發(fā)布時(shí)間：2020-11-06 16:54

　　 泡沫混凝土是由水泥、泡沫和砂組成的一種多孔水泥材料,鐵尾礦砂作為一種工業(yè)廢棄物,其礦物組成與天然砂成分相似,故本試驗(yàn)將鐵尾礦砂代替天然砂制備泡沫混凝土。其自身具備許多良好的特性,如質(zhì)量輕,保溫隔熱,隔音吸聲,節(jié)能減排等。目前在建筑領(lǐng)域泡沫混凝土多用于外墻保溫、軟土地基回填、構(gòu)件夾層等。泡沫混凝土屬于無機(jī)材料,是很好的天然防火阻燃的建筑材料。然而當(dāng)其處于火災(zāi)環(huán)境中時(shí),經(jīng)過高溫作用后的泡沫混凝土的力學(xué)性能和物理性能均出現(xiàn)劣化,但是,目前對(duì)于泡沫混凝土的性能和結(jié)構(gòu)衰退規(guī)律系統(tǒng)性研究結(jié)果較少。因此,本文以鐵尾礦砂泡沫混凝土為研究對(duì)象,重點(diǎn)研究了泡沫混凝土不同高溫作用后的性能和結(jié)構(gòu)變化,并進(jìn)行了系統(tǒng)的性能變化規(guī)律分析。本試驗(yàn)先是利用正交試驗(yàn),以普通硅酸鹽水泥、鐵尾礦砂以及泡沫摻量作為影響因素,制作25組外觀、質(zhì)量變化、抗壓強(qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)的影響,經(jīng)過分析選取鐵尾礦砂摻量為40%的鐵尾礦砂泡沫混凝土試塊觀察高溫之后的孔結(jié)構(gòu)、物相組成以及微觀形貌的變化,然后再利用有限元數(shù)值模擬軟件模擬試塊經(jīng)過高溫作用后的溫度變化情況以備與試驗(yàn)做出比較。試驗(yàn)結(jié)果表明:隨著試驗(yàn)溫度不斷升高,鐵尾礦砂泡沫混凝土試塊的外觀逐漸發(fā)生變化,顏色從灰色逐漸成為黃褐色,表面從出現(xiàn)細(xì)小裂紋逐漸變?yōu)榫W(wǎng)狀貫穿性的裂縫;隨著溫度升高試塊的質(zhì)量損失增加,導(dǎo)熱系數(shù)增加,強(qiáng)度降低,但在同一溫度下比較時(shí),摻入的鐵尾礦砂越多,鐵尾礦砂泡沫混凝土的力學(xué)性能損失越小。鐵尾礦砂摻量在40%時(shí),試塊在試驗(yàn)溫度為1100℃時(shí),質(zhì)量損失率較少為20%,強(qiáng)度為2.5MPa左右,導(dǎo)熱系數(shù)為0.3,所以選取該組進(jìn)行了孔結(jié)構(gòu)及微觀試驗(yàn)。觀察微觀試驗(yàn)結(jié)果得出隨著溫度升高,試塊的孔結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破裂,孔徑逐漸增大,通過數(shù)碼顯微鏡觀察當(dāng)溫度達(dá)到1100℃時(shí)氣孔基本完全被破壞;不同溫度作用下的鐵尾礦砂泡沫混凝土試塊的水化產(chǎn)物基本相同,當(dāng)溫度處于0℃到500℃時(shí),由于氫氧化鈣隨著溫度升高逐漸開始分解大量成氧化鈣,氧化鈣在與高溫爐內(nèi)的二氧化碳反應(yīng)生成了碳酸鈣,當(dāng)溫度繼續(xù)升高時(shí)碳酸鈣的衍射峰值開始逐漸下降,碳酸鈣也開始被分解。但溫度持續(xù)升高,衍射峰值強(qiáng)度幾乎沒有變化的礦物成分是二氧化硅,氧化鎂、氧化鋁和氧化鐵的礦物成分的衍射峰逐漸凸顯,這些礦物成分均屬于鐵尾礦砂。由高溫之后試塊的微觀形貌得到當(dāng)試塊受熱溫度在300℃時(shí),內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密;溫度為700℃到900℃時(shí),氫氧化鈣加速分解,內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的孔洞和裂縫;在1100℃時(shí),試塊內(nèi)部的氫氧化鈣已經(jīng)被大量分解,鐵尾礦砂泡沫混凝土的漿體膠結(jié)性喪失。
【學(xué)位單位】：河北建筑工程學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：TU528
【部分圖文】：

