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关键词:MATLAB;机电一体化
中图分类号:G424 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2013)35-8012-02
MATLAB长于数值计算,能处理大量的数据,而且效率比较高,在科学计算领域已经成为主流工具。MATLAB能够与各种程序语言进行混合编辑,大大加快了实际开发周期。这也是它广泛应用于科学计算领域的一个重要原因。Simulink是MATLAB里的重要软件工具之一,其主要的功能是实现系统建模、仿真与分析,并可以对系统参数做适当修改,观察调试结果。Simulink实体图形仿真模型库里的模块就是实际工程里实物的图形符号,例如,代表电阻、电容、电源、电机、触发器等等实物的特有图形符号,它不是真实的物体,而是实际物体的图形化模型,具有实际物体的特征和属性。将这些图形符号连接就能成为一个电路、一个系统就可以进行仿真实验。
目前,MATLAB在国内本科教育及更高层次的教育教学中已有较多成功的应用案例。但在高职高专教学中,学生们的有限的英语水平对MATLAB中的Simulink仿真软件几乎无法使用,利用软件来进行实验仿真的可能性几乎为零。利用MATLAB能够与各种程序语言进行混合编程的功能,将VC编程与MATLAB环境整合成“开放式中文实验平台”,同时也可以补充传统硬件实验台元件参数难整定和实验固定的不足。
软件实验平台采用对话框操作形式,在主对话框里选择需要做的仿真实验,调出仿真模型后,用子对话框设置仿真参数,控制仿真运行。实验平台通过列表框可以选择需要进行的实验项目,列表框的内容是从程序初始化时程序所在目录的配置文件里读取的,实验名称及模型的文件名都保存在配置文件里。
软件实验平台的整个操作可以分解为:点击“进入实验”按钮,最小化窗口,打开Matlab引擎,选择列表框里的模型文件,执行相应子对话框,后恢复主窗口。点击“新建模型”按钮,弹出Simulink Library Browser对话框,操作者自行设计实验进行仿真研究。每个实验模型被不同的子对话框控制,根据实验需要自行设置相关参数。
下面以机电一体化专业的一门专业课程《电机及拖动》中的直流电动机的启动过程为例来说明应用MATLAB进行仿真的过程。
电动机的启动是指电动机接通电源后,由静止状态加速到稳定运行状态的过程。对直流电动机的启动一般有如下要求:要有足够大的启动转矩;启动电流要限制在一定的范围内;启动设备要简单、可靠。为了限制启动电流,他励直流电动机通常采用电枢回路串电阻启动或降压启动,无论采用哪种启动方法都应保证电动机的磁通足够大,启动电流比较小。而仿真系统启动电流过大不会对设备有影响,但设定参数时一定要意识到。
直流电动机的启动仿真模型如图1所示。直流电源经理想开关加到电枢回路两端,电动机的励磁绕组也直接连接到直流电源,此为直流电机他励形式。电动机运转状态的信号检测端(m)经选路电器Selector选出转速w、电枢电流Ia与电磁转矩Te等送入示波器。电磁转矩Te作为负载加到电机的转矩信号输入端(TL)。仿真模型采用定时信号发生器Timer以控制理想开关的启动时间。
仿真模型中使用的模块分别为:直流电源DC240V、直流电动机DC Machine、理想开关Ideal Switch、定时信号发生器Timer、电压测量Us、选路器Selector、增益模块Gain、示波器Scope,属于电力系统模块集中的信号源模块组(Electrical Sources)、信号与系统模块组(Signal Rounting)、输出池模块组(Sinks)等等。
模型仿真及仿真结果如下:
首先选择主菜单【Simulation】下的【Configuration Parameters】子菜单,设置模型图参数为Ode23tb,设置仿真时间设为2s,其他设置取默认值;再选择主菜单【Simulation】下的【Start】,图中模型开始仿真,仿真波形如图2所示。
目前,多媒体技术广泛的应用于中、高等院校的教学中,该文提出应用Matlab的混合编程以及外部程序的编程接口技术,与VC混合编程,建立“开放式中文软件实验平台”,希望能起到抛砖引玉的作用。还应进一步研究通过Matlab引擎技术,同时深入课堂调研高职院校机电一体化专业电机与电气控制技术,电力电子技术学专业课程教学中所需要仿真的实验项目,建立仿真模型库和实验平台界面。
参考文献:
[1] 薛定宇,陈阳泉. 基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用[M].北京:清华大学出版社,2002.
