浮石及浮石混凝土材料研究进展及应用

李玥1董新元1姜佩弦1王茜1

1.河北建筑工程学院河北省张家口市075000

摘要：浮石是一种天然轻骨料，具有非常多的优点且分布广泛，因此开发利用在实际工程中也非常便捷。浮石不仅应用在工程中还在其他领域都有涉及，如医药、化工、肥料等多方面。但最为主要的是对浮石混凝土的应用研究。如浮石混凝土砌块、浮石混凝土墙板、浮石混凝土垫层、保温层和浮石混凝土外墙等。

关键词：浮石；混凝土；应用

1引言

浮石是火山爆发时喷出的岩浆冷却后形成的多孔天然轻骨料[1]，是一种分布较为广泛，矿产资源非常丰富的非金属材料。它在我国的分布也很普遍，例如内蒙古、山西、张家口、吉林等多个地区的浮石蕴藏量都很丰富并且多地区已经开始开发利用。浮石的颜色大部分呈黑褐色、红褐色，少部分呈现黄色、灰白色，其表面比较粗糙，拥有许多的空隙结构，但是孔隙的大小分布不均匀，一般为球形或椭球形气孔，内壁较为光滑[2]。浮石的特性有：质量轻（容重＜800kg/cm3）、多孔吸声、导热系数小、吸水率大（最高可达60%以上）等多种有点，并且造价低、容易取材及防害虫[3]。浮石具有非常多的优点可以让轻骨料混凝土在工程应用中体现非常好的综合性能：质轻、保温、抗冻、抗裂、抗震等等。基于浮石及浮石混凝土的这些优点就为实际工程应用的试验研究奠定了牢固的基础。

2浮石的研究及应用现状

2.1医药方面

在中药学里浮石又被称为海浮石，起着软坚通淋的作用，在清肺、止咳、化痰、消疮、软坚散结等方面有着特殊的功效，是一味传统的中药，可以治疗咳喘、疝气、淋病等症状，还在治疗闪腰[4]、肺结核以及作为眶内植入物用于眼窝成形术[5]等方面有很好的疗效。

2.2化学工业

该领域中，浮石被用作橡胶、塑料和肥皂、牙膏等化工用品的填料等：并被广泛用作干燥剂、过滤剂、吸收剂、催化剂、洁手剂[6]、漂色剂等。

2.3环境领域

TiO2/浮石可以降低和分解环境中的有机污染物、吸附污水中污染物质等[7]。

2.4其他领域

在其他领域中，浮石还可以用作盆景、磨料、抛光剂、吸附材料、化肥及农业载体等[8]，钢铁工业中使用12-20目的浮石作为炼钢保护渣掺料[9]。

3浮石混凝土材料研究现状

3.1浮石混凝土砌块

浮石混凝土在国外研究和使用的时间较早，例如在20世纪八九十年代，意大利已经开始广泛的使用浮石混凝土砌块，不只是在2-3层以下的砌块建筑中大量使用，在其他建筑体系中的应用也逐渐增多，尤其在框架建筑中，浮石砌块代替黏土空心砖作为非承重填充墙（包括保温用的外墙），当时的浮石混凝土性能已达到一个较高的水平，利帕里浮石，导热系数为0.09W/（m·K）配制的混凝土导热系数达0.1548W/（m·K），已经是一种较理想的墙体材料[10]。朱卫中等人利用浮石和页岩陶粒制作次轻混凝土砌块与高强页岩陶粒混凝土作了比较性研究[11]，从他们的试验可以看出，浮石与砂石配制的次轻混凝土砌块，当密度为1100kg/cm3左右时，其强度等级可以达到7.5MPa，吸水率小于10％，相对含水率小于40％，收缩值为0.30—0.35mm/m，软化系数大于0.8，碳化系数大于0.9，抗冻循环次数大于50次，除密度稍大外，其它指标与高强陶粒混凝土砌块相当。牟德华等人在浮石混凝土砌块配比方面做了研究[12]，采用400级轻浮石和600级重浮石，配制出了强度最高达12．3MPa浮石混凝土。研究还表明采用重浮石和轻浮石都能配制出强度等级为MU5．0的砌块，但是轻浮石由于筒压强度太低很难配制出强度等级为MU7.5的砌块。杨新磊[13]等人采用堆积密度为468kg/m3、筒压强度为1.1MPa的浮石，研制出表观密度为1720kg/m3，C10的轻集料混凝土，并对浮石混凝土及其砌块的性能进行了试验。张煜，麻建锁等[14-16]人对硬壳浮石的制备工艺、性能及其混凝土的影响进行了试验研究，利用水泥砂浆和外加剂对浮石进行裹壳，改善了硬壳浮石骨料的物理力学性能，提高了骨料的筒压强度，但是提高不大，只有10～15％。并对于硬壳浮石轻混凝土新型节能水平椭圆孔空心砌块进行了研究。表明该砌块的强度等级可达到10Mpa强度等级。L．Gunduz[17]利用5％～8％水泥和浮石颗粒、粉煤灰、矿渣混合后，制作了400*200*100的混凝土砌块，最高强度8.45MPa，体积密度1475Kg/m3，最小密度984Kg/m3，强度2.78MPa。

