摘 要

随着国家乡村振兴计划的实施，对于村镇建筑材料的要求也越来越高，尤其是对于地面铺装板的要求也不仅仅再是以往的简单工艺所生产的水泥基地面铺装板，因此将粉煤灰、纤维等加入材料中制得的新一代绿色环保并且拥有一定保温性能的铺装板材料备受欢迎。

本实验以水泥、砂、粉煤灰等掺合料、助剂、玄武岩纤维等为原材料，研究了各原材料用量、水灰比等影响因素对材料抗压强度、抗折强度、耐磨性能及密度、吸水率的影响。其中粉煤灰替代水泥的比例从10%~50%，玄武岩纤维的掺量分别为1.0%、1.5%、2.0%并在60℃热水中养护至3d、7d、28d龄期测定力学性能以及密度和吸水率。

实验结果表明，粉煤灰替代水泥能够增加水泥基材料的强度以及耐磨度，但是其替代比例存在一个极限值40%，当超过40%时将对强度造成损失。玄武岩纤维对于密度以及吸水率的影响不大，能够提高材料的抗压和抗折强度以及耐磨性能，但是玄武岩纤维也存在一个最优掺量为1.5%，当小于或者大于这个掺量时，强度会开始下降。最终我们得到的最优配比为粉煤灰替代水泥比例为40%、玄武岩掺量为1.5%。

关键词：粉煤灰 玄武岩纤维 抗折强度 抗压强度 耐磨性能

Development of high-strength wear-resistant floor paving surface layer material

Abstract

With the implementation of the National Rural Revitalization plan, the requirements for building materials in villages and towns are becoming higher and higher, especially for the floor pavement board, which is not only the cement base pavement board produced by the simple process in the past, but also a new generation of green and environmentally friendly pavement board materials with certain thermal insulation properties made by adding fly ash, fibers and other materials are very popular.

In this experiment, cement, sand, fly ash and other admixtures, additives, basalt fibers were used as raw materials, and the effects of the amount of raw materials, water-cement ratio and other factors on the compressive strength, flexural strength, wear resistance, density and water absorption of the materials were studied. The proportion of fly ash replacing cement ranges from 10% to 50%, and the content of basalt fiber is 1.0%, 1.5% and 2.0% respectively. The mechanical properties, density and water absorption are measured at the age of 3 days, 7 days and 28 days after curing in hot water at 60℃.

The experimental results show that fly ash replacing cement can increase the strength and wear resistance of cement-based materials, but its replacement ratio has a limit value of 40%, which will cause strength loss when it exceeds 40%. Basalt fibers have little effect on density and water absorption, and can improve the compressive and flexural strength and wear resistance of materials. However, there is an optimum content of 1.5% for basalt fibers. When the content is less than or greater, the strength will begin to decrease. Finally, the optimum proportion of fly ash instead of cement is 40%, and the basalt content is 1.5%.

Key words: Fly ash; Basalt fiber; Flexural strength; Compressive strength; Wear resistance

