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        輕質(zhì)隔墻板用小粒徑膨脹珍珠巖的應(yīng)用研究

        2018-03-09 03:38:31向振宇葉武平
        新型建筑材料 2018年1期

        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(guó)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(huì)的要求。開(kāi)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(guó)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(lái)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(jì)、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(duì)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(guò)破碎、篩分到一定粒度,再經(jīng)過(guò)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(fèi)資源,而且污染環(huán)境[6]。綜合開(kāi)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(jià)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(guó)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(guò)對(duì)其基本性能的分析,進(jìn)行配合比設(shè)計(jì),研究小粒徑膨脹珍珠巖摻量、粉煤灰摻量、總水膠比對(duì)輕質(zhì)隔墻板的干表觀密度、抗壓強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)的影響規(guī)律。

        1 試 驗(yàn)

        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(jí),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(jiàn)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(hào)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(yàn)內(nèi)容及配合比

        由于前期很少有人針對(duì)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(yàn)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(duì)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(qiáng)、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(yàn)所用的基本配合比見(jiàn)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(yàn)用配合比 kg

        1.3 試驗(yàn)方法

        用于抗壓強(qiáng)度測(cè)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(cè)試其抗壓強(qiáng)度;用于導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)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(cè)定防護(hù)熱板法》測(cè)試導(dǎo)熱系數(shù);用于干表觀密度測(cè)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(shuō)明)》中烘干法進(jìn)行測(cè)試。

        1.4 主要試驗(yàn)儀器

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

        2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

        2.1 小粒徑膨脹珍珠巖摻量對(duì)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(duì)輕質(zhì)隔墻板性能的影響見(jiàn)表4。

        表4 小粒徑膨脹珍珠巖摻量對(duì)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(qiáng)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(shuō)明小粒徑膨脹珍珠巖摻入會(huì)降低輕質(zhì)隔墻板的抗壓強(qiáng)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(qiáng)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(duì)照標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度和干表觀密度能同時(shí)符合隔墻條板要求的試件組為T(mén)3、T4、T5,其抗壓強(qiáng)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(duì)輕質(zhì)隔墻板性能的影響

        在不同膨脹珍珠巖摻量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,選定膨脹珍珠巖摻量33.3%為對(duì)比實(shí)驗(yàn)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(duì)輕質(zhì)隔墻板性能的影響見(jiàn)表5。

        表5 粉煤灰摻量對(duì)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(shí),抗壓強(qiáng)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(qiáng)而言,輕質(zhì)隔墻板中粉煤灰最佳摻量為39%。

        2.3 水膠比對(duì)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(lái)表示,故用總水膠比來(lái)表示??偹z比對(duì)輕質(zhì)隔墻板性能的影響見(jiàn)表6。

        表6 總水膠比對(duì)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(qiáng)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(shì),干表觀密度和抗壓強(qiáng)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(shí)候開(kāi)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(shuō)明保溫性能良好??紤]到抗壓強(qiáng)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(duì)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(duì)輕質(zhì)隔墻板性能的影響見(jiàn)表7。

        表7 尾礦砂摻量對(duì)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(qiáng)度變化不大;隨著尾礦砂摻量的增加,干表觀密度、抗壓強(qiáng)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(shí)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(qiáng)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。

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