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，不僅能夠達到保護環(huán)境的作用，而且還可以降低自保溫混凝土材料的成本。所以文章通過實驗研究制備了一種自保溫混凝土材料，然后對其耐久性進行研究。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的保溫材料，所以將其添加到混凝土中實現(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到建筑工程的要求，最后對其耐久性進行研究[4-5]。

1 自保溫混凝土材料的配制

1.1 實驗材料

實驗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

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所示試驗配合比。試驗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行28d表觀密度試驗，然后進行7d和28d壓縮強度實驗，最后獲得的實驗結(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，其壓縮強度和表觀密度將會越來越大;然后對比7d和28d的壓縮強度，28d的壓縮強度將更強，所以在制作自保溫混凝土?xí)r使用28d養(yǎng)護將更有助于提高混凝土壓縮強度。水泥越多，越有利于提高表觀必讀和壓縮強度是因為發(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度，然后提高其密實度[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的混凝土試驗配合比就顯示了不同的砂率，然后同樣對其進行表觀密度和壓縮強度實驗，實驗結(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到最優(yōu)。而且28d壓縮強度顯然大于7d壓縮強度。當(dāng)砂率開始增加時，會增加混凝土的壓縮強度和表觀密度，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，檢測其壓縮強度和表觀密度，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，壓縮強度也不斷增加，只是養(yǎng)護時間為7d時，壓縮強度的的增加不是很明顯，而當(dāng)養(yǎng)護時間為28d時，其壓縮強度具有較為明顯的增加，且其壓縮強度明顯高于7d壓縮強度。

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混凝土試塊壓縮強度的影響，獲得實驗結(jié)果如圖9所示。從圖中可以看出，90d壓縮強度大于28d壓縮強度大于7d壓縮強度，當(dāng)粉煤灰摻量都為15%時，此時的混凝土壓縮強度達到最大，而當(dāng)粉煤灰用量不斷增加時，7d壓縮強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的混凝土試驗配合比就顯示了不同的鐵尾礦摻量，然后對其進行壓縮強度測試，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度不斷降低，且其降低趨勢比例不斷增強，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。因為增加鐵尾礦之后，會降低混凝土之間的粘接力，于是就會降低混凝土壓縮強度。

通過上述分析不同原材料摻量對自保溫混凝土壓縮強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)護方式進行了研究，養(yǎng)護制度分為3種情況，分別為自然養(yǎng)護、蒸汽養(yǎng)護和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護，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)護的混凝土壓縮強度大于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護大于自然養(yǎng)護，而當(dāng)齡期大于或者等于28d時，此時自然養(yǎng)護的混凝土壓縮強度大于蒸汽養(yǎng)護大于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護。雖然齡期越長，其壓縮強度越大，但是會增加工期，并且增加的強度并不是非常顯著，所以從圖中可以看出，當(dāng)齡期為28d，養(yǎng)護只對為自然養(yǎng)護，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行分析。按照上文分析的配比進行制備自保溫混凝土材料，其中養(yǎng)護時間設(shè)置為28d，養(yǎng)護制度使用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護，因為齡期在28d時，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護獲得混凝土壓縮強度最差，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。進行耐久性試驗采用的參考標(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

抗凍性也是評價材料耐久性的一個參考標(biāo)準(zhǔn)，通過實驗獲得的抗凍性結(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，所以這兩個實驗結(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)下的抗拉強度和表明密度進行研究，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

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