[2] 黄忠霖,黄京. 电力电子技术的MATLAB实践[M].北京:国防工业出版社,2009.
关键词:职业教育;理实一体;金融专业
理实一体化教学旨在利用当前先进的教学技术,在理论教学的基础上加入丰富的实验和实训等内容,将理论学习与实践操作融合在一起,实行一体化教学[1]。同时,对教学场所也进行改造,达到理论教学、实验和实训一体化教学的要求。学生在学习的过程中得到了一体化训练,知识、技能与素质同步提升,消除以往出现的“单条腿走路”的情况。
1高等职业课程体系的构建原则
高等职业教育的属性比较复杂,兼有诸多教育的属性,但是又不能完全按照其中一种教育来定义。高等职业教育的教学课程设计也是如此,其中既包含了高等教育的元素,又包含了职业教育的元素。因此,普通高等教育的规律高等职业教育要遵守,职业的特殊要求同样也要得到体现。总的来讲要从以下几个方面入手:第一,以校企合作为原则。职业首先来自于企业,将企业的要求提升为教学要求,再将企业的不足也提升为教学要求,能够很好的促进职业教育的发展。首先学校应根据企业的岗位需求进行总结和归纳,确定教学的培养方向;其次,对企业的岗位要求进行分析,找到企业对于人“能力”的需求,总结出需要学生所掌握的“能力”,包括技术能力与操作能力;再次,根据这些信息开设相应的核心专业课程以及支撑课程和相关课程,构成课程体系;最后,要与合作企业签署人才培养协议,确保学生就业。第二,以专业建设为核心。专业建设是一个很宽泛的命题,包括诸多方面,比如课程建设、教学设施建设、教学队伍建设等等。其中,最为核心的是课程建设。
2理实一体教学的设计要求及模式
从金融的职业特点来看,需要从业人员具备较强的技术水平,并且几乎经济的每一个领域都要和金融打交道。因此,高等职业教育中的金融专业项目化课程的设计应该也以金融的职业特点为切入点,围绕金融的应用领域,灵活设计针对性项目任务[2]。围绕金融的职业特点和学生的现状设计的项目化课程充分体现了以市场需求为导向,以学生为本的教育理念,兼顾高等教育与职业教育的要求,培养出符合时展的高等职业教育人才。
3强化实习过程的作用
实习过程是理实一体化改革与传统高等职业教育最根本的区别之一,所起到的作用在教学过程中也是举足轻重的。因此,实习体系的设计也是理实一体化改革的特色之一,以理财专业为例,其中要考虑以下几个方面的因素:第一、实习主体。传统教学模式下,实习主体毫无悬念的只有学生。在理实一体化教学的情况下,学生只是其中之一,授课老师同样要接受实习。因为对于学生来讲,在实习过程中的直接接触将树立他们对此业务的立体感受,缩短他们的适应期。对于教师来讲,在实习过程中缩小理论与实践的差距将切实改变今后的课程教学效果。因为现有的教师基本上都是学者型人才,真正有过实际操作经验的人并不多。金融行业的从业者收入在整个社会都属于中高等水平,因此很少有人会考虑转行到学校担任教师,这就导致了金融专业教师的业务水平低下,教学脱离了实际。