目 录

摘 要…………………………………………………………………………………I

ABSTRACT………………………………………………………………………..II

第一章 文献综述 1

1.1引言 1

1.2影响水泥基混凝土强度的因素 1

1.2.1 水灰比的影响 2

1.2.2 粉煤灰替代水泥比例的影响 2

1.2.3 外加纤维的影响 3

1.2.4 养护条件的影响 4

1.3影响水泥基混凝土耐磨性能的因素 5

1.3.1掺合料的影响 5

1.3.2 纤维的影响 6

1.3.3 骨料性能的影响 7

1.3.4 其他的一些影响因素 8

1.4 本文研究目的及内容 9

第二章 实验原材料及实验内容 10

2.1 实验用原材料 10

2.1.1 水泥 10

2.1.2 骨料 10

2.1.3矿物掺合料 11

2.1.4 玄武岩纤维 11

2.1.5水 12

2.2 实验原材料用量 12

2.3 试验方法 13

2.3.1 试件的成型 13

2.3.2 试件的养护制度 15

2.3.3 强度的测试方法 15

2.3.4 吸水率与密度的测试方法 16

2.3.5 耐磨性能的测试 17

2.3.6 实验过程流程图 17

第三章 实验结果分析与讨论 18

3.1 抗折强度数据分析 18

3.2 抗压强度数据分析 20

3.3 耐磨性能分析 22

3.4 密度与吸水率 23

3.5 微观结构分析 24

第四章 结论与展望 27

4.1 实验结论 27

4.2 展望 27

参考文献 29

致谢………………………………………………………………………………….32

第一章 文献综述

1.1引言

随着社会的发展，人民生活水平的提高，工作和生活的环境也不断改善，家庭和工作场所的装饰越来越普及，对于地板的性能和质量要求也不断提升。目前市场上的铺装板由于其自身的一些缺陷和施工过程的影响，其保温性能、耐磨性能等未能达到人们对于地面铺装板的要求，很多铺装板会出现不同程度的开裂、脱落、空鼓等情况。本课题来源于“十三五”国家重点研发计划的一个子课题，拟通过对现有市场上的地面铺装板材料配比进行研究，进而研制出不仅具有高强耐磨的性质，并且适用于农居绿色生态的地面铺装板面层材料，具体要求有以下三个方面：1，优异的抗压强度、抗折强度；2，良好的耐磨性能；3，一定的保温性能（抗冻、防潮）。

目前市场上的地面材料有以下几种：1，环氧地坪面层材料[1]，其抗压强度达到88.5MPa、与混凝土粘结强度大于5.41MPa,；2，环氧彩砂石材地坪材料[2]，它的厚度通常为3～5mm，抗压强度大于79MPa，抗折强度大于30MPa，硬度≥80，防滑性≥0.5；3，石膏自流平地面材料，这种地面材料的弯曲强度为7.3MPa，抗压强度为16.7MPa[3]；4，水泥基混凝土地面材料，此课题就主要以水泥基材料为主，掺入纤维等增强，研究水泥、粉煤灰等掺合料、助剂及纤维的最佳配比，从而达到一定的性能要求。

1.2影响水泥基混凝土强度的因素

强度是作为水泥基混凝土地面铺装板材料最重要的力学性能之一，一般混凝土会在骨料和水泥的分界面上出现强度失效破坏，因而影响强度的因素归结起来有以下几个方面：水泥标号、水灰比、骨料性质、外添加及以及养护条件。从根本上来讲，提高混凝土的强度就是要将其内部的结构变的致密，提高水泥石和骨料过渡层的界面结构和性能等[4]。

1.2.1 水灰比的影响

一般来说，水泥水化的时候所需要的水量只占水泥质量的23%左右，但是为了成型需要，需要先获得必要的流动性，因此需要的水会比较多一些，一般的情况下的用水量是水泥量的40%至70%。一般的水泥砂浆硬化之后，剩余的水就会留在成品中形成水泡然后再干燥蒸发就会产生很大的气孔，这会很大程度的降低强度，并且在使用过程中孔隙周围很可能会产生应力集中使材料的力学性能失效，造成较为严重的事故。由此观点我们可以推测出在所用水泥标号相同的情况下，水灰比越小的情况下，所制得的混凝土强度越高。查文献[5-6]得知混凝土孔隙率的计算公式为：P_C=W/C-0.36。胶空比：X=0.68a/(0.32 W/C)。其中：W/C为水灰比；a为水泥中已经水化的部分。从另一方面来说，制备混凝土所有的骨料表面越是粗糙，则其与水泥石的粘结力就越大。

1.2.2 粉煤灰替代水泥比例的影响

国家的现代化基础建设离不开水泥混凝土，但同时我们也需要加大对于环境的保护。目前来说，生产一吨水泥熟料，会所以，生产水泥的过程是一个严重污排放出很多废物并消耗大量不可再生资源染环境的过程，这与我国的现有国情，政策以及总书记提出的“绿水青山就是金山银山”的口号是相悖的。与此同时，通过上网查阅了解到当前世界粉煤灰的年产量预计达到了7亿吨，这些大部分都可以在制备混凝土的时候用来代替水泥材料[7-8]。

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