玻化微珠浮石混凝土试验研究.pdf

2 0 1 4 年 第 2期 (总 第 2 9 2 期 ) Nu mb e r 2 i n 2 0 1 4 ( T o t a l N o 2 9 2 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AI AND ADM I NI CL E d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 4 0 2 0 2 1 玻化微珠浮石混凝土试验研究 樊丽军 ，巩天真 ( 山西大学 工程学院，山西 太原 0 3 0 0 1 3 ) 摘要： 运用正交试验分析了浮石混凝土中用玻化微珠代替部分砂子， 在水泥、 玻化微珠、 浮石用量及外加剂等变化时， 浮石混 凝土的导热系数 、 立方体抗压强度及干密度变化情况 ， 印证 了加入玻化微珠 的浮石混凝土是一种很好的墙体材料。 关键词 ： 玻化微珠 ；浮石混凝土；正交试验 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 4 1 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 0 2 0 0 7 9 0 3 E x p e r i me n t o f g l a z e d h ol l o w b e a d a n d p u mi c e c on c r e t e FAN 硼 ， GONG T i a n z h c n ( E n g i n e e r i n g C o l l e g e o f S h a n x i U n i v e r s i t y ， T a i y u a n 0 3 0 0 1 3 ， C h ma ) Ab s t r a c t ： Ba s e o n the o r t h o g o n a l e x p e r i me n t ， u s i n g g l a z e d h o l l o w b e a d i n s t e a d o f p a r t o f s a n d t h e r ma l c o n d u c t i v i ty， c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a n d d r y d e n s i ty o f c o n c r e t e h a s b e e n a n a l y z e d f o l l o wi n g t h e c h ang e o f t h e u s e l e v e l o f t h e c e me m， the g l a z e d h o l l o w b e a d， the p u mi c e an d the a d d i t i v e s Co n fie me d the g l a z e d ho l l o w be a d a n d p um i c e c o n c r e t e i s a ki n d o f ve r y g oo d wa l l ma t e r i a l s Ke yw o r d s ： g l aze dh o l l o w b e a d ； p um i c e c o n c r e t e ； o r t h o g o n a l e x p e r i me n t 0 引言 进入 2 l 世纪 ， 全球能源 日益紧张 、 在节能减 排 、 环境 保护的背景下， 开发研制并推广使用高效、 节能、 环保的新 型建筑材料 ， 并充分考虑利用工农业生产过程中产生的粉 煤灰 等废料 ， 是利国利 民的大好事 。 