河北建筑工程學(xué)院碩士學(xué)位論文2（c）（d）圖1-1不同地區(qū)的鐵尾礦砂資源Fig.1-1Irontailingssandresourcesindifferentregions我國(guó)含鐵量較大的礦產(chǎn)資源太少，選礦的操作技術(shù)又比較落后，選完礦排出的廢料也沒有很好的處理，使得我國(guó)的鐵尾礦固體廢棄物大量占用土地資源，破壞環(huán)境。我國(guó)這些年工業(yè)又快速發(fā)展，導(dǎo)致此現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，這引起了大家的關(guān)注。比如鐵尾礦砂的堆積，不僅浪費(fèi)了土地資源還對(duì)環(huán)境造成了污染；企業(yè)具有經(jīng)濟(jì)壓力；形成安全隱患；產(chǎn)生資源浪費(fèi)。由此可見，選礦后的廢料堆積給我們的生活造成了嚴(yán)重危害，所以應(yīng)當(dāng)加快對(duì)鐵尾礦的性能研究，保證其可以被充分利用起來。泡沫混凝土是一種新型的節(jié)能環(huán)保建筑材料，具有重量輕、力學(xué)性能和熱工性能好等優(yōu)點(diǎn)。在建筑領(lǐng)域泡沫混凝土發(fā)揮了巨大的應(yīng)用價(jià)值，并且使我國(guó)的節(jié)能減排加快了步伐。泡沫混凝土的制備工藝簡(jiǎn)單且不會(huì)造成環(huán)境污染和人身傷害。泡沫混凝土再生產(chǎn)中最主要的原材料是水泥，不會(huì)消耗過多的不可再生材料，因此，泡沫混凝土響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召，成為一種新型的綠色環(huán)保建材。泡沫混凝土又是良好的保溫材料，但是由于我國(guó)研究泡沫混凝土開始較晚，且主要的研究又多集中于泡沫混凝土的配比、泡沫的制備以及其應(yīng)用等方面，然而針對(duì)泡沫混凝土高溫試驗(yàn)的研究比較少，所以為了彌補(bǔ)短缺，本試驗(yàn)將會(huì)圍繞泡沫混凝土的高溫性能開展研究。1.2研究現(xiàn)狀1.2.1普通混凝土高溫性能的研究混凝土在高溫條件下由于受熱導(dǎo)致失去內(nèi)部的水分，各相材料在高溫后的變形程度不同、內(nèi)部受熱傳遞以及溫度場(chǎng)分布不均勻產(chǎn)生的熱應(yīng)力使其破壞，結(jié)構(gòu)破壞形式主要特征是混凝土的表面開裂。對(duì)于混凝土耐高溫的研究國(guó)內(nèi)外的學(xué)者早就認(rèn)識(shí)到其重要性并對(duì)其進(jìn)行研究。起初學(xué)者對(duì)于混凝土耐高

第2章原材料、儀器設(shè)備與試驗(yàn)方法11的這種特征，使其可以在拌合物中產(chǎn)生咬合能力，不以滑動(dòng)，同時(shí)鐵尾礦砂的顆粒之間又存在較大空隙。本實(shí)驗(yàn)選用的鐵尾礦砂出自河北省張家口地區(qū)宣化鋼廠，密度為2080kg/m3比普通砂較小，從細(xì)度模數(shù)可以判斷使用的鐵尾礦砂屬于中砂。物理指標(biāo)見表2-3，顆粒級(jí)配參見表2-4。表2-3鐵尾礦砂與普通砂的物理指標(biāo)Tab.2-3Physicalindexofirontailingssandandcommonsand類別表觀密度/(kg/m3)堆積密度/(kg/m3)空隙率/%含泥率/%泥塊量/%含水率/%顆粒級(jí)配細(xì)度模數(shù)鐵尾礦砂20801460301.820.2級(jí)配二2.3普通砂22501510332.10.90.6級(jí)配二2.6表2-4鐵尾礦砂的顆粒級(jí)配Tab.2-4Particlegradationofirontailings篩前總重/g篩后各號(hào)篩篩余量/g4.752.361.180.60.30.15篩底50000.312.6221.1182.569.69.1所占比例00.06%2.52%44.22%36.50%13.92%1.82%累計(jì)篩余00.06%2.58%46.80%83.30%97.22%99.04%標(biāo)準(zhǔn)要求0~10%0~35%20~60%30%~80%65%~90%75%~100%圖2-1鐵尾礦砂圖2-2普通砂Fig.2-1IrontailingsFigFig.2-2Ordinarysand（3）發(fā)泡劑發(fā)泡劑是指用于制作泡沫引入混凝土的一類表面活性劑物質(zhì)，它能有效降低液體的表面張力，并裹住空氣成為氣泡。由于發(fā)泡劑的質(zhì)量影響泡沫混凝土的質(zhì)量，所以應(yīng)選用能產(chǎn)生均勻細(xì)膩的穩(wěn)定的發(fā)泡劑。本實(shí)驗(yàn)選用高效發(fā)泡劑，基本性能見表2-5：

普通砂Fig.2-1IrontailingsFigFig.2-2Ordinarysand
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2873405