利用玄武巖纖維廢料的墻體材料母材試配及力學性能研究

張貞強 劉國強 劉開明 鄒山梅 王建林 杜紅山

（1 甘肅能源化工職業學院；2 甘肅宏盛巖棉科技有限公司，甘肅 蘭州 730000）

輕集料自保溫砌塊是自身能夠滿足建筑節能設計標準要求的一種建筑保溫與結構一體化技術產品[1]，具有自重輕、保溫隔熱和耐火性能好、保溫與建筑墻體同壽命等特點。在抗壓強度滿足非承重墻體材料要求的同時，與同標號的普通混凝土相比，可減輕自重40%～60%。此種墻體材料應用于建筑工程，將提升建筑現代化水平，符合國家建筑節能發展方向。本試驗提出的將玄武巖纖維廢料用于輕集料混凝土小型空心砌塊的墻體材料就是順應時代的要求，圍繞綠色發展這個理念，堅持將低投入、低能耗、無污染、高產出作為發展綠色建材的思路[3]。

1 原材料

水泥：采用祁連山水泥P·O42.5普通硅酸鹽水泥為膠凝材料；石子：當地某商砼站提供，最大粒徑31.5mm，表觀密度2711kg/m3，現場含水率為0.1%；砂：河砂，當地某商砼站提供，含泥量0.3%，表觀密度2601 Kg/m3，現場含水率為0.6%；減水劑：當地某商砼站提供；玄武巖纖維廢料：合作企業提供，表觀密度2732 Kg/m3；火電廠粉煤灰：當地某商砼站提供，屬Ⅱ級灰；膨脹珍珠巖：當地市場購買，表觀密度399kg/m3；陶粒：白銀地區某廠購買，表觀密度570kg/m3；外加劑：FDN高效減水劑。

2 試驗方法

輕集料混凝土采用JGJ51-2002《輕骨料混凝土技術規程》進行配合比設計進行試驗，抗壓強度試件均為150mm×150mm×150mm立方體[4]，分析不同摻量下對混凝土砌塊工作性能、容重、抗壓強度等的影響，找到最佳實驗室配合比，進而在合作企業進行試生產。根據生產反饋的數據，對比工廠化生產和實驗室不同的工況，調整配合比，最終找到適合工廠生產的最佳配合比。

3 摻合料對輕集料混凝土的力學性能影響研究

3.1 玄武巖纖維廢料摻量的影響

由表1可以看出，外摻玄武巖纖維廢料后對輕集料混凝土28d齡期抗壓強度影響比較明顯。當玄武巖纖維廢料的體積摻量低于1%時，輕集料混凝土的28d齡期抗壓強度與不摻加玄武巖纖維廢料的B0略有降低，這是因為玄武巖纖維廢料占比較少，對輕集料混凝土的強度影響不大。當玄武巖纖維廢料體積摻加量達1.5%以上時，輕集料混凝土28d齡期的抗壓強度降低了15%以上，這主要是由于玄武巖纖維廢料基本沒有壓碎值，導致輕集料混凝土力學性能的下降。而容重隨膨脹珍珠巖摻加量的增加而降低。

3.2 陶粒摻量的影響

由表2可以看出，陶粒等體積取代石子后對輕集料混凝土28d齡期抗壓強度影響比較明顯。摻加陶粒輕集料混凝土28d齡期的抗壓強度低于不摻加粉煤灰的C0的抗壓強度，這主要是由于陶粒壓碎值較低，導致其粗集料作用體現不明顯，摻加量過大導致了輕集料混凝土力學性能的下降。而容重隨陶粒摻加量的增加而降低。

表1 不同摻量玄武巖纖維廢料對輕集料混凝土性能 的影響

表2 不同摻量陶粒對輕集料混凝土性能的影響

3.3 膨脹珍珠巖摻量的影響

由表3可以看出，膨脹珍珠巖等體積取代砂后對輕集料混凝土28d齡期抗壓強度影響比較明顯。當粉煤灰的摻量低于40%時，輕集料混凝土的28d齡期抗壓強度與不摻加粉煤灰的P0略有降低，這是因為粉煤灰在混凝土硬化早期主要發揮的是細集料填充效應。當膨脹珍珠巖摻加量達到60%時，輕集料混凝土28d齡期的抗壓強度遠低于不摻加粉煤灰的P0的抗壓強度，這主要是由于膨脹珍珠巖壓碎值很低，導致其細集料作用無法體現，摻加量過大導致了輕集料混凝土力學性能的下降。而容重隨膨脹珍珠巖摻加量的增加而降低。

表3 不同摻量膨脹珍珠巖對輕集料混凝土性能的影響

3.4 粉煤灰摻量的影響

由表4可以看出，粉煤灰等量取代水泥后對輕集料混凝土28d齡期抗壓強度影響不明顯。當粉煤灰的摻量低于40%時，輕集料混凝土的28d齡期抗壓強度與不摻加粉煤灰的F0略有降低，這是因為粉煤灰在混凝土硬化早期主要發揮的是微集料填充效應，到了后期粉煤灰的活性效應才被激發出來造成的[2]。當粉煤灰摻加量達到60%時，輕集料混凝土28d齡期的抗壓強度均低于不摻加粉煤灰的F0的抗壓強度，這主要是由于粉煤灰的活性遠不及普通硅酸鹽水泥的活性[5]，摻加量過大導致了輕集料混凝土力學性能的下降。而容重隨粉煤灰摻加量的增加而降低。

表4 不同摻量粉煤灰對輕集料混凝土性能的影響

4 結論

1）不同摻合料摻量條件下，輕集料混凝土的力學性能變化較大，但基本能保障其作為輕質墻材的強度需求。

2）不同摻合料摻量條件下，輕集料混凝土的容重變化較大，特別是摻量加大的情況下輕集料混凝土容重明顯降低，達到了輕質的目的。

3）通過試驗對比，與本課題提出的摻加摻合料可以改善輕集料混凝土的容重，使之大幅度降低。