3.2浮石混凝土墙板

大庆热电厂丛海超[18]利用火山浮石为骨料，以天然砂或浮石砂、膨胀珍珠岩作细集料配制了砂轻混凝土和全轻混凝土，并且利用强度为13MPa的浮石混凝土生产了浮石混凝土墙板，在大庆热电厂一期工程得到了应用。郑永张[19]等人试验测得的浮石混凝土弹性模量比同强度等级的普通混凝土的低。通过对浮石混凝土墙板进行轴心抗压试验结果分析，得出了轴心抗压承载力计算公式，用此公式计算的极限抗压承载力和试验值基本接近。通过对浮石混凝土墙板进行小偏心抗压试验结果分析，发现用砌体结构计算偏心受压构件的计算方法计算的极限承载力和试验值相近，这为以后的结构设计提供了理论计算依据。通过对浮石混凝土墙板进行抗折试验、抗剪试验结果分析，得出了墙板在集中荷载和剪切作用下的极限承载力计算方法，为以后的结构设计提供了参考依据。浮石混凝土墙板的物理性能指标基本上符合《住宅混凝土内墙板与隔墙板》GB/T14908—94的相关规定。

3.3浮石混凝土垫层

王凤起[20]利用浮石气孔体积占岩石体积的50％以上，表面为凹凸不平的孔洞，提高了浮石颗粒与砂浆的黏结性，既省去了浸泡过程，也很好地改善了混凝土和易性，有利于混凝土泵送以及浮石的先天优良的特性研究了新型混凝土垫层质量。

3.4浮石混凝土保温层

关家庆[21]在研究现浇浮石混凝土保温层时，用浮石和水泥按着一定配合比拌合而成，由于浮石混凝土价格低廉，将屋面的找平层和保温层合二而一，这样做不仅施工方便工期短而且整体性好，保温层施工的同时可随同抹找平层然后作屋面防水层。

3.5浮石混凝土外墙

朱元顺、邵玉森[22]等人经过导热系数测定和模拟热工测试试验后认为浮石混凝土外墙板不仅在强度上可以满足150-200号的要求，并且其保温性能可以满足北京地区28厘米厚墙体的热工需求。

4结语

浮石混凝土具有轻质，节能，抗震，环保并且矿产量丰富，造价低廉等优点，符合我国建筑材料改革的发展方向。浮石混凝土虽然已有很多人进行过各种研究，但研究的都只是处于一个初步阶段，可研究的东西还很多，需要大量研究并且透彻研究。而且随着我国建筑业的蓬勃发展，不久浮石混凝土这种新型材料在建材上可以得到更广泛的利用。

参考文献

[1]樊丽君，巩天真.玻化微珠浮石混凝土试验研究[J].原材料及辅助物料，2014，（2）：79-81.

[2]薛慧君，申向东，邹春霞，董伟.浮石及浮石轻骨料混凝土材料研究进展[J].2016，35（5）：1536-1546.

[3]钱壮志.浮石及其开发利用研究进展[J].矿物岩石，1998，13（02）：111-115．

[4]祝之友，周胜建.海浮石基原与性效辨析[J].时珍国医国药，2000，11（08）：739-740．

[5]孙洪然，十锡夫，乇泽信，等.兔眼眶内填允材料海浮石的实验研究[J].中国中医眼科杂志，1998（3）：9-11．

[6]韩成浚.浮行洁手剂[J].兰州科技情报，1994（3）：25．

[7]传秀云，MichioI.Ti02/浮石复合材料降解有机污染物亚甲基蓝的实验研究[J].矿物岩石地球化学通报，2005，24（02）：110-113．

[8]王萧萧，申向东.矿物掺量对轻骨料混凝土物理性能的影响研究[M].北京：中国水利水电出版社，2015.

[9]李占军.长白山浮行开发及环境保护[J].非金属矿，1996（1）：50—52．

[10]龚洛书.意大利浮石混凝土小型空心砌块的生产和应用技术[J].硅酸盐建筑制品1983.（5）

[11]朱卫中，周运灿，曹人光，等．浮行、页岩轻集料次轻混凝十砌块砌体性能试验研究[J]．建筑砌块与砌块建筑，2005（11）：24—26．

[12]牟德华，张雪晶，徐晓丽，等.浮石、页岩轻集料次轻混凝十配合比试验研究[J].建筑砌块与砌块建筑，2005（1）：19-23．

[13]杨新磊，赵方冉，等.浮石混凝土及其砌块的研究[J].新型墙体材料与施工，2004（6）：8-9

[14]麻建锁，白润山，蔡焕琴，等．硬壳浮石混凝土空心砌块的块型设计及其制备技术[J]．河北建筑工程学院学报.2007，25（1）：1-2．

[15]麻建锁，蔡焕琴，白润山，等.硬壳浮石混凝土空心砌块的块型设计及其制备技术研究[J].混凝土，2008（10）：106-107．

[16]张煜.硬壳浮石及其混凝土空心砌块物理力学性能试验研究[D].天津大学，2007．

[17]GUNDUZL.Useofquartetblendscontainingflyash，scoria，perliticpumiceandcementtoproducecellularhollowlightweightmasonryblocksfornon-loadbearingwalls[J].CONSTRUCTIONANDCONCRETERESEARCH，2004，34（5）：845-848.

[18]丛海超.浮行混凝十墙板的应用[J].黑龙江电力技术，1995（3）：167—169．

[19]郑永张.浮石混凝土多孔承重墙板试验研究[D].硕士，2004.

[20]王凤起.新型混凝土垫层质量控制[J].施工技术，2018，47（12）：155-157.

[21]关家庆.浮石混凝土和火山渣混凝土屋面保温层[J].建筑技术，1982（7）：24-25.

[22]朱元顺，邵玉森.浮石混凝土是良好的外墙体材料[J].硅酸盐建筑制品，1980（5）：11-14