周愛軍，周紅

（魯東大學(xué)土木工程學(xué)院，山東 煙臺 264025）

摻合料復(fù)摻對化學(xué)法泡沫混凝土性能影響的試驗研究

周愛軍，周紅

（魯東大學(xué)土木工程學(xué)院，山東 煙臺 264025）

粉煤灰與礦粉以不同比例復(fù)摻作為摻合料，取代20%水泥，采用化學(xué)法制備泡沫混凝土。分析了2種摻合料不同比例對泡沫混凝土發(fā)泡倍數(shù)、漿體穩(wěn)定性、干表觀密度、抗壓強(qiáng)度、體積吸水率、導(dǎo)熱系數(shù)的影響。結(jié)果表明，按m（粉煤灰）∶m（礦粉）=2∶3～（1∶1）復(fù)摻時，制備的泡沫混凝土漿體穩(wěn)定性較好，干密度和導(dǎo)熱系數(shù)較低，抗壓強(qiáng)度相對較高。

泡沫混凝土；粉煤灰；礦粉

0 引言

隨著我國墻體材料的改革與建筑節(jié)能政策的推行，泡沫混凝土以其節(jié)能、利廢、保溫、輕質(zhì)、隔熱等優(yōu)越性能，成為一種人們廣泛關(guān)注的新型節(jié)能墻體材料。我國一些科技工作者對泡沫混凝土也進(jìn)行了較為深入的研究和開發(fā)，其種類和應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大[1-4]。

泡沫混凝土是一種以發(fā)泡劑、憎水劑、早強(qiáng)劑、穩(wěn)泡劑及水泥等材料，經(jīng)發(fā)泡、制備漿體、漿體泡沫混合等一系列工藝制備而成的輕質(zhì)多孔材料，由于其具有不可燃、制備簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，目前國內(nèi)外大量應(yīng)用于建筑物保溫和廢棄坑道回填等工程。而且，利用各種外加劑、纖維等大大改善了泡沫混凝土的性能[5-7]。近年來，利用礦粉摻合料（如粉煤灰、礦粉等）制備泡沫混凝土已有研究[8]，這對于可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本文利用粉煤灰、礦粉不同比例復(fù)摻，以20%摻量取代水泥制備泡沫混凝土，并分析其對泡沫混凝土性能的影響。

1 原材料與試驗方法

1.1 原材料

水泥：P·O42.5，煙臺山水；粉煤灰：Ⅰ級，煙臺電廠；礦粉：S95級，青島鋼廠；聚羧酸高性能減水劑：山東濟(jì)南建科院；發(fā)泡劑、憎水劑、早強(qiáng)劑、纖維和穩(wěn)泡劑：市售。

1.2 試驗方法

泡沫混凝土基礎(chǔ)配合比見表1，在保持其它原材料比例不變的基礎(chǔ)上，粉煤灰和礦粉分別按5∶0、4∶1、3∶2、2∶3、1∶4、0∶5的質(zhì)量比取代20%水泥。泡沫混凝土制備方法參考文獻(xiàn)[9]。

表1 泡沫混凝土基礎(chǔ)配合比kg/m3

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 摻合料復(fù)摻對泡沫混凝土發(fā)泡倍數(shù)的影響（見表2）

表2 粉煤灰與礦粉不同比例復(fù)摻時對泡沫混凝土發(fā)泡倍數(shù)的影響

從表2可以看出，2種摻合料比例不同時對泡沫混凝土發(fā)泡倍數(shù)的影響較大。隨著粉煤灰用量的降低，泡沫混凝土發(fā)泡倍數(shù)先逐漸增大而后逐漸降低，當(dāng)m（粉煤灰）∶m（礦粉）= 3∶2時，發(fā)泡倍數(shù)達(dá)到最大值，為4.9倍。就發(fā)泡能力而言，單摻粉煤灰高于單摻礦粉，且二者復(fù)摻的效果更好。

2.2 摻合料復(fù)摻對泡沫混凝土漿體穩(wěn)定性的影響（見表3）

表3 粉煤灰與礦粉不同比例復(fù)摻時對泡沫混凝土漿體穩(wěn)定性的影響

從表3可以看出，2種摻合料比例不同時，對泡沫混凝土漿體穩(wěn)定性的影響較大。隨著粉煤灰的摻量降低，泡沫混凝土漿體穩(wěn)定性先逐漸變好而后逐漸變差，當(dāng)單摻礦粉時，其泡沫混凝土漿體穩(wěn)定性最差。與單摻粉煤灰或礦粉相比，粉煤灰與礦粉復(fù)摻的效果較好，且存在最佳復(fù)摻比例范圍，即粉煤灰與礦粉的復(fù)摻比例在（4∶1）～（1∶1）時，其泡沫混凝土漿體穩(wěn)定性最好。

2.3 摻合料復(fù)摻對泡沫混凝土干密度的影響（見圖1）

圖1 粉煤灰與礦粉不同比例復(fù)摻對泡沫混凝土干表觀密度的影響

從圖1可以看出，2種摻合料比例不同時，對泡沫混凝土干表觀密度的影響較大。隨著粉煤灰比例的下降，泡沫混凝土干表觀密度先逐漸降低而后逐漸增大，當(dāng)單摻礦粉時，其泡沫混凝土的干表觀密度最大。當(dāng)m（粉煤灰）∶m（礦粉）=3∶2時，其泡沫混凝土的干表觀密度最低。這說明，在泡沫混凝土中摻入摻合料時，粉煤灰可以較多地降低泡沫混凝土的干表觀密度，礦粉對泡沫混凝土的干表觀密度的降低不明顯，當(dāng)二者復(fù)摻時，可以更好地降低泡沫混凝土的干表觀密度。因此，要以泡沫混凝土的性能指標(biāo)來選擇摻合料的種類和二者復(fù)配比例。