教师与学生同步实习,能够然教师近距离接触行业的最新动态,做到教学与时俱进。第二、实习地点。理财专业的就业面比较广,银行、保险和证券等行业都可以作为实习单位。从理论上讲,去合作企业实习是完全可行的,但是实际上这么做要考虑诸多因素。金融机构的安全等级较高,而实习人员的素质与正式员工毕竟存在差距,所以很多企业不愿意接受人员实习。实习地点应该由学校出面进行统筹安排协调,方便实习单位对实习人员进行调度和管理。第三、实习时间。按照传统的实习方式,学生一般在掌握了所有理论知识之后才会去安排实习,通常是在学生在校的最后一个学期。理实一体化改革在这个方面要进行创新,结合学生对职业的认知程度组织实习,但是还要同时考虑教学的成本。对于教师来讲,实习的内容要比学生略少,教师的实习以顶岗实习为主。第四、实习内容。传统的实习往往只是一种走马观花式的实习,对于实习的效果没有实际能力上的评价,只是以一个实习报告进行打分。在理实一体化改革的背景下,这样的实习效果已经不能达到教学的要求了。学生的实习是着眼于分阶段和分层次的提升学生的职业能力,有助于实现学生的顺利就业。
4改革课程教学效果考核环节
金融专业的学生就业绝大多数会是在银行,证券和保险等金融企业,在人才培训之前,学校与企业都签订了培养协议。为了降低学校与企业的人力资源风险,必须对课程教学设计是否达到到了预期的教学效果进行考核。考核环节的设计首先必须在思想上进行改革,不能用过去的考核方式来看待理实一体化的教学效果,那样最终的结果是教学轨道又逐步被拉回到了旧套路上,例如高考制度不变,那么高中教育的教学结果就不会变,围绕这个结果的所产生的运行规则都不会变,一直在呼吁的学生减负都是空谈,各种禁止的行为只是由公开变为了隐蔽而已。在理实一体化的改革背景下,考核教学效果不能只靠一张检测理论知识掌握水平的试卷,而是改为多种考核手段按不同的搭配比例相结合的方式。在纯理论教学的课程中,采用试卷考核是无可厚非的;在实践性较强的课程考核中,可选择卷面考试与实践考试相结合的方式进行考核,降低卷面考试在最终考核结果中的影响比例,提升学生对课程实践的投入程度;在实习课程中,取消以实习报告论英雄的模式,将学生的实习表现合理评定为表现分数,并按一定的比例计入总分,促进学生实习的积极性。
5结论
理实一体化改革是对我国高等职业教育的一种创新性改造,其中思想就是以市场需求为导向,以学生利益为根本。这种新的教学模式能够提升学生的学习兴趣以及主人翁意识,加强了理论教学与实践的结合程度,提升了教师的教学水平,满足了社会对于人才的需求,但是其中还存在需要完善的地方,需要继续进行探索和研究。
参考文献:
[1]陈燕,葛炜,董丽芳.理实一体化教学在高职护理英语课程中的应用[J].中华护理教育,2014(01):39-41.
