陶粒泡沫混凝土的正交試驗(yàn)研究

試驗(yàn)研究

陶粒泡沫混凝土的正交試驗(yàn)研究

□□ 李月霞1，孫亮2(1.運(yùn)城職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 運(yùn)城044000；2.太原理工大學(xué)，山西 太原030024)

摘要：陶粒泡沫混凝土是指將陶粒和泡沫兩種物質(zhì)同時(shí)應(yīng)用于混凝土中，二者的結(jié)合可以彌補(bǔ)各自應(yīng)用于混凝土中的缺點(diǎn)。采用正交試驗(yàn)方法，以抗壓強(qiáng)度為考察指標(biāo)，研究了陶粒泡沫混凝土的可行性。試驗(yàn)結(jié)果表明，影響泡沫混凝土強(qiáng)度的主次順序是粉煤灰摻量、陶粒摻量、泡沫劑的體積。陶粒摻量為30%，泡沫劑的體積比為1.2，粉煤灰摻量為15%時(shí)，該配合比得到的陶粒泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度最高，7 d強(qiáng)度為3.79 MPa，28 d強(qiáng)度為7.57 MPa。同時(shí)，陶粒泡沫混凝土中粉煤灰的使用是必不可少的，它可以彌補(bǔ)由于摻入陶粒導(dǎo)致的混凝土強(qiáng)度下降。

關(guān)鍵詞：陶粒泡沫混凝土；抗壓強(qiáng)度；正交試驗(yàn)；粉煤灰

文章編號(hào)：1009-9441(2015)01-0004-03

中圖分類號(hào)：TU 528.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：Ceramsite foam concrete refers to the usage of ceramsite and foam in concrete at the same time，and the combination of them can make up for the shortcomings.Using orthogonal experiment method，the compressive strength as index，the present paper studies the feasibility of ceramsite foam concrete.The test results show that primary and secondary order of what affect the strength of foam concrete the dosage of fly ash，dosage of haydite，foaming agent volume.When the ceramsite content is 30%，the volume of the foaming agent ratio 1.2，15% dosage of fly ash，the foam concrete compressive strength is the highest，7 d strength is 3.79 MPa，and 28 d strength is 7.57 MPa.At the same time，the use of fly ash in ceramsite foam concrete is indispensable，because it can make up the decrease of concrete strength due to incorporating ceramsite.

作者簡介：李月霞(1984-)，女，山西平遙人，2007年7月畢業(yè)于太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院土木工程專業(yè)，現(xiàn)從事建筑工程技術(shù)教學(xué)工作。

收稿日期：2014-12-03

引言

泡沫混凝土和陶?；炷羶烧吒饔衅淙秉c(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，其中泡沫混凝土性價(jià)比低，而且強(qiáng)度不高，具有很高的吸水率，同時(shí)收縮開裂程度也很嚴(yán)重[1]。而陶粒混凝土制備中會(huì)發(fā)現(xiàn)其流動(dòng)性能差，結(jié)構(gòu)存在很多的缺陷，一部分孔結(jié)構(gòu)不合理，最后導(dǎo)致其保溫性能低[2]。

本研究將這兩種混凝土進(jìn)行混合，陶粒在混凝土中可以幫助提高強(qiáng)度，同時(shí)有利于混凝土收縮性能的改善，而泡沫的存在同樣可以對(duì)單一陶?；炷林械牟糠秩毕葸M(jìn)行彌補(bǔ)，對(duì)其性能有明顯的增強(qiáng)。本文采用正交試驗(yàn)的方法，通過考察陶粒、泡沫劑以及粉煤灰摻量這3種可變因素對(duì)陶粒泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度的影響，得出了試驗(yàn)的最優(yōu)配合比。

1原材料的選擇

試驗(yàn)所用主要材料包括水泥、粉煤灰、陶粒、發(fā)泡劑以及城市自來水。粉煤灰的加入對(duì)于混凝土的流動(dòng)性和耐久性都有一定程度的提高，同時(shí)可以降低混凝土的堿性，促進(jìn)后期強(qiáng)度的提高[3]?；炷恋陌l(fā)泡采用蛋白質(zhì)物理發(fā)泡的方法進(jìn)行[4]。

試驗(yàn)所用水泥為普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)為P·O 32.5R，其物理力學(xué)性能見表1。

表1　水泥的物理力學(xué)性能

對(duì)制備混凝土的陶粒在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行各項(xiàng)性能的檢測(cè)，包括堆積密度、表觀密度、孔隙率、吸水率以及筒壓強(qiáng)度和軟化系數(shù)的測(cè)定，測(cè)試結(jié)果見表2。

表2　試驗(yàn)使用的陶粒的性能指標(biāo)

粉煤灰來自太原某火力發(fā)電廠，其化學(xué)組成見表3。

表3　粉煤灰主要化學(xué)組成　%

2試驗(yàn)設(shè)計(jì)以及試件制作

2.1　試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用正交試驗(yàn)方法，以陶粒摻量、粉煤灰摻量以及泡沫劑摻量作為正交試驗(yàn)中的研究參數(shù)，對(duì)混凝土試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度以及導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)試，從而找出制備陶粒泡沫混凝土的最佳試驗(yàn)配合比。

正交試驗(yàn)的因素水平表見表4。其中陶粒和粉煤灰摻量均為替代水泥的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；泡沫體積是指泡沫劑與水泥凈漿的體積比。

試驗(yàn)配合比的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果見表5。

表4　正交試驗(yàn)因素水平表

表5　試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)及抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

