张明浩

摘 要：节能环保理念下，将某些工业废弃物作为自保温混凝土的制作材料，不仅能够达到保护环境的作用，而且还可以降低自保温混凝土材料的成本。所以文章通过实验研究制备了一种自保温混凝土材料，然后对其耐久性进行研究。研究结果表明文章所制备的自保温混凝土材料具有很好的耐久性，能够在建筑工程中发挥长久稳定的效果。

关键词：节能环保;自保温混凝土材料;耐久性

中图分类号：TQ172.4+4 文献标识码：A            文章编号：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

我國社会的不断发展，产生了大量的工业废弃物，这些废弃物会不断增加，并且造成环境污染[1]。如今，人类已经认识到节能环保的重要性，于是大力提倡各种节能环保建筑技术，将废旧物进行回收再利用，不仅能够降低废弃物造成的伤害，还能够节约工程成本[2-3]。膨胀珍珠岩属于一种性能较好且廉价的保温材料，所以将其添加到混凝土中实现自保温的作用，然后还将一些铁尾矿和粉煤灰等废弃物加入到混凝土，制作一种节能环保的自保温混凝土材料，然后使其性能能够达到建筑工程的要求，最后对其耐久性进行研究[4-5]。

1 自保温混凝土材料的配制

1.1 实验材料

实验所需要的材料有水泥、粉煤灰、砂、珍珠岩、铁尾矿、石子、外加剂和水等。其中石子选择的粒径大致在5～10mm之间，外加剂选择的是聚羟酸高效减水剂，水泥、粉煤灰、天然砂、珍珠岩和铁尾矿的基本性能指标如表1～表5所示。

1.2   工艺流程

自保温混凝土材料的制作工艺如图1所示，制作的自保温混凝土砌块如图2所示，其类型为单排孔，砌块的尺寸设置为，壁厚和肋都设置为25mm。

1.3   配合比设计

自保温混凝土材料在不同配比情况下的性能会存在较大差异，所以为了得到性能符合建筑工程性能要求的材料需要得到更加优异的配合比。文章设置了如表6所示试验配合比。试验所需要的试样尺寸设置为一个正方体，其长宽高都为100mm，然后测试不同用量对混凝土试样压缩强度和表面密度的影响。

1.3.1 水泥用量对自保温混凝土的影响

设置了5个不同的水泥用量，如表6所示的C-1到C-5的配合比所示，使用该配合比制作的试样进行28d表观密度试验，然后进行7d和28d压缩强度实验，最后获得的实验结果如图3和图4所示。从这2个图中可以看出，自保温混凝土中使用的水泥用量越多，其压缩强度和表观密度将会越来越大;然后对比7d和28d的压缩强度，28d的压缩强度将更强，所以在制作自保温混凝土时使用28d养护将更有助于提高混凝土压缩强度。水泥越多，越有利于提高表观必读和压缩强度是因为发生硬化之后，就会增加混凝土中的水化产物，于是就会增加混凝土的强度，然后提高其密实度[6-7]。

1.3.2 砂率对自保温混凝土的影响

表6中编号为S1到S5的混凝土试验配合比就显示了不同的砂率，然后同样对其进行表观密度和压缩强度实验，实验结果如图5和图6所示。从图中可以看出，当砂率不断增加时，自保温混凝土的表观密度和压缩强度的变化趋势为先增大后降低，并且当砂率为46%时，自保温混凝土的测试性能达到最优。而且28d压缩强度显然大于7d压缩强度。当砂率开始增加时，会增加混凝土的压缩强度和表观密度，但是当其增加大一定程度之后，就会降低水泥砂浆的使用量，所以就会使得压缩强度和表面密度降低。所以当砂率为56%时，自保温混凝土具有更好的性能。

1.3.3 减水剂用量对自保温混凝土的影响

表6中编号为W1到W5的混凝土试验配合比就显示了不同的减水剂的用量，同样使用该配比条件下制作混凝土试验，检测其压缩强度和表观密度，得到如图7和图8所示的结果。从图7中可以看出，当减水剂用量不断增加时，混凝土表观密度的变化趋势趋势比较平稳，所以能够得到减水剂用量对表观密度的影响比较小。从图8中可以看出，当减水剂用量不断增加时，压缩强度也不断增加，只是养护时间为7d时，压缩强度的的增加不是很明显，而当养护时间为28d时，其压缩强度具有较为明显的增加，且其压缩强度明显高于7d压缩强度。

1.3.4 粉煤灰用量对自保温混凝土的影响

表6中编号为P1到P5的混凝土试验配合比就显示了不同粉煤灰掺量，然后研究其对7d、28d和90d混凝土试块压缩强度的影响，获得实验结果如图9所示。从图中可以看出，90d压缩强度大于28d压缩强度大于7d压缩强度，当粉煤灰掺量都为15%时，此时的混凝土压缩强度达到最大，而当粉煤灰用量不断增加时，7d压缩强度不断处于下降趋势。当粉煤灰掺量大于15%之后，就会降低水泥用量，于是就会降低混凝土压缩强度，所示将粉煤灰掺量设置在15%时最为合适，此时的压缩强度最大。

