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(qiáng)度以及導(dǎo)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(qiáng)度、軟化系數(shù)及導(dǎo)熱系數(shù)增大。 

關(guān)鍵詞 ： 粉煤灰 煤矸石  泡沫混凝土  干表觀密度   抗壓強(qiáng)度  導(dǎo)熱系數(shù)

       The Effect of the Dry Density on the Properties of the Fly ash - coal gangue Foam Concrete

Abstract: The effect of the dry dengsity on th properties of the fly ash - coal gangue foam concrete were studied in this paper. Results revealed that: With the increase of the dry density of the fly ash - coal gangue foam concrete, the water absorption of the foam concrete decrease, and the soften coefficient,  the compressive strength, the thermal conductivity coefficient of the foam concrete increase.

Keywords: fly ash; coal gangue; foam concrete; dry density; compressive strength; thermal conductivity 

引言 

　　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(qiáng)、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(dǎo)熱系數(shù)低，隔熱性能好，不需要蒸壓養(yǎng)護(hù)，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：（1）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]；（2）導(dǎo)熱系數(shù)較高，一般300~500Kg/M3的泡沫混凝土導(dǎo)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(dǎo)熱系數(shù)在0.16~0.23 W/m.k[1]，隔熱性能不是很好；（3）泡沫混凝土的強(qiáng)度一般不高，430~660 Kg/M3泡沫混凝土的28天強(qiáng)度為1.5~2.3 MPa[1]，難于達(dá)到墻體材料的強(qiáng)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(dǎo)熱系數(shù)，提高泡沫混凝土的強(qiáng)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(dǎo)熱系數(shù)和抗壓強(qiáng)度影響很大。

　　本文通過用粉煤灰－煤矸石充當(dāng)膠凝材料大量替代水泥來制備出成本低、導(dǎo)熱系數(shù)小、強(qiáng)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，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(guān)系進(jìn)行了較詳細(xì)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(tuán)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(xué)成分見表1。 
 
　　煤矸石：經(jīng)煅燒、磨細(xì)處理后的煤矸石粉（重慶中梁山煤礦），其化學(xué)成分見表1。

1.2 泡沫混凝土的制備

　　本文實驗的基準(zhǔn)配合比見表2。按照設(shè)計配合比稱取實驗用原材料，加入砂漿攪拌機(jī)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(jī)中高速攪拌（3～5分鐘）發(fā)泡，當(dāng)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(qiáng) 
 
1.3 測試方法

　　粉煤灰-煤矸石泡沫混凝土的干表觀密度、抗壓強(qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)、吸水率、軟化系數(shù)和線性收縮等參度較低，澆注后24小時內(nèi)要注意保護(hù)，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(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，并應(yīng)注意經(jīng)常灑水保持試塊濕潤。照J(rèn)GJ70-90《建筑砂漿基本性能試驗方法》中規(guī)定的試驗方法進(jìn)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(guān)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(guān)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(jìn)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(jìn)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(qiáng)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(qiáng)度的關(guān)系


 
 
　　泡沫混凝土的干表觀密度對泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度就越低，與現(xiàn)有報道過的泡沫混凝土干表觀密度與強(qiáng)度之間的關(guān)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(qiáng)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(qiáng)度達(dá)到文獻(xiàn)[4]中所述對各個密度級別泡沫混凝土的強(qiáng)度要求，并超過現(xiàn)有文獻(xiàn)中所報道的相同密度級別的泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度。

2.5 粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土干表觀密度與導(dǎo)熱系數(shù)的關(guān)系

　　對用于隔熱保溫的泡沫混凝土，導(dǎo)熱系數(shù)是它的一個重要的指標(biāo)。本文對粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土的干表觀密度與導(dǎo)熱系數(shù)的關(guān)系進(jìn)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(dǎo)熱系數(shù)都能達(dá)到文獻(xiàn)[4]所述對各個級別泡沫混凝土導(dǎo)熱系數(shù)技術(shù)指標(biāo)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(dǎo)熱系數(shù)。當(dāng)干表觀密度為761Kg/m3時，粉煤灰-煤矸石泡沫混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.129W/m.K，低于由文獻(xiàn)[1]報道的干表觀密度為660 Kg/M3泡沫混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)（0.23 W/m.K）[1]；當(dāng)干表觀密度降低到300Kg/m3時，粉煤灰-煤矸石泡沫混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)降低到0.060W/m.K，低于文獻(xiàn)[2，3]報道的密度為300Kg/m3泡沫混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)（0.08W/m.K）。
 
 
3 結(jié)論

 （1）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(qiáng)
 度、軟化系數(shù)及導(dǎo)熱系數(shù)增大。

（2）與現(xiàn)有文獻(xiàn)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(dǎo)熱系數(shù)和更高的抗壓強(qiáng)度。