陶粒增加加氣混凝土砌塊最有配合比和力學(xué)性能研究

李耀

【摘要】本文通過對水泥用量、石灰用量、石膏用量、水膠比及陶粒摻量五個(gè)因素選四個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，得到最優(yōu)配合比，陶粒對加氣混凝土砌塊的增強(qiáng)效果明顯，通過其砌體基本性能和力學(xué)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，表明符合《蒸壓加氣混凝土砌塊》的要求，砌塊砌體抗壓破壞形態(tài)同普通磚砌體，其抗剪和抗彎破壞具有明顯的脆性；抗壓強(qiáng)度按規(guī)范計(jì)算是偏于保守，抗剪和抗彎強(qiáng)度與規(guī)范計(jì)算值相近。

【關(guān)鍵詞】正交實(shí)驗(yàn)；陶粒；最優(yōu)配合比；增強(qiáng)效果；脆性

據(jù)節(jié)能建筑的檢測和試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，建筑節(jié)能50%目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)貢獻(xiàn)率為25%～30%，其占25%～30%【1】。由此可見，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能決定建筑節(jié)能的成敗。加氣混凝土砌塊具有導(dǎo)熱系數(shù)低、隔熱防火、彈性模量低、抗凍性能好等特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用，但是目前蒸壓加氣混凝土砌塊存在以、強(qiáng)度偏低、收縮較大等不足。本文擬用陶粒增強(qiáng)加氣混凝土砌塊，將加氣混凝土良好的物理性能和其承重能力合二為一【2】。

1、正交實(shí)驗(yàn)研究

1.1原材料選擇

采用P.O 42.5級普通硅酸鹽水泥，Ⅱ級的標(biāo)準(zhǔn)粉煤灰，一等品石灰，脫硫石膏、600級陶?！?】、陶砂、水劑型鋁粉膏、自來水為基本原料。

1.2正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

正交試驗(yàn)選擇水泥用量（A，5%、10%、15%、20%）、石灰用量（B，10%、15%、20%、25%）、石膏用量（C、1%、3%、5%、7%）、水膠比（D、0.55、0.60、0.65、0.70）及陶粒（采用600級普通陶粒，10%、30%、50%、70%）摻量E五個(gè)因素，并以干密度和立方體抗壓強(qiáng)度作為考核指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)。

1.3砌塊制作

試件的制作過程為先進(jìn)行各材料含水率的測試，再對表1.3的配合比進(jìn)行調(diào)整，稱量后經(jīng)過攪拌后，將料漿澆注到100mm×100mm×100mm的三聯(lián)模、600mm×240mm×200mm和600mm×200mm×100mm磨具中，經(jīng)過發(fā)氣膨脹后，靜停，再經(jīng)過蒸養(yǎng)后，切割“面包頭”。

1.4試驗(yàn)方法

干密度、立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法參照《蒸壓加氣混凝土性能試驗(yàn)方法》GB/T11969-2008步驟進(jìn)行。

2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

對試件干密度影響程度為水泥最為顯著，水膠比次之，石膏影響最小，要使得砌塊的干密度最小，對試件強(qiáng)度影響程度為水泥最為顯著，水膠比次之，石膏影響最小，要使得砌塊的強(qiáng)度最大。

2.2各因素水平影響分析

通過實(shí)驗(yàn)可以總結(jié)出各個(gè)因素對實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的影響規(guī)律和各個(gè)因素間的主次關(guān)系，現(xiàn)在對各個(gè)因素水平的影響進(jìn)行分析如下：

（1）水泥摻量對砌塊干密度和抗壓強(qiáng)度的影響 。水泥對砌塊干密度和強(qiáng)度的影響是隨著水泥用量的逐漸增加而逐漸增加。

（2）石灰摻量對砌塊干密度和抗壓強(qiáng)度的影響。砌塊干密度和抗壓強(qiáng)度隨著石灰用量的增加先增后減，在用量為小于20%時(shí)隨用量增加而增加，用量超過20%時(shí)隨著用量的增加而減小，在用量為20%干密度達(dá)到最大，同時(shí)抗壓強(qiáng)度也達(dá)到最大。

