖維的時(shí)候開(kāi)始出現(xiàn)下降趨勢(shì)。也就是所人造石的抗彎強(qiáng)度隨著莫來(lái)石纖維的添加量呈現(xiàn)先增加后減小的工作模式與格局。在莫來(lái)石纖維量在3%的時(shí)候，抗彎強(qiáng)度達(dá)到最大（49.6MPa）。此種現(xiàn)象主要基于混合粉體球磨改的進(jìn)程中，纖維被研磨粉碎，能夠進(jìn)一步在低溫?zé)Y(jié)中與相應(yīng)的強(qiáng)化材料進(jìn)一步接觸，促進(jìn)表層化學(xué)鍵結(jié)合，增強(qiáng)人造大理石的抗彎強(qiáng)度。

3.4? 人造石的復(fù)合增強(qiáng)增韌

人造石的增韌復(fù)合補(bǔ)強(qiáng)，建議通過(guò)人造石本身所具備的彌漫顆粒、大小晶體等系列非連續(xù)性增強(qiáng)的材料，有效實(shí)現(xiàn)晶體之間的銜接，進(jìn)一步增強(qiáng)人造石的強(qiáng)韌性。莫來(lái)石纖維與片狀氧化鋁等材料對(duì)于人造石都能夠起到良好的增強(qiáng)增韌效果，片狀氧化材料能夠改變晶體的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步細(xì)化晶體顆粒，增強(qiáng)人造石的抗彎強(qiáng)度，纖維材料能夠直接提升人造石的斷裂韌度。添加單一強(qiáng)化材料的時(shí)候，細(xì)微的顆粒都將填充空隙，增強(qiáng)人造石的密集程度，強(qiáng)化了與大理石原有顆粒的結(jié)合，直接抑制了裂紋的擴(kuò)展，增加了造石的強(qiáng)韌度。但是，在單一的強(qiáng)化材料在使用進(jìn)程的滲透值有限，難以形成均衡的增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)，強(qiáng)化的顆粒在晶界上集聚上升，導(dǎo)致界面的結(jié)合力變?nèi)酰嗽焓牧W(xué)性能大大降低。

4? 結(jié)語(yǔ)

在添加莫來(lái)石纖維與片狀氧化鋁材料中都可以改變?nèi)嗽焓男阅埽菍?duì)于單一的強(qiáng)化材料來(lái)講，莫來(lái)石纖維有利于偏轉(zhuǎn)人造石裂紋，造石的增韌性限制。同時(shí)，單一的強(qiáng)化材料針對(duì)人造石的力學(xué)性能都存在相應(yīng)的閾值，通過(guò)相應(yīng)的材料實(shí)現(xiàn)人造石的強(qiáng)韌化。基于人造石的特性，復(fù)合的模式能夠改變裂紋偏轉(zhuǎn)和裂紋橋聯(lián)，增強(qiáng)機(jī)制包括降低缺陷尺寸、增強(qiáng)界面結(jié)合力以及基體致密化。在0.5%的片狀氧化鋁與3%的莫來(lái)石纖維參與到低溫?zé)Y(jié)中時(shí)，人造石的力學(xué)性能是最佳的，在人造石低溫?zé)Y(jié)中的運(yùn)用意義相對(duì)突出，對(duì)于人造石的強(qiáng)韌度增加有一定的意義。所以，在今后的人造石中必須充分注重纖維與片狀氧化物的融合使用。

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