关键词:汽车专业;一体化;教学模式
中图分类号:G718.5 文献标识码:A
收录日期:2012年11月18日
汽车产业的快速发展给职业技术院校的教育教学提出了新的要求,根据社会用工需要设置专业,根据岗位工作内容开设课程,根据用人市场变化适时调整教学内容,构建以能力本位为核心,以就业为导向的职业活动课程体系是当今职业教育界课程改革的新趋势。
当前,知识经济初现端倪。现代经济社会的发展,企业用工不仅仅需要经验型、技术型的人才,更需要一批掌握多种不同技能的复合型人才。因此,为适应现代社会需要,职业教育方法应紧紧围绕职业教育的培养目标,运用“一体化”教学模式,集理论学习、现场观摩、技能训练于一体,集计算机网络、动态仿真软件、现场设备控制综合运用于一体,既重视理论的学习、运用和指导作用,又突出对学生专业实践能力的培养,使学生能学以致用、理论联系实际。以“一体化”教学模式产生聚集效应,促进传统教学方式的根本变革。
一、“一体化”教学模式的特点
“一体化”教学模式是由师生双方共同在“一体化”专业学习中完成某一学习任务的教学模式。
“一体化”教学模式体现教学内容与工作任务一体化、教学情景与工作环境一体化、学生与企业员工一体化,最终实现培养目标、教学内容、教学方法、教学情景、教师队伍与生产实践无缝对接。真正体现了以工作过程为主线、以职业能力为基础、以工作任务为起点、以转变教学方式为根本的新型“教与学”。
二、“一体化”教学模块课程的开发
以工作过程系统化开发专业课程建立和实施企业全程参与课程建设的合作机制和操作流程进行基于汽车营销、技术服务、检测维修工作过程系统化课程开发的专业课程开发。
1、建立基于工作任务的职业教育课程理念。要进行深刻有效的变革,人的教育教学思想理念必须先行。综观世界职业教育发展史,职业教育的课程开发经历了“学科系统化”、“学习理论导向”和“职业分析导向”模式,正在向“工作过程导向”的模式发展。用当前先进的职业教育理论武装教师的头脑,广泛开展教学研讨和实验,不断领会基于工作任务的职业教育课程理念的内涵。
2、聘请汽车行业协会和各类汽车企业专家担任汽车专业工作任务分析的行业专家。他们都是来自于毕业生就业岗位相对应的不同性质、类型、规模、层次的汽车企业,并具有多年实践经验,保证了工作任务分析完整性,覆盖专业岗位群。
3、引导工作分析专家进行汽车任务的分析。由于企业专家来自不同的企业,其工作性质和内容都不尽相同,采取一定的方法,尽可能地把不同意见展现出来,整合不同专家的意见,形成专家小组认可、线索清楚、层次分明的典型工作任务表。
4、聘请行业汽车专家和校内有企业工作经历的专业骨干教师作为课程开展专家,进一步对任务、项目、能力、知识进行分析综合。根据岗位工作内容进行工作项目、工作任务、工作行为分析。分析出来的工作项目用于指导搭建课程结构,工作任务、工作行为用于构建课程教学内容。在工作分析时,确定各级工作任务的使用频率和难易程度,以确立适用于不同层次的专业课程和学时安排。
5、通过系统的工作任务分析,在职业教育专家的指导下,根据工作过程系统化课程开发的指导思想,将典型工作任务(工作项目)和内容转化为学习领域的课程内容,形成一系列工作过程导向的教学计划、教学大纲、校本教材等教学文件。
6、根据汽车专业教学内容的要求完善汽车实训场地,满足实训教学的现场操作、技能训练等。大力引进电化教学手段,使教学设施不断完善,使教学化管理与现代社会信息化相结合,提高教学效率,为实施教学改革创造良好的条件。