2.4 摻合料復(fù)摻對泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度的影響（見圖2）

圖2 粉煤灰與礦粉不同比例復(fù)摻對泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

從圖2可以看出，2種摻合料比例不同時，對泡沫混凝土7 d和28 d抗壓強(qiáng)度的影響較大。隨著粉煤灰比例的降低，泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度先逐漸提高而后降低，當(dāng)單摻粉煤灰時，泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度最低。當(dāng)粉煤灰與礦粉復(fù)摻時，效果更好，表現(xiàn)出抗壓強(qiáng)度較高，且存在其最佳復(fù)摻比例，即m（粉煤灰）∶m（礦粉）=2∶3。另外，相對于7 d抗壓強(qiáng)度而言，28 d抗壓強(qiáng)度都有不同程度的提高，其中，粉煤灰的比例越高，其泡沫混凝土28 d抗壓強(qiáng)度提高幅度越高，說明2種摻合料的泡沫混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展效果不同，礦粉的早強(qiáng)效果較好。

2.5 摻合料復(fù)摻對泡沫混凝土體積吸水率的影響（見圖3）

圖3 粉煤灰與礦粉不同比例復(fù)摻對泡沫混凝土體積吸水率的影響

從圖3可以看出，2種摻合料比例不同時，對泡沫混凝土體積吸水率的影響較大。隨著粉煤灰比例的下降，泡沫混凝土體積吸水率先逐漸降低而后增大，當(dāng)m（粉煤灰）∶m（礦粉）= 1∶4時，泡沫混凝土的體積吸水率最低。與單摻相比，復(fù)摻時泡沫混凝土的體積吸水率明顯下降，這說明粉煤灰與礦粉復(fù)摻后改變了礦物摻合料的整體結(jié)構(gòu)，使泡沫混凝土的體積吸水率得到改善。另外，相對于7 d體積吸水率而言，28 d體積吸水率都有不同程度的增大。

2.6 摻合料復(fù)摻對泡沫混凝土導(dǎo)熱系數(shù)的影響（見表4）

表4 粉煤灰與礦粉不同比例復(fù)摻對泡沫混凝土導(dǎo)熱系數(shù)的影響

從表4可以看出，2種摻合料比例不同時，對泡沫混凝土導(dǎo)熱系數(shù)的影響較大。隨著粉煤灰比例的下降，泡沫混凝土導(dǎo)熱系數(shù)先逐漸下降而后逐漸增大，當(dāng)m（粉煤灰）∶m（礦粉）= 3∶2時，泡沫混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)最低。與單摻相比，粉煤灰與礦粉復(fù)摻時，泡沫混凝土導(dǎo)熱系數(shù)得到大大改善，表現(xiàn)為導(dǎo)熱系數(shù)明顯降低，其保溫效果得到提高；另外，單摻粉煤灰的效果優(yōu)于單摻礦粉，且復(fù)摻中粉煤灰的比例高的時候其泡沫混凝土導(dǎo)熱系數(shù)較好。

綜合2種摻合料復(fù)摻對化學(xué)發(fā)泡法泡沫混凝土發(fā)泡倍數(shù)、漿體穩(wěn)定性、干表觀密度、抗壓強(qiáng)度、體積吸水率和導(dǎo)熱系數(shù)的影響，與單摻相比，兩者復(fù)摻的效果更好。因此，宜選取粉煤灰與礦粉按一定比例復(fù)摻取代部分水泥生產(chǎn)泡沫混凝土，且粉煤灰與礦粉的復(fù)摻比例宜控制在（3∶2）～（1∶1）。

3 結(jié)論

（1）與單摻粉煤灰或礦粉相比，粉煤灰與礦粉兩者復(fù)摻時，對化學(xué)發(fā)泡法泡沫混凝土發(fā)泡倍數(shù)、漿體穩(wěn)定性、干表觀密度、抗壓強(qiáng)度、體積吸水率和導(dǎo)熱系數(shù)都有不同程度的改善，因此，宜選取兩者復(fù)摻進(jìn)行泡沫混凝土的生產(chǎn)。

（2）根據(jù)粉煤灰與礦粉兩者復(fù)摻對泡沫混凝土各性能的不同程度的影響，粉煤灰與礦粉的復(fù)摻比例宜控制在（3∶2）～（1∶1）。

[1]王翠華.泡沫混凝土制備相關(guān)技術(shù)[D].南京：南京工業(yè)大學(xué)，2006.

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[7]牛云輝，盧忠遠(yuǎn)，嚴(yán)云，等.外加劑對泡沫混凝土性能的影響[J].混凝土與水泥制品，2011（3）：9-13.

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[9]張鳴，陳令坤，張云飛.摻和料對化學(xué)法泡沫混凝土性能的影響[J].新型建筑材料，2014（7）：86-90.

Experimental study on the effect of compound admixture on the performance of foamed concrete in chemical process

ZHOU Aijun，ZHOU Hong
（School of Civil Engineering，Ludong University，Yantai 264025，China）

Admixture with different proportion of fly ash and slag powder replace 20%cement to prepare foam concrete by chemical method，and analyzed the influence of foaming multiple，slurry stability，dry apparent density，compressive strength，volumetric absorption thermal conductivity on the base of content of different proportion of fly ash and slag powder.The result showed that when m（fly ash）∶m（slag powder）is（2∶3）～（1∶1），the prepared foamed concrete slurry had preferable stability，low dry apparent density and thermal conductivity，and high compressive strength.

foam concrete，fly ash，slag powder

TU528.2

A

1001-702X（2016）12-0084-03

2016-04-21

周愛軍，女，1966年生，山東煙臺人，碩士，副教授，主要從事土木工程材料的研究。