干表觀密度對粉煤灰-煤矸石泡沫混凝土性能的影響

摘要 研究了粉煤灰-煤矸石泡沫混凝土干表觀密度對粉煤灰-煤矸石泡沫混凝土吸水率、軟化系數(shù)、抗壓強度以及導熱系數(shù)影響。結(jié)果表明，隨粉煤灰-煤矸石泡沫混凝土干表觀密度的增加，粉煤灰-煤矸石泡沫混凝土水吸率減少，抗壓強度、軟化系數(shù)及導熱系數(shù)增大。

關鍵詞 ： 粉煤灰 煤矸石 泡沫混凝土 干表觀密度 抗壓強度 導熱系數(shù)

0 引言

并對該粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土的表觀密度與其性能之間的關系進行了較詳細的研究。

1 實驗

1.1 實驗材料及試驗方法

水泥：重慶騰輝集團地維水泥有限公司生產(chǎn)的P.O 42.5R級硅酸鹽水泥。

粉煤灰：重慶珞璜電廠生產(chǎn)的Ⅱ級粉煤灰，其化學成分見表1。

　　隨著我國墻體改革和建筑節(jié)能政策的實施，現(xiàn)代建筑中要求使用的材料具有輕質(zhì)、高強、保溫、隔熱、利廢、節(jié)能等性能。泡沫混凝土作為一種新型的建筑材料，具有輕質(zhì)，導熱系數(shù)低，隔熱性能好，不需要蒸壓養(yǎng)護，可現(xiàn)場澆注，適合大、中、小型企業(yè)生產(chǎn)等特點，近年來得到廣泛的重視。

但是，現(xiàn)有泡沫混凝土存在以下缺點：目前制備泡沫混凝土所用的成熟的膠凝材料絕大多數(shù)是普通水泥，氧化鎂和氯化鎂溶液，膠凝材料的成本較高[1,2,3]；導熱系數(shù)較高，一般300~500Kg/M3的泡沫混凝土導熱系數(shù)在0.08~0.186 W/m.k[2,3]，430~660 Kg/M3泡沫混凝土的導熱系數(shù)在0.16~0.23 W/m.k[1]，隔熱性能不是很好；泡沫混凝土的強度一般不高，430~660 Kg/M3泡沫混凝土的28天強度為1.5~2.3 MPa[1]，難于達到墻體材料的強度要求。因此，如何尋求廉價的膠凝材料來替代或部分替代普通水泥氧化鎂和氯化鎂溶液，降低泡沫混凝土成本，以及如何減小泡沫混凝土的導熱系數(shù)，提高泡沫混凝土的強度，是目前泡沫混凝土研究急需解決的重要問題。

對于泡沫混凝土，干表觀密度對其導熱系數(shù)和抗壓強度影響很大。

本文通過用粉煤灰－煤矸石充當膠凝材料大量替代水泥來制備出成本低、導熱系數(shù)小、強度高、適合框架結(jié)構(gòu)墻體使用的粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土，

煤矸石：經(jīng)煅燒、磨細處理后的煤矸石粉，其化學成分見表1。

1.2 泡沫混凝土的制備

本文實驗的基準配合比見表2。按照設計配合比稱取實驗用原材料，加入砂漿攪拌機中干攪拌0.5分鐘使之混合均勻，然后加水繼續(xù)攪拌約2～3分鐘，制成混凝土漿體。將發(fā)泡劑與定量的水以1：50混合，并在制泡機中高速攪拌發(fā)泡，當泡沫中氣泡大小均勻，氣泡穩(wěn)定時，再將泡沫陸續(xù)加入到攪拌狀態(tài)下的混凝土漿體中，繼續(xù)攪拌1～2分鐘左右，直到泡沫與料漿混合均勻，漿面看不到一層漂浮的泡沫時，將泡沫混凝土漿體注入試模中，輕微振動使其完全填滿試模，并用鏝刀刮平。由于泡沫混凝土的強

度較低，澆注后24小時內(nèi)要注意保護，禁止腳踩，更不允許將石塊、木塊或其它物品壓在上面，一般在24～48小時后拆模，放入標準養(yǎng)護室養(yǎng)護，并應注意經(jīng)常灑水保持試塊濕潤。照JGJ70-90《建筑砂漿基本性能試驗方法》中規(guī)定的試驗方法進行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土干表觀密度與吸水率和軟化系數(shù)的關系

對粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土干表觀密度與吸水率和軟化系數(shù)的關系研究結(jié)果見圖1和圖2。

從圖1中可以看出，隨著吸水時間的延長, 不同密度等級粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土的吸水率逐漸增大。在0～6h 期間, 尤其是0～1h的吸水率最大, 吸水率增長最快，超過6h 后, 吸水率增長緩慢, 尤其是超過24h后,吸水率上升幅度很小。從圖2可知，隨著干表觀密度等級增加，泡沫混凝土的軟化系數(shù)增大。

密度較高的泡沫混凝土在生產(chǎn)時引進了較少的氣泡，使泡沫混凝土體內(nèi)具有較多密實粉料顆粒，其吸水較小，從而使泡沫混凝土表現(xiàn)出較低的吸水率。密度等級較高的泡沫混凝土在混泡時引進的泡沫少，也使泡沫混凝土制品內(nèi)部具有較少的孔隙率，飽水狀態(tài)泡沫混凝土與絕干狀態(tài)泡沫混凝土的抗壓強度比值增大，從而軟化系數(shù)增大。

2.2 粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土干表觀密度與抗壓

強度的關系

泡沫混凝土的干表觀密度對泡沫混凝土的抗壓強度影響很大。對粉煤灰-煤矸石泡沫混凝土表觀密度與抗壓強度的研究結(jié)果見圖3。由圖3可以看出，粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土的干表觀密度越小，強度就越低，與現(xiàn)有報道過的泡沫混凝土干表觀密度與強度之間的關系是一致的。泡沫混凝土干表觀密度越小，其內(nèi)部的孔隙率就越多，強度也就越低。由圖3結(jié)果還可以看出，制備出的密度在450~706Kg/M3的粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土的強度達到文獻[4]中所述對各個密度級別泡沫混凝土的強度要求，并超過現(xiàn)有文獻中所報道的相同密度級別的泡沫混凝土抗壓強度。

2.5 粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土干表觀密度與導熱

系數(shù)的關系

對用于隔熱保溫的泡沫混凝土，導熱系數(shù)是它的一個重要的指標。本文對粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土的干表觀密度與導熱系數(shù)的關系進行了研究，結(jié)果見圖4。從圖4可以看出，各個密度級別的粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土的導熱系數(shù)都能達到文獻[4]所述對各個級別泡沫混凝土導熱系數(shù)技術(shù)指標的要求；降低粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土的干表觀密度可以顯著減小其導熱系數(shù)。當干表觀密度為761Kg/m3時，粉煤灰-煤矸石泡沫混凝土的導熱系數(shù)僅為0.129W/m.K，低于由文獻[1]報道的干表觀密度為660 Kg/M3泡沫混凝土的導熱系數(shù)[1]；當干表觀密度降低到300Kg/m3時，粉煤灰-煤矸石泡沫混凝土的導熱系數(shù)降低到0.060W/m.K，低于文獻[2，3]報道的密度為300Kg/m3泡沫混凝土的導熱系數(shù)。

3 結(jié)論

　　隨粉煤灰-煤矸石泡沫混凝土干表觀密度的增加，粉煤灰-煤矸石泡沫混凝土水吸率減少，抗壓強度、軟化系數(shù)及導熱系數(shù)增大。

　　與現(xiàn)有文獻報道的密度在450~761Kg/M3的相同 干表觀密度的泡沫混凝土相比，本文制備出的粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土具有更低的導熱系數(shù)和更高的抗壓強度。

參考文獻：

1、 PAN Zhihua, Fujiwara Hiromi, Wee Tionghuan. Preparation of High Performance Faomed Concrete from Cement, Sand and Mineral Admixtures. J Wuhan Univ Techn Mater Sci Edit, 2007, 02: 295

2、 王亦德，吳俊喜. 泡沫混凝土材料及其應用. 中國專利. 2006-08-30

3、 王亦德，吳俊喜. 泡沫混凝土材料及其應用. 中國專利. 2006-08-30

4、 陳福廣，沈榮熹，徐洛屹主編. 墻體材料手冊. 中國建筑工業(yè)出版社，2005