7、成立专门的考核小组,对各个模块学习结束后进行考核和质量评估。实行教考分离,主要对学生进行应知、应会、应答进行考核。同时,专门组织学生问卷调查,及时了解和跟踪教学效果。定期举行教师座谈会,了解教师对一体化教学的建议和意见。
总之,破除陈旧的职业教育理念,树立现代教育观,建立适应行业需要、具有职业教育鲜明特色的人才培养模式,运用“一体化”教学方法,让学生在“做中学、学中做”,学生的学习与技能实训才会变得更加轻松、更加愉快,高职院校才能担负起培养掌握高等技术应用型人才的重任。
主要参考文献:
1现状调查与分析
1.1学生现状调查与分析
根据我市现有办学条件和招生现状对药学专业15级、16级进行了有关问题的问卷调查。初步接受企业教育班级人数65人,未接受企业教育班级人数148人通过调查问卷分析获知,经历过药店初步教育的学生与未经历药店初步教育的学生在调查结果方面有明显差异,大部分学生对一体化教室陈列的药品和中药标本感兴趣,感觉企业人员来讲课对学习药学帮助很大。结果表明学生的学习要求非常强烈,所以职业教育要改变目前陈旧的培养模式。通过认真分析学生的学习方式和接受能力,我们认为在校生在校期间接受相关行业的管理和技能教育是十分必要的。
1.2行业调查
为深化校企合作,促进学生毕业后能够精准就业,我们走访了本地区的医药行业,包括药厂、药店(社会药房)和医院药房,并进行了调研,普遍反映上岗后的毕业生职业素质和技能不能满足企业的要求;另一方面,学生对所在岗位也不十分满意,不能适应岗位的管理,甚至有的时间不长就要求变更工作。这样使相关单位不能及时应聘到理想的药学人员,时而久之,因为缺乏新生力量,也就制约了行业的发展,而药学人员因长期找不到理想的工作,也会影响自己的发展。
2探索与措施
药学专业职业教育模式的创新与改革是促使药学专业发展的重要基础,中等职业教育必须紧密结合区域产业与经济,提升中职教育的产业对接水平。目前恰逢秦皇岛打造承接京津冀健康、医疗、养老产业之际,人口快速老龄化的速度更加突出,促使社会药房的发展速度越来越快,本地区已有零售药店1600家,批发药店21家,人们对药学服务水平的要求也越来越高,为保证用药安全,需要大量有知识、高技能、懂管理的药学人才充实到一线,所以为医药行业培养高素质技能型人才已成为中职药学教育的一项艰巨任务。为满足社会需求,寻求适合中职药学人才培养模式的研究势在必行。我校药学团队积极探索药学专业职业教育模式的改革,从教学的现状出发,根据药学专业发展方向及社会对药学人才的需求,对中职药学专业实施了职前职后一体化培养模式的研究与实践。
2.1首先要统一认识
我们应该构建应用型、技能型人才培养的教育模式,使学生提前进入“企业人”角色,实现学生毕业与就业的无缝对接。职业教育包括职前教育和职后教育,中职药学专业的人才职前教育一般是指学生的职业技术教育,一般为在校期间进行的教育,主要是学习将来就业岗位所必须的基础知识和劳动技能;职后教育通常是指就业后的继续教育,包括岗前培训和岗后培训。岗前培训时间一般为一周,内容因企业性质而定,如药店岗前培训内容主要包括药店组织构架、管理制度、岗位职责、药事法规、门店微机应用等;岗后培训内容一般根据岗位发展的需求而定,可以持续进行。职后教育直接影响到事业的发展。中职药学专业的人才职前职后一体化培养模式的研究,主要是把职后教育中的岗前教育融合到职前教育过程中,延长岗前教育的实践,让学生提前进入“企业人”角色,充分消化、吸收岗前培训的内容,解决好中职药学人员就业前和就业后教育衔接的问题。
2.2建立校企合作