本研究在山西省 电力 公司的支持下 ， 研发一种应用于变电站工程围护结构的 “ 三合一” 节能 、 环保 、 绿色墙体材料 ， 该墙体材料能 同时满 足保温隔热、 围护及内外装饰要求。 1 玻化微珠浮石混凝土试验研究 浮石是火山爆发时喷出的岩浆冷却后形成的多孔天然 轻骨料。 它在我国分布较广 ， 华北地区如内蒙、 山西的浮石 蕴藏量十分丰富。 目前内蒙已开采生产的有 3 个矿区， 质量 较好， 开采设备简单， 交通运输方便。 山西大同聚乐堡浮石矿 蕴藏量也很丰富， 质量较好， 现己开采供北京等地区使用 5 】 。 国外对浮石混凝 土的研究和使用较早 ， 比如意大利在 2 0 世纪八九十年代， 浮石混凝土砌块已经广泛使用， 不仅 在 2 3 层以下的砌块建筑中大量使用 ， 而且在其他建筑体 系中的应用也 日益增多， 特别是在框架建筑中， 代替黏土空 心砖作非承重填充墙( 包括保温用的外墙) ， 浮石混凝土的 性能已达到一个较高的水平 ， 用利帕里浮石( 导热系数为 0 0 9 w ( m K) 配制的混凝土导热系数达 0 1 5 4 8 W ( m K) ， 它是一种较理想的墙体材料 】 】 。 在我 国， 浮石 昆 凝土 2 0 世纪六七 十年代就诞生 ， 发展 至今 已经有很 多产 品 ， 比如浮石混凝 土墙板 ， 浮石混凝土 砌块 、 浮石混凝土空心砌块等 。 近年来 ， 浮石及 浮石混凝土 得到人们的普遍重视 。 应用范围很广泛 ， 从东北地区到华北 地 区， 从多层建筑到高层住宅 ， 甚 至到核 电工程 ， 浮石混凝 土的优点得到了充分的验证 。 然而， 在进行浮石混凝土配制时， 细骨料大多选用中 砂 ， 混凝 土的导热系数在大 约 0 5 W ( m K) 左 右。 正是基 于以上 的情况 ， 本课题组用玻化微珠替代部分细骨料 ， 用正 交试验方法进行试验研究 ， 找到较合适的配合比， 使掺如 玻化微珠的浮石混凝土具有填充墙体材料的强度和较低 的导热系数， 为“ 三合一” 墙体材料的研发提供条件。 2 试验用原材料及初始配合比 2 1 试验 用原材料 ( 1 ) 浮石 ： 浮石是火山爆发喷 出的炽热岩浆 ， 在大量气 体下硬化而成。 它是天然多孔石材， 呈坚固海绵块体， 气孔 丛 生 ， 状如蜂 窝。 气孔呈 封闭 圆形或椭 圆形 。 浮石 粒径为 2 0 - 2 0 0 r n l r l ， 抗压强度为 6 0 2 0 l ,l_ V a 。 由于它 自重轻、 隔热 性能好 ， 材料来源广泛， 在我国北方地区， 是墙体改革的重 要建筑材料之一。 浮石制品具有力学强度高、 轻质、 保温性 能好、 隔音 、 耐火 、 耐久性及可加工性好等特点 ， 是一种无 需锻烧不耗能源，比较理想的轻 骨料 。 本试验选用大同浮 收稿 日期：2 0 1 3 - 0 8 - 0 5 基金项 目：科研项 目： “ 玻化微珠保温混凝土墙板在变电站工程中的应用研究” 项 目批准文号 ： 晋电发展 2 O l 1 年8 4 8 号】 7 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石 ， 浮石松散干密度 6 1 5 8 k g m 3 ， 含水率 0 1 。 ( 2 ) 玻化微珠的特性 ： 轻骨料玻化微珠是一种无机物 玻璃质矿物材料 ， 是 由火 山岩粉碎成矿砂 ， 经 过特殊膨化 烧法加工而成， 产品呈不规则球状体颗粒 ， 内部为空腔结 构 ， 表面玻化封 闭 ， 理化性能稳定 ， 具有质轻 、 隔热防火 、 耐 高低温、 抗老化、 吸水率小等优良特性。 可替代粉煤灰漂珠、 玻璃漂珠 、 普通膨胀珍珠岩 、 聚苯颗粒等诸多传统轻质骨 料在不同制品中的应用 ， 是一种环保型高性能无机轻质绝 热材料 3 1 。 本试验选用玻化微珠 ： 选 用太原市思科达科技发 展有限公 司生产 的 S K I 3 I I 产 品， 密度为 1 0 0 k g m 。 ( 3 ) 水泥 ： 太原狮头水泥厂 P O4 2 5 R级水泥。 ( 4 ) 砂： 柴村中砂， 细度模数 2 4 ， 含泥量 3 0 。 ( 5 ) 外加剂 ： 自制的专用添加剂 。 2 2试验初 始 配合 比 水 泥 2 0 0 k g ， 粉 煤灰 1 2 0 k g ， 玻化 微 珠 2 0 ， 砂 子 1 2 0 k g， 浮石 4 0 0 k g 。 3 玻化微珠浮石混凝土正交试验 3 1 因素水平选择 浮石具有轻质高强和导热系数低的特点， 是影响混凝 土强度 、 导热性能的主要 因素 ， 玻化微珠 的大量掺加 ， 可 以 大大降低混凝土的导热系数 ， 但同时也会使强度有所衰减， 水泥 的掺量影响混凝 土的强度和密度 ， 外加剂对水灰比影 响较大， 从而影响混凝 土的强度和和易性 。 经过分析研究选 择浮石用量 、 玻化微珠用量 、 水泥用量及外加剂用量来作 为影响因素， 每个因素去三个水平N ， 见表 1 。 表 1 因素水平表 水平 水泥用 玻化微珠 量 浮石用 。( 外加 r t ( k g m3 ( k g m3 ( k g m 剂 ) n f h 1 1 焉 ll 1 。 。 ) ) ) 3 2试验 过 程 试验时， 先加浮石与水进行搅拌， 再加入粉煤灰搅拌 对浮石表面 的孑 L 进行封闭 ， 然后再按 照配合 比加入水泥 、 砂子及浮石， 搅拌 3 rai n 后再加入玻化微珠 ， 在强制式搅拌 机中充分搅拌均匀， 稠度以能达到混凝土成型为目的， 尽量 少加水。 成型后 3 d 左右拆模， 编号 ， 在养护室标养至规定 的龄期， 测定其抗压强度、 密度及导热系数等指标。 玻化微 珠混凝土标养 2 8 d 后， 烘干， 使用 J T R G I I 建筑热工温度 热流 自动测试系统对其进行传热系数 的测定。 抗压强度用 型号 为 WE 6 0 万能试验机进行 测试 。 干密度是通过 电子 称称得试件质量后计算所得。 3 _ 3 正交试验表及试验结果 根据试验因素及水平个数并考虑因素交互作用影响， 结合试验规模 ， 选取 L ( 3 ) 正交表来安排试验 ， 如表 2 所示 。 其中 A表示水泥用量， B表示玻化微珠用量， c表示浮石 用量 ， D表示外加剂用量 。 表 2 正交试验方案及结果 4 试验 结果分析及讨论 由图 1 可知 ， 影响浮石混凝土导热系数的主次顺序为 ： A( 水泥用量 ) 一B( 玻化微珠用量 ) 一C ( 浮石用量 ) 一D ( 外 加剂 ) 。 即水泥用量是影响玻浮石玻化微珠混凝土导热系数 8 0 暑 辏 曲 因素 图 1 导热系数与影响因素 D 的主要因素， 其次因素是玻化微珠的用量。 浮石的用量变化对 导热系数的变化影响很小。 外加剂对导热系数的影响最小 。 1 4 因素 图 2 立方体抗压强度因素 由图 2 可知 ， 影响玻化微珠浮石混凝土 2 8 d 立方体抗 压强度的主次顺序为： A ( 水泥用量) 一B( 玻化微珠用量) 一 C ( 浮石用量 ) 一D( 外加剂 ) 。 即水泥用量是影 响玻化微珠 2 0 8 6 4 2 0 窆、 暇 悄 m 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 吕 、 档 4 0 0 O O O O O O 0 因 素 图 3 干密度与影响因素图 混凝土导热系数的主要因素， 其次因素是玻化微珠的用量。 浮石用量及外加剂对混凝土立方体强度的几乎没有影响。 从 图 3可以看 出， 影响玻化微珠浮石混凝土干密度 主 次顺序为： A c D B ， 即水泥用量是影响混凝土干密度 的主要 因素 ， 浮石 的用量是其次 ， 玻化微珠 的用量对密度 的影响不敏感。 混凝土的导热系数和抗压强度主要由两方面的因素 决定。 一是由水泥、 玻化微珠 、 砂子及粉煤灰形成包裹粗骨 料的水泥石 ， 二是混凝土 中的粗骨料 浮石 的性 能。 