（3）石膏摻量對砌塊干密度和抗壓強(qiáng)度的影響。砌塊干密度和抗壓強(qiáng)度隨著石灰用量的增加先增后減，當(dāng)石膏的摻量為5%的時(shí)候，干密度最大，當(dāng)石膏的摻量為3%的時(shí)候，抗壓強(qiáng)度最大。

（4）水膠比對砌塊干密度和抗壓強(qiáng)度的影響。試件的密度和強(qiáng)度都是隨著水膠比的增加呈現(xiàn)先增后減小的趨勢。但水膠比在0.60時(shí)料漿的稠度有利于發(fā)氣，這時(shí)密度和強(qiáng)度都達(dá)到最大值。

（5）陶粒摻量對砌塊干密度和抗壓強(qiáng)度的影響。試件的密度隨著陶粒用量的增加而增加，而強(qiáng)度隨著陶粒用量的增加呈現(xiàn)先增后減的趨勢。

3、砌塊基本性能研究

3.1生產(chǎn)工藝研究

本次采用生產(chǎn)工藝是建立在加氣混凝土砌塊傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝上，在配料、投料順序和攪拌時(shí)間上進(jìn)行改進(jìn)得到的：流程為按配合比進(jìn)行原材料稱量——混合攪拌——澆注成型——切割——入釜蒸養(yǎng)（1.25MPa，恒溫八小時(shí)，其中195℃情況下2h）——出釜自然養(yǎng)護(hù)。

3.2砌塊性能測試

對產(chǎn)品進(jìn)行型式檢驗(yàn)，檢驗(yàn)指標(biāo)均符合GB 11968-2006《蒸壓加氣混凝土砌塊》標(biāo)準(zhǔn)要求。干密度小于725kg/m3，屬于B07級，含水率大約為15.0%，吸水率在26.0%左右；立方體抗壓強(qiáng)度達(dá)到5.0MPa以上，屬于A5.0級；干燥收縮值測試值為0.42 mm/m<0.80mm/m；經(jīng)過15次凍融后砌塊的質(zhì)量損失率小于5%，凍后強(qiáng)度大于4.0 MPa；導(dǎo)熱系數(shù)為0.157W/（m.K），屬于B06級，

4、砌塊砌體力學(xué)性能研究

主要研究采用陶粒加氣混凝土砌塊和專用砂漿砌筑的砌體的基本力學(xué)性能，包括砌體的軸心抗壓強(qiáng)度、砌體沿通縫截面抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)和砌體彎曲抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)。

4.1砌體軸心抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

（1）試件制作與試驗(yàn)步驟

本試驗(yàn)設(shè)計(jì)一組試件，每組6個(gè)試件。由主規(guī)格600mm×200mm×200mm和輔規(guī)格300mm×200mm×200mm砌塊砌成600mm×610mm×200mm的試件。

（2）破壞特征

試驗(yàn)表明，陶粒加氣混凝土砌塊砌體和其它受壓砌體相似，從開始受壓至破壞的過程分為應(yīng)力-應(yīng)變彈性階段、裂縫開展階段及破壞階段。

（3）試驗(yàn)結(jié)果

陶粒加氣混凝土砌體的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果分別為3.91MPa、4.05MPa、3.90MPa、3.89MPa、3.89MPa、3.92MPa。

（4）與規(guī)范計(jì)算值對比

我國現(xiàn)行的《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50003-2011）采用統(tǒng)一的表達(dá)式為： 。計(jì)算得fm=3.52。根據(jù)表4.1砌體抗壓強(qiáng)度可知按規(guī)范公式計(jì)算是偏于保守的。