基于節(jié)能環(huán)保的自保溫混凝土材料耐久性研究

張明浩

摘 要：節(jié)能環(huán)保理念下，將某些工業(yè)廢棄物作為自保溫混凝土的制作材料，不僅能夠達(dá)到保護(hù)環(huán)境的作用，而且還可以降低自保溫混凝土材料的成本。所以文章通過實(shí)驗(yàn)研究制備了一種自保溫混凝土材料，然后對其耐久性進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明文章所制備的自保溫混凝土材料具有很好的耐久性，能夠在建筑工程中發(fā)揮長久穩(wěn)定的效果。

關(guān)鍵詞：節(jié)能環(huán)保;自保溫混凝土材料;耐久性

中圖分類號：TQ172.4+4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1001-5922（2020）10-0047-05

Abstract：Under the concept of energy saving and environmental protection， using certain industrial wastes as materials for making self-insulating concrete can not only protect the environment， but also reduce the cost of self-insulating concrete materials. Therefore， the paper prepared a self-insulating concrete material through experimental research， and then studied its durability. The research results show that the self-insulating concrete material prepared in this paper has good durability and can play a long-term and stable effect in construction engineering.

Key words：energy saving and environmental protection; self-insulating concrete materials; durability

0 引言

我國社會的不斷發(fā)展，產(chǎn)生了大量的工業(yè)廢棄物，這些廢棄物會不斷增加，并且造成環(huán)境污染[1]。如今，人類已經(jīng)認(rèn)識到節(jié)能環(huán)保的重要性，于是大力提倡各種節(jié)能環(huán)保建筑技術(shù)，將廢舊物進(jìn)行回收再利用，不僅能夠降低廢棄物造成的傷害，還能夠節(jié)約工程成本[2-3]。膨脹珍珠巖屬于一種性能較好且廉價(jià)的保溫材料，所以將其添加到混凝土中實(shí)現(xiàn)自保溫的作用，然后還將一些鐵尾礦和粉煤灰等廢棄物加入到混凝土，制作一種節(jié)能環(huán)保的自保溫混凝土材料，然后使其性能能夠達(dá)到建筑工程的要求，最后對其耐久性進(jìn)行研究[4-5]。

1 自保溫混凝土材料的配制

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)所需要的材料有水泥、粉煤灰、砂、珍珠巖、鐵尾礦、石子、外加劑和水等。其中石子選擇的粒徑大致在5～10mm之間，外加劑選擇的是聚羥酸高效減水劑，水泥、粉煤灰、天然砂、珍珠巖和鐵尾礦的基本性能指標(biāo)如表1～表5所示。

1.2? ?工藝流程

自保溫混凝土材料的制作工藝如圖1所示，制作的自保溫混凝土砌塊如圖2所示，其類型為單排孔，砌塊的尺寸設(shè)置為，壁厚和肋都設(shè)置為25mm。

1.3? ?配合比設(shè)計(jì)

自保溫混凝土材料在不同配比情況下的性能會存在較大差異，所以為了得到性能符合建筑工程性能要求的材料需要得到更加優(yōu)異的配合比。文章設(shè)置了如表6所示試驗(yàn)配合比。試驗(yàn)所需要的試樣尺寸設(shè)置為一個正方體，其長寬高都為100mm，然后測試不同用量對混凝土試樣壓縮強(qiáng)度和表面密度的影響。

1.3.1 水泥用量對自保溫混凝土的影響

設(shè)置了5個不同的水泥用量，如表6所示的C-1到C-5的配合比所示，使用該配合比制作的試樣進(jìn)行28d表觀密度試驗(yàn)，然后進(jìn)行7d和28d壓縮強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，最后獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3和圖4所示。從這2個圖中可以看出，自保溫混凝土中使用的水泥用量越多，其壓縮強(qiáng)度和表觀密度將會越來越大;然后對比7d和28d的壓縮強(qiáng)度，28d的壓縮強(qiáng)度將更強(qiáng)，所以在制作自保溫混凝土?xí)r使用28d養(yǎng)護(hù)將更有助于提高混凝土壓縮強(qiáng)度。水泥越多，越有利于提高表觀必讀和壓縮強(qiáng)度是因?yàn)榘l(fā)生硬化之后，就會增加混凝土中的水化產(chǎn)物，于是就會增加混凝土的強(qiáng)度，然后提高其密實(shí)度[6-7]。

