天然浮石混凝土孔隙结构研究

荣沛喜

和林格尔县林蒙教材有限公司 内蒙古自治区呼和浩特市和林格尔县 010000

摘要:本文围绕天然浮石混凝土的孔隙结构展开研究。首先概述了天然浮石混凝土的特点，及其孔隙结构的影响因素和分类与表征方法。其次，介绍了天然浮石混凝土孔隙结构调控方法，包括减少孔隙度、优化孔径分布和加强内部联系等。本文旨在为天然浮石混凝土的孔隙结构研究提供一定的参考。

关键词:天然浮石混凝土；孔隙结构；孔径分布

0.引言

天然浮石混凝土因其优异的轻质性能和良好的保温隔热性能在建筑领域得到广泛应用。而其中的孔隙结构是决定其性能的重要因素之一。因此，深入研究天然浮石混凝土的孔隙结构，探讨其调控方法，对于提高其性能和应用价值具有重要意义。

1.天然浮石混凝土孔隙结构概述

1.1天然浮石混凝土的特点

天然浮石混凝土是一种新型的轻质混凝土，由于具有优异的物理、力学和耐久性能，被广泛应用于建筑、隧道、桥梁等工程领域。天然浮石混凝土的密度很低，一般在600-1800kg/m³之间，是普通混凝土的1/4、1/3左右。由于其低密度和孔隙结构，天然浮石混凝土具有优异的保温性能，能够有效减少能源的消耗。虽然天然浮石混凝土密度低，但是其抗压强度仍然可以达到一定的水平，一般在0.8~10MPa之间，比一些常规的低强度混凝土还要高。天然浮石混凝土的孔隙结构可以降低其内部应力，从而减少开裂和龟裂的风险，提高其抗渗性和耐久性。天然浮石混凝土是由天然浮石、水泥、砂和水等材料混合而成，可通过回收再利用天然浮石等原材料，减少环境污染和资源浪费。

1.2孔隙结构的影响因素

天然浮石骨料的大小、形状、表面状态等都会影响混凝土的孔隙结构，如粗骨料颗粒大、表面不平整，则容易形成大孔隙，从而影响混凝土的强度和密实性。水灰比是指混凝土中水和水泥的质量比值，水灰比越小，混凝土的孔隙度就越小，孔隙结构越密实，强度越高。因此，水灰比的大小对混凝土孔隙结构具有很大的影响。混凝土中掺入的粉状或颗粒状物质称为掺合料，掺合料对混凝土孔隙结构的影响主要体现在其粒径、性质和掺量等方面。搅拌时间和搅拌强度是指混凝土搅拌的时间和强度大小。适当的搅拌时间和强度可以使混凝土的孔隙结构更加致密，而过度搅拌则会破坏混凝土的孔隙结构。混凝土的养护条件包括养护时间、养护温度和养护湿度等因素。适宜的养护条件可以促进混凝土内部的化学反应，增强混凝土的密实性和强度，从而影响混凝土的孔隙结构。

1.3孔隙结构的分类与表征方法

孔隙结构的分类主要根据其孔径大小、孔隙形状和孔隙连通性等特征进行划分。孔径大小是决定孔隙结构的重要因素之一，可以根据孔径大小将孔隙分为微孔、介孔和大孔三类，其中微孔的孔径小于2 nm，介孔的孔径在2 nm至50 nm之间，大孔的孔径大于50 nm。孔隙的形状也对其性质和功能有很大的影响。常见的孔隙形状有球形、柱形、板状、不规则形等。孔隙的连通性决定了物质在孔隙内部的运动和分布。可以根据孔隙之间的连通性将孔隙分为连通孔隙和孤立孔隙两类。孔隙结构的表征方法主要包括物理方法和数学方法。物理方法包括吸附法、水分析法、气体渗透法等，数学方法包括统计方法、图像分析方法、计算机模拟方法等。其中，吸附法是目前常用的孔隙结构表征方法之一，可以通过吸附剂在孔隙中的吸附量来表征孔隙的大小和分布情况。常用的吸附剂有氮气、氩气、乙烯等。图像分析方法主要是通过对扫描电镜、透射电镜等高分辨率成像技术的应用，对孔隙形态和孔径大小进行分析。计算机模拟方法则是通过计算机模拟孔隙结构的建模和模拟来获取孔隙结构信息。综合运用多种孔隙结构表征方法，可以全面、准确地描述天然浮石混凝土的孔隙结构特征，为其性能和应用提供科学依据。

