摻加鐵礦砂尾砂的玻化微珠保溫混凝土的性能研究

摘要： 通過將礦山開采中產(chǎn)生的鐵礦砂、尾砂作為外摻料摻入到?；⒅楸鼗炷林校治隽瞬；⒅楸鼗炷恋奈锢砹W(xué)性能隨外摻料摻量變化的變化規(guī)律。摻入適量外摻料的?；⒅楸鼗炷量芍瞥善鰤K用于保溫承重結(jié)構(gòu)。 

關(guān)鍵詞：鐵礦砂；尾砂；?；⒅椋槐鼗炷?

0 前言

目前建筑物保溫節(jié)能技術(shù)大多都集中在研究開發(fā)附加到建筑物結(jié)構(gòu)外表面或內(nèi)表面的保溫材料上。從系統(tǒng)科學(xué)的方法與原理出發(fā)，研究開發(fā)一種既具有一般混凝土的物理力學(xué)性能，同時(shí)又具有保溫性能，符合綠色、環(huán)保的生態(tài)建筑材料是十分必要的[1]。?；⒅楸鼗炷恋难兄铺钛a(bǔ)了這一空缺。在礦山的開采中會(huì)產(chǎn)生大量的鐵礦砂和尾砂，尾砂是礦山開采的廢棄物，不僅占用大量土地，而且造成環(huán)境污染，同時(shí)由于目前河道和耕地的限制開采，使原有的砂石資源更加緊張[2]。尾砂被作為混凝土的原材料利用，既節(jié)約了資源，又有利于環(huán)保，符合我國建立資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的要求。

1 ?；⒅楸鼗炷恋难芯扛艣r

通過前期大量的試驗(yàn)，得出如下結(jié)論：在?；⒅閾搅俊⑺鄰?qiáng)度等級(jí)、砂用量減少量、石子種類因素中，?；⒅閾搅渴怯绊懕鼗炷翆?dǎo)熱系數(shù)的最主要因素，但對混凝土28d抗壓強(qiáng)度影響不顯著；石子種類是影響混凝土28d抗壓強(qiáng)度的最主要因素，對混凝土導(dǎo)熱系數(shù)影響亦比較顯著；水泥強(qiáng)度等級(jí)對混凝土28d強(qiáng)度影響比較顯著，對導(dǎo)熱系數(shù)有一定影響；砂用量減少量對混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)和28d抗壓強(qiáng)度影響均不顯著。理論分析和試驗(yàn)研究均證明，在混凝土中摻加?；⒅椋淖兂Ｒ?guī)混凝土的材料組成，并應(yīng)用多種外加劑，可使混凝土既具有保溫性能，又能滿足物理力學(xué)性能[3]?？梢姡；⒅楸鼗炷磷鳛閴w結(jié)構(gòu)材料和保溫材料合二為一是可行的，可使我們進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件設(shè)計(jì)及施工的同時(shí)解決保溫節(jié)能問題，減少了設(shè)計(jì)和施工的工序，縮短了工期，將會(huì)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益[4]。在此基礎(chǔ)上，本試驗(yàn)按照初始理論配合比，通過摻加鐵礦砂、尾砂，分析其對?；⒅楸鼗炷翉?qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)、容重的影響；尋找外摻料的最佳摻量，使?；⒅楸鼗炷猎谳^低的導(dǎo)熱系數(shù)下強(qiáng)度最高。

2 試驗(yàn)

2.1 原材料

水泥：采用太原某水泥廠生產(chǎn)的42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。?；⒅椋菏且环N無機(jī)玻璃質(zhì)礦物材料，由火山巖粉碎成礦砂，經(jīng)過特殊膨化燒法加工而成，產(chǎn)品呈不規(guī)則球狀體顆粒，內(nèi)部為空腔結(jié)構(gòu)，表面玻化封閉，理化性能穩(wěn)定，具有質(zhì)輕、隔熱防火、耐高低溫、抗老化、吸水率小等優(yōu)良特性?？商娲勖夯移?、玻璃漂珠、普通膨脹珍珠巖、聚苯顆粒等諸多傳統(tǒng)輕質(zhì)骨料在不同制品中的應(yīng)用，是一種環(huán)保型高性能無機(jī)輕質(zhì)絕熱材料。試驗(yàn)選用太原思科達(dá)科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的SKD-Ⅱ產(chǎn)品，產(chǎn)品形狀和物理性能見DBJ04-250—2007《玻化微珠保溫砂漿應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》。

