發(fā)布時間：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,如質量輕,保溫隔熱,隔音吸聲,節(jié)能減排等。目前在建筑領域泡沫混凝土多用于外墻保溫、軟土地基回填、構件夾層等。泡沫混凝土屬于無機材料,是很好的天然防火阻燃的建筑材料。然而當其處于火災環(huán)境中時,經(jīng)過高溫作用后的泡沫混凝土的力學性能和物理性能均出現(xiàn)劣化,但是,目前對于泡沫混凝土的性能和結構衰退規(guī)律系統(tǒng)性研究結果較少。因此,本文以鐵尾礦砂泡沫混凝土為研究對象,重點研究了泡沫混凝土不同高溫作用后的性能和結構變化,并進行了系統(tǒng)的性能變化規(guī)律分析。本試驗先是利用正交試驗,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、質量變化、抗壓強度、導熱系數(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構、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做出比較。試驗結果表明:隨著試驗溫度不斷升高,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量損失增加,導熱系數(shù)增加,強度降低,但在同一溫度下比較時,摻入的鐵尾礦砂越多,鐵尾礦砂泡沫混凝土的力學性能損失越小。鐵尾礦砂摻量在40%時,試塊在試驗溫度為1100℃時,質量損失率較少為20%,強度為2.5MPa左右,導熱系數(shù)為0.3,所以選取該組進行了孔結構及微觀試驗。觀察微觀試驗結果得出隨著溫度升高,試塊的孔結構出現(xiàn)破裂,孔徑逐漸增大,通過數(shù)碼顯微鏡觀察當溫度達到1100℃時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,當溫度處于0℃到500℃時,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的二氧化碳反應生成了碳酸鈣,當溫度繼續(xù)升高時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試塊受熱溫度在300℃時,內部結構致密;溫度為700℃到900℃時,氫氧化鈣加速分解,內部結構出現(xiàn)的孔洞和裂縫;在1100℃時,試塊內部的氫氧化鈣已經(jīng)被大量分解,鐵尾礦砂泡沫混凝土的漿體膠結性喪失。
【學位單位】：河北建筑工程學院
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2020
【中圖分類】：TU528
【部分圖文】：

河北建筑工程學院碩士學位論文2（c）（d）圖1-1不同地區(qū)的鐵尾礦砂資源Fig.1-1Irontailingssandresourcesindifferentregions我國含鐵量較大的礦產(chǎn)資源太少，選礦的操作技術又比較落后，選完礦排出的廢料也沒有很好的處理，使得我國的鐵尾礦固體廢棄物大量占用土地資源，破壞環(huán)境。我國這些年工業(yè)又快速發(fā)展，導致此現(xiàn)象越來越嚴重，這引起了大家的關注。比如鐵尾礦砂的堆積，不僅浪費了土地資源還對環(huán)境造成了污染；企業(yè)具有經(jīng)濟壓力；形成安全隱患；產(chǎn)生資源浪費。由此可見，選礦后的廢料堆積給我們的生活造成了嚴重危害，所以應當加快對鐵尾礦的性能研究，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、力學性能和熱工性能好等優(yōu)點。在建筑領域泡沫混凝土發(fā)揮了巨大的應用價值，并且使我國的節(jié)能減排加快了步伐。泡沫混凝土的制備工藝簡單且不會造成環(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，不會消耗過多的不可再生材料，因此，泡沫混凝土響應國家節(jié)能減排的號召，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用等方面，然而針對泡沫混凝土高溫試驗的研究比較少，所以為了彌補短缺，本試驗將會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致失去內部的水分，各相材料在高溫后的變形程度不同、內部受熱傳遞以及溫度場分布不均勻產(chǎn)生的熱應力使其破壞，結構破壞形式主要特征是混凝土的表面開裂。對于混凝土耐高溫的研究國內外的學者早就認識到其重要性并對其進行研究。起初學者對于混凝土耐高

第2章原材料、儀器設備與試驗方法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，同時鐵尾礦砂的顆粒之間又存在較大空隙。本實驗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，從細度模數(shù)可以判斷使用的鐵尾礦砂屬于中砂。物理指標見表2-3，顆粒級配參見表2-4。表2-3鐵尾礦砂與普通砂的物理指標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/%顆粒級配細度模數(shù)鐵尾礦砂20801460301.820.2級配二2.3普通砂22501510332.10.90.6級配二2.6表2-4鐵尾礦砂的顆粒級配Tab.2-4Particlegradationofirontailings篩前總重/g篩后各號篩篩余量/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%累計篩余00.06%2.58%46.80%83.30%97.22%99.04%標準要求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，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)泡劑的質量影響泡沫混凝土的質量，所以應選用能產(chǎn)生均勻細膩的穩(wěn)定的發(fā)泡劑。本實驗選用高效發(fā)泡劑，基本性能見表2-5：

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

相關期刊論文 前10條

1 康洪震;張凱;馬衛(wèi)華;孟慶娟;;鐵尾礦砂混凝土軸心受壓應力-應變全曲線試驗研究[J];建筑結構學報;2015年S2期

2 張凱;康洪震;;鐵尾礦砂混凝土試配試驗研究[J];科技資訊;2015年22期

3 陳耿;;超輕泡沫混凝土正交試驗研究[J];廣東建材;2015年04期

4 傅智敏;;我國火災統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析[J];安全與環(huán)境學報;2014年06期

5 胡曙光;關凌岳;王發(fā)洲;楊露;齊廣華;張旭龍;;泡間水對泡沫混凝土抗壓強度影響規(guī)律研究[J];功能材料;2013年S2期

6 傅博;楊長輝;程臻赟;;高溫對堿礦渣水泥石產(chǎn)物及微結構的影響[J];華中科技大學學報(自然科學版);2013年05期

7 楊小芳;于水軍;高巖;張朋飛;;泡沫混凝土和混凝土耐火極限的比較研究[J];火災科學;2012年02期

8 楊小芳;閆松;龔健;于水軍;馬鴻雁;王玉龍;;泡沫混凝土的抗火災性能研究[J];河南理工大學學報(自然科學版);2011年02期

9 李龍珠;夏勇濤;劉文斌;肖雪軍;;泡沫混凝土的正交試驗研究[J];硅酸鹽通報;2010年06期

10 于水軍;余明高;謝鋒承;潘榮錕;魯來祥;常緒華;;無機發(fā)泡膠凝材料防治高冒區(qū)托頂煤自燃火災[J];中國礦業(yè)大學學報;2010年02期

相關博士學位論文 前1條

1 傅博;堿礦渣混凝土耐高溫性能研究[D];重慶大學;2014年

相關碩士學位論文 前6條

1 褚會超;高強低吸水發(fā)泡水泥的制備及性能研究[D];山東科技大學;2017年

2 習雨同;泡沫混凝土氣孔結構與性能研究[D];南京航空航天大學;2016年

3 周海兵;煤矸石泡沫混凝土充填材料的制備與性能研究[D];湖南科技大學;2014年

4 楊奉源;泡沫混凝土性能的影響因素研究[D];西南科技大學;2012年

5 王慧芳;聚丙烯纖維高強混凝土高溫性能研究[D];太原理工大學;2011年

6 曹剛;高強輕骨料混凝土試驗研究[D];西北工業(yè)大學;2004年

本文編號：2873405