【摘 要】
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在大力发展绿色节能建筑和装配式建筑的时代背景下,研发出以大量固体废弃物为原材料且热工性能优异的混凝土将是绿色节能建筑材料的必然要求。本课题以规范《泡沫混凝土屋面板、墙板》JC/T 2475-2018对墙体材料的性能指标为设计目标,先机械力活化铁尾矿,再将其取代水泥,同时掺入骨料铁尾矿陶粒,制备新型绿色保温墙体材料—陶粒泡沫混凝土。确定了铁尾矿的活化工艺和制备混凝土的最佳配合比,对铁尾矿活化机理、复
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在大力发展绿色节能建筑和装配式建筑的时代背景下,研发出以大量固体废弃物为原材料且热工性能优异的混凝土将是绿色节能建筑材料的必然要求。本课题以规范《泡沫混凝土屋面板、墙板》JC/T 2475-2018对墙体材料的性能指标为设计目标,先机械力活化铁尾矿,再将其取代水泥,同时掺入骨料铁尾矿陶粒,制备新型绿色保温墙体材料—陶粒泡沫混凝土。确定了铁尾矿的活化工艺和制备混凝土的最佳配合比,对铁尾矿活化机理、复合胶凝材料水化硬化过程、陶粒泡沫混凝土界面过渡区及性能研究。研究过程中取得的主要成果如下:（1）铁尾矿机械活化的最佳时间为1.5h,小于10μm粒径段的颗粒累积含量达到最大51.79%,平均粒径D50、D80均达到最小;铁尾矿胶砂试件力学性能达到最大,28d活性指数为87.5%,可作为辅助胶凝材料应用。由XRD、FTIR对活化铁尾矿的晶体矿相、基团结合键分析表明机械活化可以激发铁尾矿的潜在活性。由等温量热仪、XRD、TG-DSC、SEM对铁尾矿粉复合胶凝体系水化程度、水化速率、水化产物分析表明复合胶凝体系中的铁尾矿粉会发生微集料效应和火山灰效应。（2）对陶粒泡沫混凝土的物理力学性能研究发现:饱水陶粒0.34m~3/m~3,PP纤维0.25%,铁尾矿粉50%时,其抗压强度5.17MPa,干表观密度1015kg/m~3,28d干燥收缩值0.15mm/m,软化系数0.83,导热系数0.128W/（m·K）,冻融循环15次的质量损失率-0.1%、强度损失率11.6%,性能均满足规范对墙体材料的要求。相较于制备同表观密度的泡沫混凝土,此配合比可节约水泥555kg/m~3。（3）陶粒泡沫混凝土的界面过渡区为陶粒-基体和气孔-孔壁界面过渡区。掺入干陶粒时,破坏区域既有陶粒-基体界面过渡区又有气孔-孔壁界面过渡区。掺入饱水陶粒时,吸水饱和的陶粒在混凝土中的释水量和距离随龄期增长而增大,混凝土硬化后陶粒释放水分使其处于内养护状态。与干陶粒相比,掺入饱水陶粒能改善陶粒泡沫混凝土气孔基体中的孔结构,且陶粒与气孔基体间形成一层结构更为致密、厚度为50μm～160μm的界面过渡区,混凝土破坏区域主要为气孔-孔壁界面过渡区。（4）通过毛细管压力测定仪监测陶粒泡沫混凝土的毛细孔张力变化可知,掺入PP纤维和增大陶粒预湿程度能降低混凝土微裂缝形成的几率;增大铁尾矿粉掺量会增大混凝土微裂缝形成的几率。陶粒泡沫混凝土的变形特征为先膨胀后收缩变形,掺入饱水陶粒和PP纤维会显著改善混凝土的干燥收缩。大掺量铁尾矿粉对陶粒泡沫混凝土的孔结构、软化系数、吸水率、导热系数、抗冻性能产生消极影响,PP纤维和增大陶粒预湿程度及掺量对其产生积极影响。
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