随着京津冀经济一体化的发展,秦皇岛健康养老产业蒸蒸日上,社会药房已逐渐承担起了药学服务的责任,为保证患者的用药安全,执业药师和药剂员服务质量越来越重要。为服务于地方经济的发展,我校与秦皇岛德信医药连锁有限公司建立了校企合作关系,并将班级命名为德信班,强化学生的企业意识,并增强了学生与相关企业的亲和力。
2.3成立药学团队
为进一步加强我校专业建设,以药剂专业为建设平台,更好地根据专业特点实施教育教学改革,铸造专业特色和实力,提高人才培养质量,在多年的教学改革与实践中形成药剂管理专业教育教学团队。依据专业学生人数本团队现有成员八名,均具有讲师或高级讲师职称,大学本科及以上学历,其中六人为执业药师,具备双师资格。具有良好的团队合作精神,职称和知识结构合理。团队成员涵盖药剂、药理和计算机三个专业,制定了药学团队岗位职责以对本专业的教育教学过程负责。
2.4建立理实一体化教室
理实一体化教室划分两个区,即教学区和实训区。实训区包括模拟药店和中药标本室。模拟药店的建立对于药理学、药品调剂技术、药品零售与服务技术等课程的教学及实训奠定了基础。中药标本室方便了《天然药物学基础》的教学。设置中药斗柜、张贴三证一照、展示药店管理制度等,让学生认识管理的重要性,了解药店管理的模式及各岗位的要求,同时也启发学生如何做好人生规划。药剂理实一体化教室的建立是校企合作的体现,拉近了学生和药店的距离,将技能实践融入课堂教学,让学生直接在课堂上学到就业岗位必须的操作技能,有利于调动学生学习的积极性与主动性,提高学生的职业素质,是中专职业教育提高教学质量的有效路径。
2.5将企业请进课堂
药剂班开设了企业实践课,每周一次,主要是聘请合作企业关键岗位的负责人给学生讲授药店管理方面的内容,当他们走进一体化教室,看到本单位风格的模拟药店,感到非常亲切,和学生犹如一家,可以结合现场讲解药店管理方法和制度,促进了学校和合作企业之间的关系。同时也让企业了解学生情况,便于以后的管理与沟通。
2.6加强师资培训
学校每周一次企业教育,对教师进行师资培训,对所有任课教师具有很大的鞭策作用,促动教师去了解药店,不断提升自己的实践能力。能有效地提高师资队伍的理论水平和实际操作能力,并能在教学过程中促使教师不断地去钻研教学方法,不断地去掌握新知识、新技术,以此来满足教学所需,从而不断提高教师的教学能力和教学水平。
2.7充分利用职业活动周活动,进行校企合作成果展示
为了让学生提前进入企业人角色,在职业活动周举行了校企合作成果展示。药剂专业团队给学生编排了的情景剧《中药调配四物汤》,指导学生认真彩排,对每一句台词认真斟酌,密切联系药学服务术语,对调配的每一步调配操作严格按岗位操作标准进行要求,让学生熟悉职业岗位、感受职业氛围、体验职业角色。学生成立了5.12练习小分队,利用业余时间一丝不苟的排练,对排练中的每一句台词、每一个动作尤其是操作技能强的动作严格要求,刻苦训练,从而激发了学生不怕困难、吃苦耐劳、刻苦钻研的精神,构筑成了“5.12精神”,明显达到了职业教育的目的。
2.8开展技能大赛
2017年12月份,组织了药剂班学生自愿报名参加中药传统技能大赛。整个活动是先进行三周的技能培训,第四周进行大赛。项目包括中药辨认与调配及中药炮制。通过训练和大赛不仅使学生巩固了学过的药学知识、提高的药学技能,同时也是教师的职业技能有了很大提高。更可喜的是有几个学生中途要求报名参加,我们也吸收入队让他们跟着学习。这样不仅激发了学生学习的兴趣,也实现了他们努力学习的愿望。
2.9走进企业,感受职场
