试述新型混凝土材料在土木工程领域中的应用论文_袁飞

试述新型混凝土材料在土木工程领域中的应用论文_袁飞

常州市安峰建材有限公司 江苏 213100

摘要:随着科技的发展与时代的进步,一些新型材料被广泛应用到混凝土工程当中,不仅缓解了日益加剧的环境恶化问题,还大大提升了建筑工程的建设质量,目前针对一些废弃物料的处理与再利用所进行的研究在不断深入,为推进社会经济的可持续发展做出了贡献。本文重点分析在当前土木工程建设过程中新型矿物材料在混凝土中的应用情况,为相关技术人员提供参考。

关键词:土木工程;新型;矿物材料;混凝土

进入新世纪以来,我国的工业生产水平不断提升,这有力地促进了社会经济的发展,但同时也造成了对环境资源的破坏,如何对废弃的矿物材料进行再利用引起了越来越多人的重视。其中,将废弃的矿物材料进行简单的处理后用于混凝土的掺合料不失为一个有效途径。对新型矿物掺合料在混凝土中的应用进行研究适应了绿色环保的要求,表现出了显著的经济、社会和环境效益。本文正是基于这一出发点,对新型矿物掺合料在混凝土中的应用问题进行了探讨,希望对相关工作能够有所借鉴。

1土木工程施工中应用新材料的重要性

土木工程建设过程中,对新材料的应用要和时代发展的要求紧密结合起来,提倡生态化节能型的发展,应用新材料就要从可持续发展的理念着手实施,最大化的降低能耗。将建筑的节能能够在具体中得以有效落实,和人们的日常工作生活紧密结合起来,将新材料的作用充分发挥。

土木工程施工新材料的应用,对于缓解能源危机以及对建筑的质量提高,能够发挥积极作用,为人们提供优质的生活环境。在对新技术新材料的开发利用下,对于建筑能源的紧张局面能得到缓解,通过对新型材料的应用,能够有效降低资源的浪费,也能够减少建筑污染问题,这对实现建筑行业的可持续发展就有着积极意义。

2新型材料在混凝土材料中的应用

2.1磨细玻璃粉

现实中,在世界生产和生活产生的废弃物中,废弃玻璃占有相当大的比例,我国社会在进行社会生产和生活的进程中也不可避免地会产生大量的废弃玻璃,同时玻璃厂在进行生产时也会产生一定数量的废弃玻璃。这些废弃玻璃往往要进行填埋处理,不仅造成对大量土地资源的浪费,而且还会对环境造成危害,同时更是一种对自然资源的严重浪费。而将废弃玻璃应用到混凝土生产中却不失为一个提升废弃物利用率的有效举措。事实上,从20世纪60年代开始,相关学者和厂商就开始了对利用废弃玻璃来生产混凝土的研究,而且经过多年的发展,已经开发出了两种应用方式:第一,用废弃玻璃来替代部分砂石;第二,用废弃玻璃来替代部分水泥。前者是将废弃玻璃作为骨料,而后者则将其作为辅助凝胶材料来使用。

在20世纪60年代,美国在混凝土生产中曾大量用废弃玻璃来作为骨料制造混凝土。有数据证明,当时的美国和加拿大将废弃玻璃作为骨料掺和到普通沥青中,生产出了可以被用于筑路的沥青混凝土。用这种沥青混凝土铺筑的路面具有很多优势,例如白天的反射光线较为柔和,晚上还能散发出特殊的光泽,对保障行车安全有积极效果。此外,这种混凝土的耐磨损程度也比较高,在降低车辆侧翻事故和加快冬日路面融雪方面有着优秀的表现。另外,全球各国开展的试验都证明,用废弃碎玻璃作为骨料生产自密实混凝土具有可行性。

但与此同时我们也要清醒地看到,传统将废弃玻璃作为骨料的应用方式还存在一些问题。比如破碎的玻璃骨料一般呈针片状,对混凝土的性能会产生一定的不利影响;因为玻璃具有表面光滑度高却界面强度薄弱的特点,所以导致用破碎玻璃生产的混凝土的抗压强度也不高;传统的应用方式往往是将破碎玻璃直接作为骨料,这种骨料的颗粒都较大,在混凝土的碱性孔隙溶液中,其含有的二氧化硅容易产生碱硅反应,进而使混凝土出现局部开裂,造成其力学性能严重下降。以上原因造成了早期废弃玻璃骨料的研究停滞不前。

