輕質(zhì)隔墻板用小粒徑膨脹珍珠巖的應(yīng)用研究

向振宇，葉武平

（1.北京市建筑節(jié)能與建筑材料管理辦公室，北京 100039；2.中國建筑科學(xué)研究院 建筑材料研究所，北京 100013）

0 前言

充分利用廢棄物、節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境是發(fā)展新型墻體材料的重要方向和手段，符合建立資源節(jié)約型社會的要求。開發(fā)高質(zhì)量的輕質(zhì)隔墻板，有利于推廣裝配式住宅，促進(jìn)我國的建筑工業(yè)化，有助于加快墻改步伐[1]，因此，利用工業(yè)廢棄物來生產(chǎn)輕質(zhì)隔墻板具有重要的意義。

在利用工業(yè)廢棄物制備輕質(zhì)隔墻板方面，很多學(xué)者做了許多研究，主要集中在配比的設(shè)計、輕質(zhì)、力學(xué)性能等方面[2-4]，使用的工業(yè)廢棄物包括爐渣、粉煤灰、陶粒等，對于小粒徑膨脹珍珠巖的研究較少。膨脹珍珠巖是由酸性火山玻璃熔巖經(jīng)過破碎、篩分到一定粒度，再經(jīng)過預(yù)熱、瞬間高溫焙燒而制成的一種白色或淺色的顆粒狀優(yōu)質(zhì)絕熱材料[5]。目前膨脹珍珠巖主要用于保溫隔熱，且使用的粒徑為1 mm以上，1 mm以下的小粒徑膨脹珍珠巖基本堆棄不用，這不僅浪費資源，而且污染環(huán)境[6]。綜合開發(fā)膨脹珍珠巖礦產(chǎn)資源，提高資源的利用率和綜合利用價值，不僅有利于珍珠巖行業(yè)的發(fā)展[7]，更有利于促進(jìn)我國綠色建筑，加速工業(yè)廢棄物的資源化利用。本研究主要是利用廢棄的小粒徑膨脹珍珠巖，通過對其基本性能的分析，進(jìn)行配合比設(shè)計，研究小粒徑膨脹珍珠巖摻量、粉煤灰摻量、總水膠比對輕質(zhì)隔墻板的干表觀密度、抗壓強度和導(dǎo)熱系數(shù)的影響規(guī)律。

1 試 驗

1.1 原材料

水泥：北京金隅牌P·O42.5水泥。

粉煤灰：北京石景山電力公司，Ⅱ級，45μm篩篩余為5.7%，含水量為0.02%，燒失量為10.50%，主要化學(xué)成分見表1。

表1 粉煤灰的主要化學(xué)成分 %

普通砂：由北京某攪拌站提供，粒徑為0.3～2.36 mm。

尾礦砂：由某公司提供，粒徑在1 mm以下。

減水劑：江蘇博特生產(chǎn)的液態(tài)聚羧酸高性能減水劑，型號為PCA-1，減水率為20%～25%。

憎水劑：鄭州生?；ぎa(chǎn)品有限公司生產(chǎn)，主要成分是硬脂酸鈣。

1.2 試驗內(nèi)容及配合比

由于前期很少有人針對小粒徑膨脹珍珠巖進(jìn)行相關(guān)研究，考慮到小粒徑膨脹珍珠巖的吸水率較大以及吸水后體積減小明顯，試驗首先從小粒徑膨脹珍珠巖摻量出發(fā)，研究適合輕質(zhì)隔墻板的摻量范圍；其次對膠凝材料比例和總水膠比進(jìn)行研究，以期得到輕質(zhì)高強、保溫性能良好的小粒徑膨脹珍珠巖輕質(zhì)隔墻板配方，最后進(jìn)行性能優(yōu)化。試驗所用的基本配合比見表3，減水劑和憎水劑的外摻量分別為水泥和粉煤灰總量的0.5%、0.3%。

表3 試驗用配合比 kg

1.3 試驗方法

用于抗壓強度測試的試件尺寸為100 mm×100 mm×100 mm，依據(jù)JG/T 169—2016《建筑隔墻用輕質(zhì)條板通用技術(shù)要求》測試其抗壓強度；用于導(dǎo)熱系數(shù)測試的試件尺寸為300mm×300 mm×30 mm，依據(jù)GB/T 10294—2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關(guān)特性的測定防護(hù)熱板法》測試導(dǎo)熱系數(shù)；用于干表觀密度測試的試件尺寸為100 mm×100 mm×100 mm，依據(jù)JGJ 51—2002《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程（附條文說明）》中烘干法進(jìn)行測試。

1.4 主要試驗儀器

壓力試驗機(jī)：TYE-300型，精度1%；導(dǎo)熱系數(shù)測定儀：JW-Ⅲ型，測量誤差±5%；鼓風(fēng)干燥箱：DHG-9070A型，精度0.5℃。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 小粒徑膨脹珍珠巖摻量對輕質(zhì)隔墻板性能的影響

