摘要： 通過將礦山開采中產生的鐵礦砂、尾砂作為外摻料摻入到玻化微珠保溫混凝土中，分析了玻化微珠保溫混凝土的物理力學性能隨外摻料摻量變化的變化規律。摻入適量外摻料的玻化微珠保溫混凝土可制成砌塊用于保溫承重結構。 

關鍵詞：鐵礦砂；尾砂；玻化微珠；保溫混凝土

0 前言

目前建筑物保溫節能技術大多都集中在研究開發附加到建筑物結構外表面或內表面的保溫材料上。從系統科學的方法與原理出發，研究開發一種既具有一般混凝土的物理力學性能，同時又具有保溫性能，符合綠色、環保的生態建筑材料是十分必要的[1]。玻化微珠保溫混凝土的研制填補了這一空缺。在礦山的開采中會產生大量的鐵礦砂和尾砂，尾砂是礦山開采的廢棄物，不僅占用大量土地，而且造成環境污染，同時由于目前河道和耕地的限制開采，使原有的砂石資源更加緊張[2]。尾砂被作為混凝土的原材料利用，既節約了資源，又有利于環保，符合我國建立資源節約型、環境友好型社會的要求。

1 玻化微珠保溫混凝土的研究概況

通過前期大量的試驗，得出如下結論：在玻化微珠摻量、水泥強度等級、砂用量減少量、石子種類因素中，玻化微珠摻量是影響保溫混凝土導熱系數的最主要因素，但對混凝土28d抗壓強度影響不顯著；石子種類是影響混凝土28d抗壓強度的最主要因素，對混凝土導熱系數影響亦比較顯著；水泥強度等級對混凝土28d強度影響比較顯著，對導熱系數有一定影響；砂用量減少量對混凝土的導熱系數和28d抗壓強度影響均不顯著。理論分析和試驗研究均證明，在混凝土中摻加玻化微珠，改變常規混凝土的材料組成，并應用多種外加劑，可使混凝土既具有保溫性能，又能滿足物理力學性能[3]。可見，玻化微珠保溫混凝土作為墻體結構材料和保溫材料合二為一是可行的，可使我們進行結構受力構件設計及施工的同時解決保溫節能問題，減少了設計和施工的工序，縮短了工期，將會帶來顯著的經濟和社會效益[4]。在此基礎上，本試驗按照初始理論配合比，通過摻加鐵礦砂、尾砂，分析其對玻化微珠保溫混凝土強度、導熱系數、容重的影響；尋找外摻料的最佳摻量，使玻化微珠保溫混凝土在較低的導熱系數下強度最高。

2 試驗

2.1 原材料

水泥：采用太原某水泥廠生產的42.5級普通硅酸鹽水泥。玻化微珠：是一種無機玻璃質礦物材料，由火山巖粉碎成礦砂，經過特殊膨化燒法加工而成，產品呈不規則球狀體顆粒，內部為空腔結構，表面玻化封閉，理化性能穩定，具有質輕、隔熱防火、耐高低溫、抗老化、吸水率小等優良特性。可替代粉煤灰漂珠、玻璃漂珠、普通膨脹珍珠巖、聚苯顆粒等諸多傳統輕質骨料在不同制品中的應用，是一種環保型高性能無機輕質絕熱材料。試驗選用太原思科達科技發展有限公司生產的SKD-Ⅱ產品，產品形狀和物理性能見DBJ04-250—2007《玻化微珠保溫砂漿應用技術規程》。

石子：山西文水碎石，粒徑5～20mm，堆積密度1630kg/m³。砂：太原砂石場普通河砂，含泥量小于2%，中砂，堆積密度1500kg/m³。水：自來水，pH值小于6.5。鐵礦砂，太原某鋼廠；尾砂，生產玻化微珠原料的尾砂。鐵礦砂、尾砂的檢測結果見表1。