药剂班的学生第三年的学习是实习阶段,全部学生到合作企业顶岗实习。学习过程中药店指导教师进行传帮带,以身示教,及时奖励表现优秀的实习生,学生经过一年的工作学习,逐渐巩固了所学药学知识和药品调剂技术,更好地理解了药品管理知识,懂得了岗位所需,逐渐走入“企业人”角色,所以毕业后受到合作企业的欣赏和欢迎,合作企业表示只要学生愿意到药店工作,他们都愿意要,彻底改变了学生毕业后找不到工作,就业单位找不到合适毕业生的现象。
关键词:磷石膏; 预处理; 养护方式; 抗压强度
中图分类号:TQ177.3 文献标识码:A
1 引言
磷石膏是磷酸或磷肥工业以及合成洗涤剂日化产业排放的工业废渣。磷石膏多呈灰白色,密度为2.05~2.45g/cm3,容重0.85 g/cm3,是一种多组分的复杂晶体。其主要成份是CaSO4·2 H2,且含量一般在70%以上,其次含有磷酸盐、氟化物、有机物及二氧化硅等少量有害杂质,呈酸性,pH值一般在4.5以下。据报道,目前我国磷石膏排放量已超过2000万t,且大部分采用堆放的形式,这样不仅侵占土地,长期堆存还造成环境污染。如何大规模地利用磷石膏已是国家仍至世界迫切需要解决的问题。磷石膏现在主要用于制备化肥、石膏板、水泥缓凝剂、建筑石膏及生产硫酸联产水泥等。由于磷石膏含有少量杂质会对其应用造成严重影响[1],因此在应用之前需要进行预处理。
目前磷石膏用来制备墙体砖材料的工艺正处于发展阶段,有一些相关研究文献[2]。或采用水泥、其它粘接剂作为辅料,或通过烧结、蒸压的养护方式,成本相对较高 。本文采用磷石膏、粉煤灰、煤矸石、石灰、耐碱玻璃纤维来制备墙体砖,考察磷石膏预处理方式和养护方式对墙体砖性能的影响。
2 材料与方法
2.1 实验材料
磷石膏取自湖北荆门某化工厂,CaSO4·2 H2在90%以上,含有少量P2O5、F-和有机物等有害杂质。粉煤灰、煤矸石购自湖北襄阳某电厂,其主要成分为SiO2和Al2O3。石灰购自湖北荆门某石灰厂。耐碱玻璃纤维购自襄阳某玻璃纤维公司。
2.2 磷石膏预处理
磷石膏预处理可采用石灰中和及蒸汽预处理两种方式。
(1) 石灰中和。将一定比例的磷石膏与生石灰混合均匀,并陈化一段时间。
(2) 蒸汽预处理。将磷石膏置于密闭容器中,然后通入常压蒸汽,蒸汽温度100℃。
2.3 磷石膏墙体砖的制备
将粉煤灰和煤矸石磨细到100~160目,磷石膏是潮湿的细粉末,一般在60~100目,较小的颗粒填充在形成的胶凝材料中,可提高胶凝材料的密实度。
生石灰可用作粉煤灰的激发剂,磷石膏中的CaO亦能激发粉煤灰的活性,同时其所含的Fe2O3相当于催化剂,能提高物质的化学活性。采用耐碱玻璃纤维作为增强剂,亦可提高产品的强度[3]。基于以上作用及相关参考文献[4,5],采用大量正交试验,确定采用磷石膏∶粉煤灰∶煤矸石∶生石灰∶耐碱玻璃纤维∶水=50∶30∶8∶5∶3∶4的配比进行试验。
将胶凝材料与磨细的粉煤灰、煤矸石及增强剂按一定比例混合均匀,再装入尺寸为240mm×150mm×53mm的自制模具中,在15MPa压力下压制成型,即制得砖坯。经以下两种方法养护:自然养护7~28d,常温保湿,然后自然干燥;在100℃下蒸汽养护7h,取出自然养护24h。
2.4 性能测试
磷石膏墙体砖力学性能检测按照JC422-1991《非烧结普通粘土砖》标准执行。
3 实验结果与分析
3.1 磷石膏预处理方式
在磷石膏掺量为50%,粉煤灰30%,煤矸石8%,生石灰5%,耐碱玻璃纤维3%的条件下,按照2.3节中所述的方法进行试验,以未经预处理的、石灰中和及蒸汽处理的磷石膏制得墙体砖,然后对墙体砖的强度进行测试,结果见图1。