小粒徑膨脹珍珠巖摻量是指膨脹珍珠巖質(zhì)量占膠凝材料總質(zhì)量的比值，小粒徑膨脹珍珠巖摻量對輕質(zhì)隔墻板性能的影響見表4。

表4 小粒徑膨脹珍珠巖摻量對輕質(zhì)隔墻板性能的影響

由表4可知：在其它條件不變的情況下，小粒徑膨脹珍珠巖的摻量從16.7%增加到50.0%，試件的抗壓強度從19.5MPa下降到2.0 MPa，干表觀密度從1316 kg/m3下降到637 kg/m3，說明小粒徑膨脹珍珠巖摻入會降低輕質(zhì)隔墻板的抗壓強度和干表觀密度。GB/T 23451—2009《建筑用輕質(zhì)隔墻條板》規(guī)定，輕質(zhì)隔墻條板抗壓強度應(yīng)不小于3.5 MPa，經(jīng)換算，90 mm厚條板的干表觀密度應(yīng)不大于1000 kg/m3，120 mm厚條板的干表觀密度應(yīng)不大于916 kg/m3。對照標(biāo)準(zhǔn)抗壓強度和干表觀密度能同時符合隔墻條板要求的試件組為T3、T4、T5，其抗壓強度在3.5 MPa以上，體積密度在916 kg/m3以下，因此用小粒徑膨脹珍珠巖做輕質(zhì)隔墻板的適宜摻量為33.3%～41.7%。

2.2 粉煤灰摻量對輕質(zhì)隔墻板性能的影響

在不同膨脹珍珠巖摻量試驗的基礎(chǔ)上，選定膨脹珍珠巖摻量33.3%為對比實驗組，為降低輕質(zhì)隔墻板的成本，可摻加適量粉煤灰。粉煤灰摻量是指粉煤灰占膠凝材料質(zhì)量的比值，粉煤灰摻量對輕質(zhì)隔墻板性能的影響見表5。

表5 粉煤灰摻量對輕質(zhì)隔墻板性能的影響

由表5可知：粉煤灰摻量從39%增加到50%時，抗壓強度從6.9 MPa降到4.5 MPa，但降低幅度不大；而隨著粉煤灰摻量的增加，試件的干表觀密度從827kg/m3增加到845kg/m3，就輕質(zhì)高強而言，輕質(zhì)隔墻板中粉煤灰最佳摻量為39%。

2.3 水膠比對輕質(zhì)隔墻板性能的影響

由于小粒徑膨脹珍珠巖的吸水量是自身質(zhì)量的好幾倍，并且吸水后體積發(fā)生較大變化，因此不能像普通輕骨料混凝土中用凈水膠比來表示，故用總水膠比來表示?？偹z比對輕質(zhì)隔墻板性能的影響見表6。

表6 總水膠比對輕質(zhì)隔墻板性能的影響

由表6可知：隨著總水膠比的逐漸增加，抗壓強度、干表觀密度和導(dǎo)熱系數(shù)總體均呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，干表觀密度和抗壓強度的變化幅度大致相同；導(dǎo)熱系數(shù)從總水膠比為1.1的時候開始降低較快，到總水膠比為1.3后，導(dǎo)熱系數(shù)反而增加，導(dǎo)熱系數(shù)變化范圍為0.1513～0.1936 W/（m·K），說明保溫性能良好?？紤]到抗壓強度和干表觀密度應(yīng)均符合GB/T 23451—2009的要求，總水膠比應(yīng)控制在1.1～1.4內(nèi)，且總水膠比為1.4較優(yōu)。

2.4 尾礦砂摻量對輕質(zhì)隔墻板性能的影響

尾礦砂是一種廢棄的資源，為了充分利用廢棄資源，保護(hù)環(huán)境，并降低成本，利用尾礦砂代替普通砂，尾礦砂摻量（以膨脹珍珠巖質(zhì)量為基準(zhǔn)）對輕質(zhì)隔墻板性能的影響見表7。

表7 尾礦砂摻量對輕質(zhì)隔墻板性能的影響

由表7可知：用尾礦砂取代普通砂，抗壓強度變化不大；隨著尾礦砂摻量的增加，干表觀密度、抗壓強度、導(dǎo)熱系數(shù)均略有增加。在大量摻加小粒徑膨脹珍珠巖的基礎(chǔ)上，再摻加尾礦砂的效果不太好。

3 結(jié)論

（1）利用廢棄的小粒徑膨脹珍珠巖制備輕質(zhì)隔墻板，小粒徑膨脹珍珠巖適宜摻量為33.3%～41.7%，粉煤灰最佳摻量為39%，總水膠比應(yīng)控制在1.1～1.4內(nèi)，且1.4的總水膠比較優(yōu)，同時需摻加一定量的減水劑和憎水劑。

（2）用小粒徑膨脹珍珠巖制備輕質(zhì)隔墻板，抗壓強度為3.8～6.9 MPa，干表觀密度為 706～827 kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.1513～0.1859 W/（m·K），符合GB/T 23451—2009要求。

[1] 黃麗華，周大偉.摻多種工業(yè)廢渣的陶?；炷凛p質(zhì)隔墻板[J].新型建筑材料，2006（2）：52-53.

[2] 蘆令超，岳云龍，宋廷壽.堿礦渣水泥-赤泥基輕質(zhì)隔墻板的研究[J].新型建筑材料，1999（6）：46-47.

[3] 孫莉.輕質(zhì)隔墻板用陶?；炷恋脑囼炑芯縖J].重慶建筑，2015，14（10）：57-58.

[4] 王能關(guān)，左麗，賴洪美.利用爐渣和粉煤灰生產(chǎn)輕質(zhì)隔墻板[J].新型建筑材料，2002（2）：19-20.

[5]Yilmazer S，Ozdeniz M B.The effect of moisture content on sound absorption of expanded perlite plates［J］.Building and Enviroment J，2005，40（3）：311-318.

[6] 劉紅燕，劉鵬，于永生.小粒徑膨脹珍珠巖性能研究[J].非金屬礦，2009，32（3）：67－69.

[7] 管俊芳，陸琦，于吉順.珍珠巖的加工和綜合利用[J].化工礦物與加工，2003（4）：6－9.