劉開平，和立新，曹麗紅，鐘佳墻

（1.長(zhǎng)安大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710064；2.陜西秦嶺水泥（集團(tuán)）有限公司，陜西 銅川727100； 3.陜西省第三建筑工程公司中心實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710043;4.陜西盛泰混凝土工程有限責(zé)任公司，陜西 西安710100）

0 前言

加氣混凝土是迄今為止能夠同時(shí)滿足墻材革新和節(jié)能50%要求的唯一單材料墻體[1-3]。但是，目前生產(chǎn)的粉煤灰加氣混凝土制品抗壓、抗折強(qiáng)度低，吸水率較大，產(chǎn)品干燥收縮率較大，制品易開裂，在生產(chǎn)中都要經(jīng)過蒸壓養(yǎng)護(hù)，設(shè)備投資大，能耗高，極大地限制了它的應(yīng)用。另外，隨著我國(guó)墻材革新與建筑節(jié)能的深入發(fā)展，以及人們對(duì)居住環(huán)境舒適性要求的提高，對(duì)建筑物維護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱和節(jié)能要求也日益提高。建筑節(jié)能65%的標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)在很多城市實(shí)行[4-6]。能夠滿足節(jié)能50%要求的250mm厚加氣混凝土外墻厚度，在北方應(yīng)增至350～400mm厚才能滿足節(jié)能65%的標(biāo)準(zhǔn)要求。在嚴(yán)寒地區(qū)，如果要求滿足節(jié)能65%的標(biāo)準(zhǔn)要求，則加氣混凝土外墻的厚度將有可能達(dá)到700～800mm，這樣的厚度顯然是不可行的。

本文針對(duì)上述問題，在原工藝配方基礎(chǔ)上，通過摻加堿激發(fā)劑以實(shí)現(xiàn)常溫養(yǎng)護(hù)條件下制備加氣混凝土。通過加入玻璃纖維、膨脹珍珠巖和高效減水劑，利用纖維的增強(qiáng)和止裂作用，膨脹珍珠巖的良好隔熱作用，以及高效減水劑的減水作用，提高產(chǎn)品的性能。通過摻入工業(yè)廢渣煤矸石降低生產(chǎn)成本。

1 實(shí)驗(yàn)原料

水泥：耀縣水泥廠，強(qiáng)度等級(jí)為P.O32.5。

煤矸石：陜西銅川煤礦產(chǎn)工業(yè)廢渣，已磨至200目。

粉煤灰：西安灞橋電廠產(chǎn)濕排灰。

鋁粉：市售工業(yè)品。

石灰：當(dāng)?shù)仄胀ㄊ腋G產(chǎn)的塊灰，經(jīng)人工破碎后的呈粉狀，細(xì)度在80目以下，有效氧化鈣在65%以上。

高效減水劑：TC-AN高效減水劑，減水率在15%以上。

石膏粉：市售工業(yè)品，二水硫酸鈣含量大于80.0%，含水率小于1.5%。

氫氧化鈉：堿激發(fā)劑，化學(xué)試劑，NaOH≥98.0%，碳酸鹽≤1.5%，白色片狀。

水：自來水。

玻璃纖維：陜西興平玻璃纖維總廠產(chǎn)，纖維長(zhǎng)度30～40cm，纖維直徑9～20μm，金屬氧化物含量11%～25%，呈白色玻璃纖維短切狀，已作表面有機(jī)涂層處理。

膨脹珍珠巖：市售工業(yè)品，松散密度80kg/m3。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

原料磨：ND2-16L行星式球磨機(jī)。

粉煤灰篩分：0.15毫米方孔篩。

各組分的稱量：托盤天平。

成型模具：40mm×40mm×160mm三聯(lián)模，用于加氣混凝土的澆注成型。

試件強(qiáng)度測(cè)試設(shè)備：抗折強(qiáng)度測(cè)試儀 KZJ500-1型電動(dòng)抗折機(jī)（最大負(fù)荷5kN，相對(duì)誤差≤1%。

質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備：天平。

3 制備及測(cè)試工藝

本試驗(yàn)以水泥、煤矸石、粉煤灰、石膏、玻璃纖維等為主要原料，再加入一定比例的珍珠巖。主要研究玻璃纖維及珍珠巖對(duì)加氣混凝土抗折強(qiáng)度及密度的影響。

3.1 粉磨

將粉煤灰、水泥、煤矸石、石膏、石灰、氫氧化鈉等原料首先在球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行干磨，粉磨時(shí)間大約為10分鐘。

3.2 制漿

在干磨原料中加入減水劑和水濕磨10分鐘，制成漿料。

3.3 拌和

在制好的漿料中加入玻璃纖維、鋁粉和膨脹珍珠巖粉充分?jǐn)嚢?，制得注模漿料。

3.4 成型

將三聯(lián)模涂上脫模劑，把制好的漿料倒入三聯(lián)模，只澆入模具2/3體積，等1～2小時(shí)后漿料體積膨脹，用鏟子將其鏟平，

表1 原料配比表 kg/m3

待24小時(shí)后脫模，在空氣中進(jìn)行常溫養(yǎng)護(hù)，然后再分別進(jìn)行3d、7d、28d抗折強(qiáng)度及密度測(cè)試。

3.5 測(cè)試

密度檢測(cè)：將各樣的3d、7d、28d的質(zhì)量分別稱量并記錄下來，根據(jù)試塊體積40mm×40mm×160mm，計(jì)算各組試塊在不同齡期時(shí)的密度。