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进入到上个世纪末,生态环境问题日益恶化,废弃物的重复利用问题吸引了越来越多人的关注,同时再加上混凝土材料技术的不断发展,一些国家的学者又开始了对废弃玻璃用于混凝土生产的相关研究。有相关研究表面,将废弃玻璃作为骨料生产的混凝土性能与玻璃骨料的颗粒大小有关,而且通过添加ASR抑制剂,可以有效改善混凝土的性能。综上种种,通过对废弃玻璃进行细磨处理并添加足量的抑制剂,可以改善早期应用方式的缺陷。应用这种新方式生产出来的自密实混凝土具有结构致密、抗侵蚀能力强的特性,而且玻璃粉后期发生的水化生产物也对提升混凝土的强度有利。

2.2钢渣粉

钢渣是转炉、电炉、精炼炉在熔炼过程中排出的由金属原料中的杂质与助溶剂等形成的渣,它的主要组分为硅酸盐和铁酸盐。早在20世纪初,西方国家就开始了对钢渣利用的研究,但由于受到钢渣成分差异太大的影响,钢渣的利用程度十分不高。但随着钢渣产量的大量增加,以及材料科学与技术的不断进步,到上世纪70年代初为止,美国已经实现了对年排钢渣的全部利用,基本实现了“排用平衡”。据相关资料统计,在本世纪初美国的年排钢渣中,其中用于沥青混凝土的集料的占22%,用于路基工程的占37%,用于工程回填料的占22%。在亚洲范围内,日本走在了此项研究的前列。据相关资料现实,在日本的年排钢渣中,用于路基工程的占22%,用于土木工程的占40.7%,用于水泥原材料的占5.9。此外,德国等欧洲国家也对钢渣在混凝土掺合料中的应用出台了相关标准。

就我国而言,目前在钢渣的综合利用方面还落后于欧美等发达国家,还没有完全实现排用平衡。但我国在钢渣作为混凝土掺合料方面的研究和应用领域走在了世界前列。相对而言,我国研究用钢渣生产钢渣水泥已有30多年的历史,这不仅为钢渣作为混凝土掺合料的研究提供了坚实的基础,而且积累了宝贵的应用经验。但是钢渣的化学组分以及矿物组成虽然具有一定的活性,但其活性又远低于工业固体废渣,所以未来对此项研究的焦点应该集中于如何提升钢渣活性的层面。

2.3镍渣粉

镍渣是提炼金属镍或是在镍合金冶炼过程中产生的一种固体废渣,在高温冶炼过程中经冷水水淬后形成一种粒化炉渣,因此存在大量的玻璃相,其矿物组成主要有铁镁橄榄石和铁橄榄石化学成分因矿石来源和冶炼工艺的不同有较大差异,其中化学成分主要有SiO2,Fe2O3,CaO,MgO,Al2O3,而SiO2,Fe2O3含量都较高。镍渣粉具有潜在的活性,可用于混凝土中用作矿物掺和料。

在欧美等发达国家,将镍渣作为混合材料生产出的混凝土已经广泛应用于各类工程,我国也紧跟形势出台了相关的国家标准,这有力地推动了矿粉在混凝土生产中的应用。现阶段,为了配合混凝土技术的发展,矿粉的生产工艺也从早期的振动超细粉磨系统、球磨系统发展到了目前的大型立磨系统,这使得矿粉的质量不断被提升,用其作为掺合料生产的混凝土性能也同步得到了改善。

3结束语

在21世纪的今天,面对着日益严重的环境恶化问题,世界各国都加强了对环境保护的重视,而对废弃物的处理和再利用正逐渐成为其中的一个关键问题。在这种背景形势下,对废弃矿物材料在混凝土掺合料中的应用问题进行研究具有极其重要的现实意义。本文对废弃玻璃粉、钢渣粉以及矿渣粉等新型矿物掺合料在混凝土中的应用进行了探讨,希望对推动相关工作的发展能够有所帮助。

参考文献:

[1]李丽华,任增乐,杨俊超,等.废弃玻璃粉在混凝土中的应用机理及ASR风险[J].长江科学院院报,2016,33(2):94-99.

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[3]贺爱平,熊云先.工业固体废料在混凝土中的应用[J].资源环境与工程,2013,27(1):78-81.

[4]王英杰.多元矿物掺合料在高强高性能混凝土中的应用研究[J].卷宗,2012(5):141-142.

论文作者:袁飞

论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期

论文发表时间:2018/9/18

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