2.天然浮石混凝土孔隙结构调控方法

2.1减少孔隙度

水灰比是影响混凝土孔隙度的关键因素之一。通常情况下，随着水灰比的增大，混凝土的孔隙度也会随之增大。因此，在制备天然浮石混凝土时，应该确定合适的水灰比，尽可能地减少混凝土的孔隙度。水泥的品种和性能也会对混凝土的孔隙度产生影响。在制备天然浮石混凝土时，可以采用高性能水泥，例如高性能硅酸盐水泥、复合胶凝材料等，这些水泥可以提高混凝土的致密性和抗渗性，从而减少孔隙度。骨料也是影响混凝土孔隙度的重要因素之一。在制备天然浮石混凝土时，可以选择较为细密的骨料，例如河砂、石粉等，这些骨料可以填充混凝土中的孔隙，减少孔隙度。在制备天然浮石混凝土时，应该控制混凝土的配合比，尽可能地减少孔隙度。同时，还应该注意混凝土的搅拌时间和方式，以充分混合各种原材料，提高混凝土的密实性。

2.2优化孔径分布

优化孔径分布是调控天然浮石混凝土孔隙结构的关键方法之一。孔径分布的优化可通过改变浮石颗粒的尺寸、形状和比表面积等途径来实现。合理选择浮石颗粒的尺寸是优化孔径分布的关键。一般而言，浮石颗粒的尺寸与混凝土的孔隙度和强度有着密切的关系。过大的浮石颗粒容易产生较大的孔隙，影响混凝土的密实性和强度，过小的浮石颗粒则会增加混凝土的成本，同时也会影响混凝土的强度。因此，应根据实际需要，选用合适尺寸的浮石颗粒。浮石颗粒的形状也会对混凝土的孔隙结构产生影响。研究表明，球形浮石颗粒比较均匀地分布在混凝土中，可以减少孔隙度和孔径分布的偏离，从而提高混凝土的力学性能。因此，可以选择球形浮石颗粒或通过筛分等方式来实现合适的浮石颗粒形状。浮石颗粒的比表面积也会影响混凝土的孔隙结构。表面积较大的浮石颗粒容易在混凝土中产生较多的孔隙，从而降低混凝土的密实性和强度。因此，在使用天然浮石混凝土时，应尽量选择比表面积较小的浮石颗粒，或通过表面处理等方式来减少浮石颗粒表面的孔隙。

2.3加强内部联系

优化骨料粒径和级配，选择适当的骨料，使得骨料间填充更加紧密，减少孔隙度和孔隙大小的差异，提高混凝土的强度和耐久性。增加混凝土中的水泥用量，提高混凝土的致密性和内聚力。采用高效的外加剂，如增塑剂和减水剂等，调整混凝土的流动性和减少混凝土中的孔隙，从而提高混凝土的密实性和强度。加强混凝土的养护，使混凝土在初始硬化阶段获得充分的湿润和养护，促进混凝土内部结构的形成和稳定性。使用合适的施工工艺，如震捣和振动，使混凝土中的空气和水分能够顺利排出，减少孔隙度和孔隙大小的差异，提高混凝土的密实性和强度。

3.结论

天然浮石混凝土作为一种重要的建筑材料，具有重量轻、保温隔热、耐火耐腐蚀等特点，越来越受到人们的重视。而其孔隙结构作为影响材料性能的重要因素，也备受关注。通过对天然浮石混凝土孔隙结构的概述，分析孔隙结构的影响因素以及分类与表征方法，总结出调控天然浮石混凝土孔隙结构的方法，即减少孔隙度、优化孔径分布和加强内部联系。这些方法可以为天然浮石混凝土的研究和应用提供参考，为推动建筑材料的可持续发展做出贡献。

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作者简介：姓名：荣沛喜（1954.03--）；性别：男，民族：蒙，籍贯：内蒙古呼和浩特市 大学本科