石子：山西文水碎石，粒徑5～20mm，堆積密度1630kg/m³。砂：太原砂石場普通河砂，含泥量小于2%，中砂，堆積密度1500kg/m³。水：自來水，pH值小于6.5。鐵礦砂，太原某鋼廠；尾砂，生產(chǎn)?；⒅樵系奈采?。鐵礦砂、尾砂的檢測結(jié)果見表1。

2.2 混凝土初始理論配合比

水泥466kg，石子1240kg，中砂331kg，水213kg。

2.3 試驗(yàn)過程

試驗(yàn)中，玻化微珠的摻量為預(yù)拌混凝土體積的100%，鐵礦砂A、B，尾砂A、B分別按水泥質(zhì)量的5%、10%、15%、20%加入到混凝土中。試驗(yàn)共分16組，每組中測試抗壓強(qiáng)度采用150mm×150mm×150mm的立方體試塊，測定導(dǎo)熱系數(shù)的試件以3塊為1組：分別為厚試件2塊（200mm×200mm×75mm），薄試件1塊（200mm×200mm×25mm）。試件采用室內(nèi)自然養(yǎng)護(hù)（室內(nèi)溫度約20℃），在試件成型后用不透水的薄膜覆蓋表面，防止水分蒸發(fā)，靜置24h后標(biāo)上編號(hào)、拆模，拆模后的試件仍用薄膜覆蓋，在室溫下養(yǎng)護(hù)至28d，并在此期間經(jīng)常澆水，保持試件的濕潤。抗壓強(qiáng)度采用WAW-1000kN微機(jī)控制電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測試，取同組3塊試件的平均值作為該配比下的28d抗壓強(qiáng)度代表值。導(dǎo)熱系數(shù)測試前首先把養(yǎng)護(hù)好的薄板試件和厚板試件均放在烘干箱中，在105～110℃烘干至恒重，取出后在室內(nèi)靜置8h，冷卻至室溫，然后采用天津建儀廠生產(chǎn)的DRM-1導(dǎo)熱系數(shù)儀進(jìn)行測試。密度值采用磅秤稱得。

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3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 試驗(yàn)結(jié)果

鐵礦砂A、B，尾砂A、B摻量分別為水泥質(zhì)量的時(shí)，?；⒅楸鼗炷恋?8d抗壓強(qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)、密度隨外摻料摻量變化的曲線分別見圖1、圖2、圖3。

3.2試驗(yàn)結(jié)果分析

（1）從圖1、圖2、圖3可以看出，隨著外摻料摻量的增大，?；⒅楸鼗炷恋目箟簭?qiáng)度呈下降趨勢，導(dǎo)熱系數(shù)和密度呈增加趨勢。由圖1可得，尾砂A摻量的變化對抗壓強(qiáng)度的影響最大。當(dāng)尾砂A的摻量為15%時(shí)，抗壓強(qiáng)度最大降幅達(dá)53.6%；由圖2可得，尾砂A摻量的變化對導(dǎo)熱系數(shù)的影響最大。當(dāng)尾砂A的摻量為20%時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)最大增幅7.1%；由圖3可得，鐵礦砂B摻量的變化對密度的影響最大。當(dāng)鐵礦砂B的摻量為20%時(shí)，密度最大增幅10.2%。

（2）隨著鐵礦砂、尾砂摻量的增加，?；⒅楸鼗炷翉?qiáng)度逐漸下降，其原因是砂率的增加，集料總表面積的增大使水泥漿量相對不足，集料顆粒表面的水泥漿層將變薄，從而減弱了水泥漿的潤滑作用，新拌混凝土的流動(dòng)性減小。而為保證其流動(dòng)性，且在水泥用量不變的情況下，需水量加大，導(dǎo)致水灰比增加，強(qiáng)度下降；密度逐漸增加是由于鐵礦砂、尾砂的表觀密度大于普通混凝土的表觀密度所致；導(dǎo)熱系數(shù)在1.00W/（m·K）左右微小波動(dòng)，這也再一次驗(yàn)證了前面所得結(jié)論，影響導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素是?；⒅榈膿搅?。同時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)隨著砂率的增加而呈現(xiàn)微小的增大趨勢，說明砂率對導(dǎo)熱系數(shù)有一定的影響。

（3）由圖1、圖2、圖3可得，當(dāng)尾砂A的摻量為水泥質(zhì)量的5%時(shí)，玻化微珠保溫混凝土強(qiáng)度最高，導(dǎo)熱系數(shù)和密度較小，為最佳方案。

4 結(jié)語

（1）摻加5%尾砂A的?；⒅楸鼗炷粒箟簭?qiáng)度可達(dá)11.37MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為0.98W/（m·K），可制成保溫承重砌塊。（2）尾砂的利用減少了其對環(huán)境的污染，節(jié)約了資源，符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

參考文獻(xiàn)：

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