试 验过程 中， 随着水泥用量的增加 ， 水泥石的导热性能和抗 压强度都大大增加， 随着玻化微珠用量的增加， 水泥石的 导热系数快速降低， 同时混凝土的强度也快速折减， 在本 试验 中水泥用量 的变化幅度为 2 0 ， 玻化微珠掺量变化为 2 5 ， 这两个 因素 的变化幅度较大 ， 直接影 响导热系数 和 抗压强度的数值 ； 另一方面， 浮石的性能相对稳定 ， 用量变 化为 1 0 ， 对强度和保温性能的影响不敏感。 因而， 水泥用 量及玻化微珠 的掺量成为主要影响因素。 从表 2可 以看 出对混 凝 土导热 系数 的最佳 方案 是 A B c 3 D ， ， 对混凝土立方体抗压强度最佳方案是 A 3 B c 3 D ， 对混凝 土密度最佳 的方案是 A。B C D ， 从极差分析表 3 可 以看出， 对混凝土导热系数的最佳方案是 A B c 2 D ， ， 对混 凝土立方体抗压强度最佳方案是 A B ： c 2 D ， 对混凝土密度 最佳的方案是 A】B c 2 D 作为填充墙体材料， 强度要求不高， 对于导热系数及密度综合考虑选 A1B ， c 3 D ， 作为最佳方案， 反复试验， 效果较好。 表 3 极差分析表 5 结束语 掺加玻化微珠后 ， 浮石混凝土的导热性能有明显改善， 其导热系数接近加气混凝土砌块而远低于黏土砖 ， 干密度 也降低。 试验证明掺入玻化微珠的浮石混凝土是一种很好 的墙体材料。 参考文献： 1 】龚洛书 意大利浮石混凝土小型空心砌块的生产和应用技术fJ 】 硅酸盐建筑制品， 1 9 8 3 ( 3 ) 【 2 沈益军， 钱伏华 核电工程浮石混凝土的配制与施工【 J 】 江苏建 筑， 2 0 0 6 ( 1 0 9 ) ： 1 3 1 4 3 】张泽平， 樊丽军 ， 李珠 玻化微珠保温混凝土初探 J 混凝土， 2 0 0 7 ( 1 1 ) ： 4 6 4 8 【 4 】樊丽军 玻化微珠保温混凝土试验研究及其剪力墙结构抗震分 析 D 太原： 太原理工大学， 2 0 0 8 【 5 5 刘钧竹浮石及浮石混凝土 J 】 _建筑技术， 1 9 8 2 ( 7 ) 作者简介 ： 联系地址 ： 联系电话 ： 樊丽军( 1 9 7 2 一 ) ， 女， 讲师， 主要从事建筑结构与工程 管理研究与教学。 太 节 E 3 6 号 山西大学卫陧学院( 0 3 0 0 1 3 ) 1 3 8 0 3 45 6 0 3 9 藿 翟 圈 安 徽出台 建 筑施 工 扬尘防 治规 定 建筑工程施工扬尘是造成大气污染的一个因素。安徽省住房和城乡建设厅近 日 下发 安徽省建筑工程施工扬尘污染 防治规定 明确， 建设单位或拆除发包单位是建筑工程施工扬尘污染防治的责任人 ， 应将扬尘污染防治费用列入工程安 全文明施工措施费， 作为不可竞争费用列入工程成本， 并在开工前及时足额支付给施工单位。 安徽省、 市住房城乡建设行政主管部门开展安全质量标准化示范工地或小区评审时， 应将施工现场扬尘污染防治工 作落实情况， 作为必备条件纳入评审。在城市和县城的建成区进行建筑工程施工， 未采取措施致使大气环境受到污染的， 可处 2 0 0 0 0 元以下罚款， 并可责令停工整顿。 根据规定， 施工现场实行围挡封闭， 出入口道路实施混凝土硬化并配备车辆冲洗设施， 驶出机动车冲洗干净方可上 路。 施工现场禁止焚烧沥青、 油毡、 橡胶、 塑料、 皮革、 垃圾以及其他产生有毒有害烟尘和恶臭气体的物质。 运进或运出工地 的土方、 砂石、 粉煤灰、 建筑垃圾等易产生扬尘的材料， 应采取封闭运输。在当地启动污染天气黄色预警以上或气象预报 风速达五级以上时 ， 不得进行土方挖填和转运、 拆除 、 道路路面鼓风机吹灰等易产生扬尘的作业 。 81 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m