1.3.5 铁尾矿用量对自保温混凝土的影响

表6中编号为T1到T5的混凝土试验配合比就显示了不同的铁尾矿掺量，然后对其进行压缩强度测试，得到如图10所示的结果。从图中可以看出，当铁尾矿用量不断增加时，自保温混凝土的压缩强度不断降低，且其降低趋势比例不断增强，尤其是当铁尾矿用量均超过10%之后，其下降趋势将会更快。因为增加铁尾矿之后，会降低混凝土之间的粘接力，于是就会降低混凝土压缩强度。

通过上述分析不同原材料掺量对自保温混凝土压缩强度和表观密度的影响可知，要想制作出性能更好的自保温混凝土，其原材料之间的比例需要设置合理，且其最优配合比为水泥：石子：砂：水：粉煤灰：铁尾矿：珍珠岩：减水剂=1：1.92：1.46：0.53：0.18：0.16：0.14：0.02。

1.4 养护制度和期龄对自保温混凝土的影响

上述分析已经得到自保温混凝土材料的最佳配比，试样在制作过程中性能也会受到影响，于是文章对其期龄和养护方式进行了研究，养护制度分为3种情况，分别为自然养护、蒸汽养护和标准养护，得到的结果如图11所示。从图中可以看出，当龄期不断增加时，自保温混凝土的压缩强度不断增加，且在龄期前期时，增加速度更快，后期其增加速度比较慢。龄期在少于28d时，蒸汽养护的混凝土压缩强度大于标准养护大于自然养护，而当龄期大于或者等于28d时，此时自然养护的混凝土压缩强度大于蒸汽养护大于标准养护。虽然龄期越长，其压缩强度越大，但是会增加工期，并且增加的强度并不是非常显著，所以从图中可以看出，当龄期为28d，养护只对为自然养护，此时获得的自保温混凝土材料综合性能更好。

2 自保温混凝土材料的耐久性分析

通过上述研究已经获得了自保温混凝土材料的配比，此时的混凝土能够在建筑工程中满足各种相关规定要求，具有不错的力学性能，但是要能够保证该材料能够在建筑工程中发挥长久的稳定性作用，需要其具备一定的耐久性，所以文章将对该材料的耐久性進行分析。按照上文分析的配比进行制备自保温混凝土材料，其中养护时间设置为28d，养护制度使用标准养护，因为龄期在28d时，标准养护获得混凝土压缩强度最差，如果在最差的条件下，自保温混凝土材料还能够具备较好的耐久性，那么在应用过程中将会具有更好的效果。进行耐久性试验采用的参考标准为GB/T 4111-2013《混凝土小型空心砌块试验方法》 [8]。

2.1 材料的软化系数

自保温混凝土材料的软化系数结果如表7所示。从表中可以看出，其软化系数为0.87，相关规定表明软化系数大于或者等于0.85即可，所以文章验研究的自保温混凝土材料能够满足软化系数要求。

2.2 材料的抗冻性

抗冻性也是评价材料耐久性的一个参考标准，通过实验获得的抗冻性结果如表8所示，从表中可以得到的平均强度损失率为5.8%，平均质量损失率为0.66%，相关规定表明强度损失率不大于25%、质量损失率不大于5%即可，所以这两个实验结果也都满足于相关规定要求。

2.3   材料的抗渗性能

自保温混凝土材料的抗渗性能结果如表9所示。从中可以看出，其中最大的水面下降高度为0.85mm，而相关规范中之处该指标不能大于1cm即可，所以文章所研究的材料具有很好的抗渗性。

3 结语

综上所述，文章通过研究一种基于节能环保的自保温混凝土材料，对不同配比状态下的抗拉强度和表明密度进行研究，从而得到最好的配比为水泥：石子：砂：水：粉煤灰：铁尾矿：珍珠岩：减水剂=1：1.92：1.46：0.53：0.18：0.16：0.14：0.02。最后对其进行耐久性分析，结果表明该材料具有很好的耐久性。所以该自保温混凝土材料能够在建筑工程中发挥重要作用。

参考文献

[1]虚怀.陶瓷工业废弃物在建筑中的可循环利用设计研究[D].北京：北方工业大学，2019.

[2]杨飞华.工业固体废弃物开发建筑节能保温材料的应用研究[C].中国环境科学学会：中国环境科学学会，2007：569-573.

[3]薛丽洋，谢娜，张明泉，等.工业和建筑固体废弃物再生研究[J].环境工程，2012（1）：87-90.

[4]毕小云，孙义明.膨胀珍珠岩在保温节能中的研究进展[C].中国绝热节能材料协会：中国绝热隔音材料协会，2011：172-177.

[5]刘佳，倪文，于淼.用粉煤灰和铁尾矿制备高强混凝土[J].材料研究学报，2012，026（003）：295-301.

[6]宋岩丽.混凝土自保温砌块墙体热工性能检测研究[J].混凝土与水泥制品，2012（2）：52-56.

[7]陈威，王剑，孙伟民，等.利废自保温混凝土及力学、热工性能研究[C].中国工程建设标准化协会砌体结构专业委员会：中国工程建设标准化协会砌体结构专业委员会，2012：245-250.

[8]胡建兵，王丽丽.混凝土小型空心砌块压缩强度试验方法的探讨[J].建筑砌块与砌块建筑，2012（1）：6+8-11.