2.2　試驗(yàn)試件制作

首先將水泥、減水劑以及自來水加入到攪拌機(jī)中攪拌30 s，然后使用發(fā)泡機(jī)將泡沫打進(jìn)攪拌機(jī)中，繼續(xù)攪拌，直至拌和均勻。之后將陶粒加進(jìn)攪拌機(jī)中，持續(xù)攪拌，時(shí)間為1 min，形成新拌混凝土，入模，靜置24 h后拆模，放入養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，在規(guī)定的齡期內(nèi)取出進(jìn)行試驗(yàn)。

按每個(gè)配合比成型100 mm×100 mm×100 mm的立方體試塊，分別測(cè)定7 d和28 d抗壓強(qiáng)度。

3試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1　極差分析

強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果的極差分析見表6。

由表6可見，立方體試塊7 d抗壓強(qiáng)度影響因素的主次順序?yàn)椋篊>A>B，即粉煤灰摻量對(duì)陶粒泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度影響最大，其次是陶粒摻量，最后是泡沫劑摻量；28 d抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果與7 d

表6　試驗(yàn)結(jié)果極差分析

抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果一致。試驗(yàn)得到的最優(yōu)配合比為：A3B2C4，該配合比的陶粒泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度最高，7 d強(qiáng)度為3.79 MPa，28 d強(qiáng)度為7.57 MPa。

3.2　影響因素水平的討論與分析

根據(jù)試件抗壓結(jié)果對(duì)各個(gè)因素進(jìn)行分析，每個(gè)因素的抗壓結(jié)果取4個(gè)數(shù)值的算術(shù)平均值，繪制曲線見圖1和圖2。

圖1　陶粒泡沫混凝土7 d抗壓強(qiáng)度

圖2　陶粒泡沫混凝土28 d抗壓強(qiáng)度

由圖1和圖2可以看出，在7 d強(qiáng)度和28 d強(qiáng)度下，陶粒摻量對(duì)陶粒泡沫混凝土強(qiáng)度的變化曲線趨于一致。隨著陶粒摻量的增大，混凝土的7 d強(qiáng)度和28 d強(qiáng)度均有一定程度的下降，摻量越多，下降得越明顯。對(duì)于7 d強(qiáng)度，陶粒摻量15%和30%的抗壓強(qiáng)度基本沒什么變化；而對(duì)于28 d強(qiáng)度，則是陶粒摻量30%和45%的抗壓強(qiáng)度基本一致。但是，相比于未摻陶粒的混凝土，抗壓強(qiáng)度均有所下降，這是由于陶粒本身的特性決定的，陶粒的摻入會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度，因此若使用陶粒制備混凝土，陶粒摻量不宜過多。

其次，摻入粉煤灰可以顯著提高混凝土的強(qiáng)度。隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土的強(qiáng)度也在逐漸增加，將粉煤灰用于陶粒泡沫混凝土中可以彌補(bǔ)摻入陶粒后導(dǎo)致的混凝土強(qiáng)度下降。所以，在制備陶粒泡沫混凝土?xí)r最好摻入一定量的粉煤灰，以保證混凝土的強(qiáng)度。

泡沫劑的體積對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響反映在7 d和28 d強(qiáng)度上有不同的變化趨勢(shì)，但二者相同的是體積比為1.2時(shí)，得到的陶粒泡沫混凝土強(qiáng)度最高。

由此可以得出，在制備陶粒泡沫混凝土?xí)r，要想保證混凝土的強(qiáng)度，陶粒的摻量不宜太高。泡沫劑的體積比為1.2，同時(shí)粉煤灰的用量較多時(shí)，理論上可以得到滿意的陶粒泡沫混凝土。

4結(jié)論

4.1陶粒的摻入會(huì)降低混凝土強(qiáng)度，因此在制備陶粒泡沫混凝土?xí)r，陶粒的使用量不宜太高。

4.2粉煤灰的摻入有利于混凝土強(qiáng)度的提高。在制備陶粒泡沫混凝土?xí)r，應(yīng)該將粉煤灰作為最基本的原料，以利于彌補(bǔ)摻入陶粒后導(dǎo)致的混凝土強(qiáng)度下降。

4.3泡沫劑的體積對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響在7 d強(qiáng)度和28 d強(qiáng)度曲線中呈現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)，但是體積比為1.2時(shí)，混凝土強(qiáng)度最高。

4.4影響混凝土強(qiáng)度的主次因素順序?yàn)椋悍勖夯覔搅?陶粒摻量>泡沫劑體積，最優(yōu)配合比為：陶粒摻量30%，泡沫劑的體積比1.2，粉煤灰摻量15%。采用該配合比得到的陶粒泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度最高，7 d強(qiáng)度為3.79 MPa，28 d強(qiáng)度為7.57 MPa。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蓋廣清，肖力光，冷有春.泡沫摻量對(duì)陶?；炷翉?qiáng)度的影響[J].混凝土與水泥制品，2004(1)：47-48.

[2] 林常青，姜涵.我國陶?；炷涟l(fā)展前景初探[J].建設(shè)科技，2003(7)：78-79.

[3] 劉愛新.粉煤灰混凝土的性能及其應(yīng)用[J].混凝土，2001(12)：6-8，15.

[4] 李軍偉.活性污泥蛋白質(zhì)混凝土發(fā)泡劑的泡沫穩(wěn)定性研究[J].新型建筑材料，2010(12)：63-66.

Orthogonal Experimental Study of Ceramsite Foam Concrete

LI Yue-xia1，SUN Liang2

(1.Yuncheng Polytechnic College，Yuncheng，Shanxi，044000，China；2.Taiyuan University of Technology，Taiyuan，Shanxi，030024，China)

Key words：ceramsite foam concrete；compressive strength；orthogonal test；coal ash

(編輯盛晉生)

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