从图1中可以看出,用蒸汽预处理制得的墙体砖抗压强度和抗折强度分别为12.0 MPa和2.6 MPa,石灰中和预处理方式次之,强度值均超过JC422-1991《非烧结普通粘土砖》标准中MU10的强度等级。未经处理的磷石膏所得制品强度最低。
考虑到降低成本,后续试验均采用石灰中和预处理磷石膏,石灰中和磷石膏时,石灰能使磷石膏中可溶磷、氟化物等有害杂质变为惰性难溶盐,消除了有害物质对磷石膏墙体砖的不利影响,便于其凝结硬化,提高强度。且采用石灰中和预处理的方式在满足墙体砖强度等级要求的同时,其处理工艺简单,投资少,成本低。
3.2 养护工艺对磷石膏墙体砖性能的影响
根据养护工艺的不同,可有蒸压、蒸养和自然养护三类。蒸压砖经高压蒸汽养护而成,蒸汽温度一般高于176℃,压力在0.8MPa以上,其硅铝活性组分凝胶化反应充分,砖的强度高,性能趋于稳定,但对设备要求高。而蒸养系常压蒸汽养护,未经高压蒸养,水热反应进行不如蒸压充分,但生产设备投资少,成本相对低。自养砖则是成型后经常温常压自然养护制成,此方法工艺简单,投资少,能耗低,但生产周期一般较长。
按照2.2节中所述的方法进行试验,考虑节约投资设备成本及能耗,比较常压养护及自然养护对磷石膏力学性能的影响,结果见表1。
对比两种养护方法所得结果可知,采用蒸汽养护时,砖的强度性质优于自然养护,达到了非烧结普通粘土砖MU15的强度等级,但自然养护工艺所得的制品强度也达到了MU10的强度等级。
采用常压蒸汽养护工艺,在高温下,粉煤灰和煤矸石的活性得到了一定程度的激发,活化后的粉煤灰、煤矸石与磷石膏作用形成较多的C-H-S凝胶和钙矾石,大大提高了产品的强度。
采用自然养护工艺,生石灰的加入提高了环境的碱度,并伴随大量的OH-生成,粉煤灰和煤矸石磨细后在常温下与氢氧化钙发生化学反应,生成具有水硬性胶凝性能的化合物,增加了砖的强度和耐久性,同时加入耐碱玻璃纤维作为增强剂,砖的强度进一步提高,且形成的水硬性材料在潮湿环境部能继续产生水化反应而使砖的内部结构更为密实,有利于强度的提高。
与蒸汽养护工艺相对比,在满足墙体砖强度等级要求的情况下,采用自然养护工艺更加节约能源,设备投入低,从而生产成本低。
因此,采用磷石膏、粉煤灰和煤矸石作为原料,利用自然养护工艺制得的墙体砖,不仅充分利用废渣、废料,同时节约能源,保护耕地,减少污染,具有重大的社会经济效益和广阔的市场前景。
4 结语
(1)以工业副产品磷石膏为主要原料制备具有良好性能的免烧砖,达到非烧结粘土砖标准的要求,提高磷石膏的利用率,满足磷石膏资源化的要求。
(2)在磷石膏∶粉煤灰∶煤矸石∶生石灰∶耐碱玻璃纤维∶水=50∶30∶8∶5∶3∶4的配比下,通过压制成型,利用常压蒸汽养护和常压自然养护两种工艺制得的成品分别达到非烧结砖MU15和MU10两种标准等级的墙体砖。
(3)采用常压自然养护工艺,设备投资少,生产成本低,是一种值得推广的新型免烧砖生产工艺。
参考文献:
[1] 杨 敏,钱觉时,王 智,等. 杂质对磷石膏应用性能的影响[J] .材料导报,2007,21(6):104~106.
[2] 王 芬,王佩怡,刘长路,等. 磷石膏生产墙体砖的工艺研究进展[J]. 绿色科技,2010(10): 168~169.
[3] 岳昌年. E-玻璃纤维增强耐水石膏性能的研究全国第五届纤维水泥与纤维混凝土学术会议论文集[C].广州:广东科技出版社,1994.