1.3.2 砂率對自保溫混凝土的影響

表6中編號為S1到S5的混凝土試驗(yàn)配合比就顯示了不同的砂率，然后同樣對其進(jìn)行表觀密度和壓縮強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5和圖6所示。從圖中可以看出，當(dāng)砂率不斷增加時，自保溫混凝土的表觀密度和壓縮強(qiáng)度的變化趨勢為先增大后降低，并且當(dāng)砂率為46%時，自保溫混凝土的測試性能達(dá)到最優(yōu)。而且28d壓縮強(qiáng)度顯然大于7d壓縮強(qiáng)度。當(dāng)砂率開始增加時，會增加混凝土的壓縮強(qiáng)度和表觀密度，但是當(dāng)其增加大一定程度之后，就會降低水泥砂漿的使用量，所以就會使得壓縮強(qiáng)度和表面密度降低。所以當(dāng)砂率為56%時，自保溫混凝土具有更好的性能。

1.3.3 減水劑用量對自保溫混凝土的影響

表6中編號為W1到W5的混凝土試驗(yàn)配合比就顯示了不同的減水劑的用量，同樣使用該配比條件下制作混凝土試驗(yàn)，檢測其壓縮強(qiáng)度和表觀密度，得到如圖7和圖8所示的結(jié)果。從圖7中可以看出，當(dāng)減水劑用量不斷增加時，混凝土表觀密度的變化趨勢趨勢比較平穩(wěn)，所以能夠得到減水劑用量對表觀密度的影響比較小。從圖8中可以看出，當(dāng)減水劑用量不斷增加時，壓縮強(qiáng)度也不斷增加，只是養(yǎng)護(hù)時間為7d時，壓縮強(qiáng)度的的增加不是很明顯，而當(dāng)養(yǎng)護(hù)時間為28d時，其壓縮強(qiáng)度具有較為明顯的增加，且其壓縮強(qiáng)度明顯高于7d壓縮強(qiáng)度。

1.3.4 粉煤灰用量對自保溫混凝土的影響

表6中編號為P1到P5的混凝土試驗(yàn)配合比就顯示了不同粉煤灰摻量，然后研究其對7d、28d和90d混凝土試塊壓縮強(qiáng)度的影響，獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖9所示。從圖中可以看出，90d壓縮強(qiáng)度大于28d壓縮強(qiáng)度大于7d壓縮強(qiáng)度，當(dāng)粉煤灰摻量都為15%時，此時的混凝土壓縮強(qiáng)度達(dá)到最大，而當(dāng)粉煤灰用量不斷增加時，7d壓縮強(qiáng)度不斷處于下降趨勢。當(dāng)粉煤灰摻量大于15%之后，就會降低水泥用量，于是就會降低混凝土壓縮強(qiáng)度，所示將粉煤灰摻量設(shè)置在15%時最為合適，此時的壓縮強(qiáng)度最大。

1.3.5 鐵尾礦用量對自保溫混凝土的影響

表6中編號為T1到T5的混凝土試驗(yàn)配合比就顯示了不同的鐵尾礦摻量，然后對其進(jìn)行壓縮強(qiáng)度測試，得到如圖10所示的結(jié)果。從圖中可以看出，當(dāng)鐵尾礦用量不斷增加時，自保溫混凝土的壓縮強(qiáng)度不斷降低，且其降低趨勢比例不斷增強(qiáng)，尤其是當(dāng)鐵尾礦用量均超過10%之后，其下降趨勢將會更快。因?yàn)樵黾予F尾礦之后，會降低混凝土之間的粘接力，于是就會降低混凝土壓縮強(qiáng)度。

通過上述分析不同原材料摻量對自保溫混凝土壓縮強(qiáng)度和表觀密度的影響可知，要想制作出性能更好的自保溫混凝土，其原材料之間的比例需要設(shè)置合理，且其最優(yōu)配合比為水泥：石子：砂：水：粉煤灰：鐵尾礦：珍珠巖：減水劑=1：1.92：1.46：0.53：0.18：0.16：0.14：0.02。

