常溫養(yǎng)護(hù)膨脹珍珠巖玻璃纖維加氣混凝土性能研究*

劉開平，和立新，曹麗紅，鐘佳墻

（1.長安大學(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驗室，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，隨著我國墻材革新與建筑節(jié)能的深入發(fā)展，以及人們對居住環(huán)境舒適性要求的提高，對建筑物維護(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 實驗原料

水泥：耀縣水泥廠，強度等級為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 實驗設(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。

試件強度測試設(shè)備：抗折強度測試儀 KZJ500-1型電動抗折機(jī)（最大負(fù)荷5kN，相對誤差≤1%。

質(zhì)量檢測設(shè)備：天平。

3 制備及測試工藝

本試驗以水泥、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加氣混凝土抗折強度及密度的影響。

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)嚢瑁频米⒛{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抗折強度及密度測試。

3.5 測試

密度檢測：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，計算各組試塊在不同齡期時的密度。

強度測試：調(diào)好電動抗折機(jī)，將試塊放入電動抗折機(jī)中進(jìn)行測試。

實驗工藝流程如下：

4 試驗配比

4.1 珍珠巖用量試驗

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

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 珍珠巖用量對抗折強度的影響

珍珠巖用量對混凝土抗折強度的影響見圖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度降低。從曲線變化的情況看，呈現(xiàn)出二個快速下降段和一個穩(wěn)定段，即在珍珠巖用量為水泥量的0～0.4倍時及0.6～1倍的二個快速下降段，用量為水泥量的0.4～0.6倍時的穩(wěn)定段。

5.2 珍珠巖用量對表觀密度的影響

珍珠巖用量對表觀密度的影響，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。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 珍珠巖用量與比強度的關(guān)系

比強度是材料單位密度下的強度，比強度數(shù)值高說明材料既輕又強。為此，將上述試驗數(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度的關(guān)系，見圖4。

從圖4可知，珍珠巖加氣混凝土的比強度在珍珠巖用量較少時較高，用量較多時較低。當(dāng)珍珠巖用量為0.2時最高，此時應(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度的關(guān)系

玻璃纖維用量對混凝土抗折強度的影響，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度有一定的提高。對于早期強度(3d和7d)來說，玻璃纖維加入量大于1.25%以后，比強度變化已不明顯。對于28d強度來說，玻璃纖維用量在1.25%時達(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 實驗現(xiàn)象簡述

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?，F(xiàn)象，拆模有個別的開裂現(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度及密度降低。膨脹珍珠巖用量為水泥量的0.2倍時加氣混凝土的比抗折強度達(dá)到最大值。

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

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