2.2 混凝土初始理論配合比

水泥466kg，石子1240kg，中砂331kg，水213kg。

2.3 試驗過程

試驗中，玻化微珠的摻量為預拌混凝土體積的100%，鐵礦砂A、B，尾砂A、B分別按水泥質量的5%、10%、15%、20%加入到混凝土中。試驗共分16組，每組中測試抗壓強度采用150mm×150mm×150mm的立方體試塊，測定導熱系數的試件以3塊為1組：分別為厚試件2塊（200mm×200mm×75mm），薄試件1塊（200mm×200mm×25mm）。試件采用室內自然養護（室內溫度約20℃），在試件成型后用不透水的薄膜覆蓋表面，防止水分蒸發，靜置24h后標上編號、拆模，拆模后的試件仍用薄膜覆蓋，在室溫下養護至28d，并在此期間經常澆水，保持試件的濕潤。抗壓強度采用WAW-1000kN微機控制電液伺服萬能試驗機進行測試，取同組3塊試件的平均值作為該配比下的28d抗壓強度代表值。導熱系數測試前首先把養護好的薄板試件和厚板試件均放在烘干箱中，在105～110℃烘干至恒重，取出后在室內靜置8h，冷卻至室溫，然后采用天津建儀廠生產的DRM-1導熱系數儀進行測試。密度值采用磅秤稱得。

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3 試驗結果及分析

3.1 試驗結果

鐵礦砂A、B，尾砂A、B摻量分別為水泥質量的時，玻化微珠保溫混凝土的28d抗壓強度、導熱系數、密度隨外摻料摻量變化的曲線分別見圖1、圖2、圖3。

3.2試驗結果分析

（1）從圖1、圖2、圖3可以看出，隨著外摻料摻量的增大，玻化微珠保溫混凝土的抗壓強度呈下降趨勢，導熱系數和密度呈增加趨勢。由圖1可得，尾砂A摻量的變化對抗壓強度的影響最大。當尾砂A的摻量為15%時，抗壓強度最大降幅達53.6%；由圖2可得，尾砂A摻量的變化對導熱系數的影響最大。當尾砂A的摻量為20%時，導熱系數最大增幅7.1%；由圖3可得，鐵礦砂B摻量的變化對密度的影響最大。當鐵礦砂B的摻量為20%時，密度最大增幅10.2%。

（2）隨著鐵礦砂、尾砂摻量的增加，玻化微珠保溫混凝土強度逐漸下降，其原因是砂率的增加，集料總表面積的增大使水泥漿量相對不足，集料顆粒表面的水泥漿層將變薄，從而減弱了水泥漿的潤滑作用，新拌混凝土的流動性減小。而為保證其流動性，且在水泥用量不變的情況下，需水量加大，導致水灰比增加，強度下降；密度逐漸增加是由于鐵礦砂、尾砂的表觀密度大于普通混凝土的表觀密度所致；導熱系數在1.00W/（m·K）左右微小波動，這也再一次驗證了前面所得結論，影響導熱系數的主要因素是玻化微珠的摻量。同時導熱系數隨著砂率的增加而呈現微小的增大趨勢，說明砂率對導熱系數有一定的影響。

（3）由圖1、圖2、圖3可得，當尾砂A的摻量為水泥質量的5%時，玻化微珠保溫混凝土強度最高，導熱系數和密度較小，為最佳方案。

4 結語

（1）摻加5%尾砂A的玻化微珠保溫混凝土，抗壓強度可達11.37MPa，導熱系數為0.98W/（m·K），可制成保溫承重砌塊。（2）尾砂的利用減少了其對環境的污染，節約了資源，符合我國可持續發展戰略。

參考文獻：

張澤平，董彥莉，李珠.玻化微珠保溫混凝土正交試驗研究[J].混凝土與水泥制品，2007（6）：

許發松.尾礦砂石在混凝土中的研究與應用[J].商品混凝土，2006（3）：

張澤平，董彥莉，李珠.玻化微珠保溫混凝土試驗研究[J].新型建筑材料，2007（11）：

張澤平，樊麗君，李珠，等.玻化微珠保溫混凝土初探[J].混凝土，2007（11）：