1.4 養(yǎng)護(hù)制度和期齡對自保溫混凝土的影響

上述分析已經(jīng)得到自保溫混凝土材料的最佳配比，試樣在制作過程中性能也會受到影響，于是文章對其期齡和養(yǎng)護(hù)方式進(jìn)行了研究，養(yǎng)護(hù)制度分為3種情況，分別為自然養(yǎng)護(hù)、蒸汽養(yǎng)護(hù)和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，得到的結(jié)果如圖11所示。從圖中可以看出，當(dāng)齡期不斷增加時，自保溫混凝土的壓縮強(qiáng)度不斷增加，且在齡期前期時，增加速度更快，后期其增加速度比較慢。齡期在少于28d時，蒸汽養(yǎng)護(hù)的混凝土壓縮強(qiáng)度大于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)大于自然養(yǎng)護(hù)，而當(dāng)齡期大于或者等于28d時，此時自然養(yǎng)護(hù)的混凝土壓縮強(qiáng)度大于蒸汽養(yǎng)護(hù)大于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。雖然齡期越長，其壓縮強(qiáng)度越大，但是會增加工期，并且增加的強(qiáng)度并不是非常顯著，所以從圖中可以看出，當(dāng)齡期為28d，養(yǎng)護(hù)只對為自然養(yǎng)護(hù)，此時獲得的自保溫混凝土材料綜合性能更好。

2 自保溫混凝土材料的耐久性分析

通過上述研究已經(jīng)獲得了自保溫混凝土材料的配比，此時的混凝土能夠在建筑工程中滿足各種相關(guān)規(guī)定要求，具有不錯的力學(xué)性能，但是要能夠保證該材料能夠在建筑工程中發(fā)揮長久的穩(wěn)定性作用，需要其具備一定的耐久性，所以文章將對該材料的耐久性進(jìn)行分析。按照上文分析的配比進(jìn)行制備自保溫混凝土材料，其中養(yǎng)護(hù)時間設(shè)置為28d，養(yǎng)護(hù)制度使用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，因?yàn)辇g期在28d時，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)獲得混凝土壓縮強(qiáng)度最差，如果在最差的條件下，自保溫混凝土材料還能夠具備較好的耐久性，那么在應(yīng)用過程中將會具有更好的效果。進(jìn)行耐久性試驗(yàn)采用的參考標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 4111-2013《混凝土小型空心砌塊試驗(yàn)方法》 [8]。

2.1 材料的軟化系數(shù)

自保溫混凝土材料的軟化系數(shù)結(jié)果如表7所示。從表中可以看出，其軟化系數(shù)為0.87，相關(guān)規(guī)定表明軟化系數(shù)大于或者等于0.85即可，所以文章驗(yàn)研究的自保溫混凝土材料能夠滿足軟化系數(shù)要求。

2.2 材料的抗凍性

抗凍性也是評價(jià)材料耐久性的一個參考標(biāo)準(zhǔn)，通過實(shí)驗(yàn)獲得的抗凍性結(jié)果如表8所示，從表中可以得到的平均強(qiáng)度損失率為5.8%，平均質(zhì)量損失率為0.66%，相關(guān)規(guī)定表明強(qiáng)度損失率不大于25%、質(zhì)量損失率不大于5%即可，所以這兩個實(shí)驗(yàn)結(jié)果也都滿足于相關(guān)規(guī)定要求。

2.3? ?材料的抗?jié)B性能

自保溫混凝土材料的抗?jié)B性能結(jié)果如表9所示。從中可以看出，其中最大的水面下降高度為0.85mm，而相關(guān)規(guī)范中之處該指標(biāo)不能大于1cm即可，所以文章所研究的材料具有很好的抗?jié)B性。

3 結(jié)語

綜上所述，文章通過研究一種基于節(jié)能環(huán)保的自保溫混凝土材料，對不同配比狀態(tài)下的抗拉強(qiáng)度和表明密度進(jìn)行研究，從而得到最好的配比為水泥：石子：砂：水：粉煤灰：鐵尾礦：珍珠巖：減水劑=1：1.92：1.46：0.53：0.18：0.16：0.14：0.02。最后對其進(jìn)行耐久性分析，結(jié)果表明該材料具有很好的耐久性。所以該自保溫混凝土材料能夠在建筑工程中發(fā)揮重要作用。

參考文獻(xiàn)

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