強(qiáng)度測(cè)試：調(diào)好電動(dòng)抗折機(jī)，將試塊放入電動(dòng)抗折機(jī)中進(jìn)行測(cè)試。

實(shí)驗(yàn)工藝流程如下：

4 試驗(yàn)配比

4.1 珍珠巖用量試驗(yàn)

基礎(chǔ)原料配比見表1。

粉煤灰與珍珠巖配比，見表2。

表2 粉煤灰與珍珠巖配比 kg/m3

4.2 玻璃纖維用量試驗(yàn)

基礎(chǔ)原料配比見表3。

玻璃纖維用量，見表4。

5 結(jié)果分析與討論

5.1 珍珠巖用量對(duì)抗折強(qiáng)度的影響

珍珠巖用量對(duì)混凝土抗折強(qiáng)度的影響見圖2。

從圖2可知，隨著珍珠巖用量的增加，加氣混凝土的抗折強(qiáng)度降低。從曲線變化的情況看，呈現(xiàn)出二個(gè)快速下降段和一個(gè)穩(wěn)定段，即在珍珠巖用量為水泥量的0～0.4倍時(shí)及0.6～1倍的二個(gè)快速下降段，用量為水泥量的0.4～0.6倍時(shí)的穩(wěn)定段。

5.2 珍珠巖用量對(duì)表觀密度的影響

珍珠巖用量對(duì)表觀密度的影響，見圖3。

從圖3可以看出，隨珍珠巖用量的增加，加氣混凝土的密度總體上呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。這與珍珠巖的密度較輕有關(guān)。密度曲線大體上也呈現(xiàn)三個(gè)變化階段，即珍珠巖用量為0～0.2倍及0.6～1.0倍的快速下降階段以及珍珠巖用量為0.2～0.6倍時(shí)的穩(wěn)定階段。

另外，隨加氣混凝土齡期的增加，混凝土的密度也下降，這與水份的蒸發(fā)有關(guān)。

5.3 珍珠巖用量與比強(qiáng)度的關(guān)系

比強(qiáng)度是材料單位密度下的強(qiáng)度，比強(qiáng)度數(shù)值高說明材料既輕又強(qiáng)。為此，將上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到珍珠巖用量與加氣混凝土比抗折強(qiáng)度的關(guān)系，見圖4。

從圖4可知，珍珠巖加氣混凝土的比強(qiáng)度在珍珠巖用量較少時(shí)較高，用量較多時(shí)較低。當(dāng)珍珠巖用量為0.2時(shí)最高，此時(shí)應(yīng)為珍珠巖的最佳用量。

表3 基礎(chǔ)原料配比表 kg/m3

表4 玻璃纖維用量 %

5.4 玻璃纖維用量與抗折強(qiáng)度的關(guān)系

玻璃纖維用量對(duì)混凝土抗折強(qiáng)度的影響，見圖5。

從圖5可知，與無玻璃纖維的樣相比，加入玻璃纖維后比抗折強(qiáng)度有一定的提高。對(duì)于早期強(qiáng)度(3d和7d)來說，玻璃纖維加入量大于1.25%以后，比強(qiáng)度變化已不明顯。對(duì)于28d強(qiáng)度來說，玻璃纖維用量在1.25%時(shí)達(dá)到最大值，隨后不同程度地有所降低。因此，玻璃纖維的最佳用量為1.25%。

5.5 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象簡(jiǎn)述

珍珠巖玻璃纖維加氣混凝土混合物發(fā)氣速度和稠化凝結(jié)速度比較協(xié)調(diào)一致，其澆注工藝穩(wěn)定性良好，靜放中無塌模現(xiàn)象，拆模有個(gè)別的開裂現(xiàn)象。

6 結(jié)論

本論文研究了常溫養(yǎng)護(hù)情況下，珍珠巖玻璃纖維加氣混凝土制備工藝和力學(xué)性能，得出以下結(jié)論：

（1）通過摻入堿激發(fā)劑、工業(yè)廢渣煤矸石、膨脹珍珠巖和玻璃纖維等原料，在常溫養(yǎng)護(hù)條件下制備出了加氣混凝土制品。

（2）隨膨脹珍珠巖用量的增加，加氣混凝土的抗折強(qiáng)度及密度降低。膨脹珍珠巖用量為水泥量的0.2倍時(shí)加氣混凝土的比抗折強(qiáng)度達(dá)到最大值。

（3）加入玻璃纖維后加氣混凝土的比抗折強(qiáng)度有一定的提高。玻璃纖維的最佳用量為水泥用量的1.25%。

[1]韓啟誠(chéng)，鄭世揚(yáng)，于莎莎,水泥石加硅砂加氣混凝土的研制[J]，新型建筑材料，1 995 , (12): 17 -19

[2]黃山，丁上恒,利用銀山礦尾砂生產(chǎn)加氣混凝土制品的探討[J]，礦業(yè)工程，2000 , ( 3 ) : 72 -75

[3]吳笑梅，樊粵明，粉煤灰加氣混凝土水化產(chǎn)物的種類和微觀結(jié)構(gòu)[J]，華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2003 , 31 ( 8 ) : 57 -61

[4]陳友治，甘建春，張信．調(diào)凝型外加劑對(duì)水泥漿體流變性能影響[J]，武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2003 , 25 ( 4 ) : 24 -26

[5]張繼能，顧同曾，加氣混凝土生產(chǎn)工藝［M］，武漢工業(yè)大學(xué)出版社，2003

[6]陳友治,丁慶軍,萬朝軍等.粉煤灰與化學(xué)外加劑對(duì)商品混凝土性能的影響［J］武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2003,25(2):1～3