泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度對(duì)比試驗(yàn)研究

宮家良 姚文杰

(安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院，安徽 淮南 232001)

·建筑材料及應(yīng)用·

泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度對(duì)比試驗(yàn)研究

宮家良 姚文杰

(安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院，安徽 淮南 232001)

介紹了泡沫混凝土的特點(diǎn)，通過(guò)試驗(yàn)，分析了粉煤灰和聚丙乙烯摻量對(duì)泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度的影響，指出使用粉煤灰代替部分水泥可以有效降低泡沫混凝土的自重，在泡沫混凝土中摻入纖維可增加其抗壓強(qiáng)度，且聚丙乙烯的摻量為0.9 kg/m3時(shí)抗壓強(qiáng)度最大，達(dá)到了減少水泥用量，增加抗壓強(qiáng)度的目標(biāo)。

泡沫混凝土，聚丙乙烯，粉煤灰，抗壓強(qiáng)度

0 引言

泡沫混凝土因其在生產(chǎn)的過(guò)程中，不需要經(jīng)過(guò)蒸養(yǎng)、蒸壓或者高溫熔融等高耗能環(huán)節(jié)，使得生產(chǎn)成本大大降低，符合未來(lái)建筑材料的優(yōu)質(zhì)節(jié)能要求。加上泡沫混凝土生產(chǎn)成本低、經(jīng)濟(jì)技術(shù)好、不燃性能、安全環(huán)保、經(jīng)久耐用、施工性能好，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)條件也趨于成熟，對(duì)于在全國(guó)進(jìn)行推廣使用有著良好基礎(chǔ)。縱觀泡沫混凝土在我國(guó)的發(fā)展趨勢(shì)，從20世紀(jì)80年代的少量應(yīng)用，到90年代的迅猛發(fā)展，再至21世紀(jì)在交通巖土工程方面開(kāi)始大范圍的應(yīng)用，都顯示著泡沫混凝土將會(huì)在未來(lái)建筑材料占據(jù)一席重要地位。與普通混凝土相比，泡沫混凝土以發(fā)泡形成，其密度低，重量比混凝土小很多，且發(fā)泡形成內(nèi)部小孔，隔音和保溫效果也優(yōu)于普通混凝土。因此，在未來(lái)的行業(yè)建筑中，泡沫混凝土有望成為極其重要的建筑材料。因此，開(kāi)發(fā)以普通水泥為膠凝材料的性能優(yōu)異的混凝土勢(shì)在必行，本文是研究以普通水泥為膠凝材料的情況下，將其部分水泥用粉煤灰代替，或者摻雜部分纖維，分析其對(duì)泡沫混凝土的影響作用。

1 泡沫混凝土的主要特點(diǎn)

1)質(zhì)輕。

泡沫被制備的時(shí)候，因利用發(fā)泡劑將空氣泡沫引入混凝土砂漿中形成氣孔，有效的降低了混凝土自重，建筑物負(fù)重也隨之降低?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的泡沫混凝土干密度多數(shù)在300 kg/m3～1 000 kg/m3，但在實(shí)際工程應(yīng)用中，泡沫混凝土的干密度可降低至200 kg/m3～700 kg/m3。因此，泡沫混凝土在礦井回填等或建筑物輕質(zhì)結(jié)構(gòu)應(yīng)用中十分廣泛。

2)保溫性能良好。

泡沫混凝土中氣孔含量遠(yuǎn)多于普通混凝土，使得導(dǎo)熱較強(qiáng)的固相體相對(duì)減少，且氣泡形成了空氣隔熱層，讓泡沫混凝土具有更低的導(dǎo)熱系數(shù)。因此泡沫混凝土是非常理想的建筑物保溫隔熱材料。

3)施工方便。

泡沫混凝土使用了發(fā)泡劑后產(chǎn)生泡沫，混凝土的流動(dòng)性增強(qiáng)，適合泵送、現(xiàn)澆，在許多復(fù)雜的施工條件下依然可以使用，符合現(xiàn)行機(jī)械施工大時(shí)代趨勢(shì)。

4)節(jié)能。

泡沫混凝土主要材料仍為水泥，不以高耗能源為原料，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械攪拌即可獲得，避免了高溫蒸壓、高溫蒸養(yǎng)、熔融等高耗能環(huán)節(jié)，符合未來(lái)節(jié)能材料的發(fā)展要求。

5)耐久性好。

泡沫混凝土的耐久性良好，一般可滿足普通建筑物的使用壽命需求。在規(guī)范施工的前提下，通過(guò)添加纖維可大大提升泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度和耐磨性，其使用年限也可大大延長(zhǎng)，在重點(diǎn)工程中的部分范圍也可使用。

6)隔音性能好。

泡沫混凝土發(fā)泡劑形成的氣泡在一定的技術(shù)操作下可以連通成片，而聲波在空氣中的傳播是依靠空氣密度稀疏變化的縱波。當(dāng)聲波經(jīng)固相傳入泡沫混凝土內(nèi)再通過(guò)發(fā)泡劑形成的氣泡層時(shí)，縱波經(jīng)固相過(guò)濾，再與孔壁發(fā)生摩擦產(chǎn)熱，聲能已極為消弱。因此泡沫混凝土具有良好的隔音效果。

2 原材料和試驗(yàn)方法

2.1 原材料

1)水泥。

本次試驗(yàn)水泥是普通硅酸鹽水泥，采用的是淮南豐遠(yuǎn)水泥有限公司生產(chǎn)的P.O42.5普通硅酸鹽水泥，其化學(xué)及物理性能見(jiàn)表1和表2。

表1 水泥的化學(xué)性能

表2 水泥的物理性能

2)粉煤灰。

粉煤灰采用洛河電廠二級(jí)粉煤灰，其主要性能如表3所示。

表3 粉煤灰的物理性能

3)發(fā)泡劑。

一般的泡沫混凝土制備過(guò)程是利用發(fā)泡機(jī)將發(fā)泡劑發(fā)泡之后，再將發(fā)泡產(chǎn)生的泡沫與水泥漿均勻混合形成泡沫混凝土。目前市場(chǎng)上應(yīng)用較廣的發(fā)泡劑種類(lèi)有鋁粉類(lèi)、表面活性劑類(lèi)和蛋白質(zhì)類(lèi)。其中蛋白質(zhì)類(lèi)發(fā)泡劑以其發(fā)泡速度快、產(chǎn)泡穩(wěn)定性好、泡沫尺寸可控制等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)際上得到廣泛應(yīng)用。本次試驗(yàn)采用植物蛋白型發(fā)泡劑中的茶皂素發(fā)泡劑進(jìn)行發(fā)泡。

4)纖維。

在泡沫混凝土中加入一定量的纖維，可以改善混凝土抗壓強(qiáng)度，尤其能夠顯著提高泡沫混凝土的抗劈裂拉性能。本次試驗(yàn)中加入了一定量的聚丙乙烯纖維(又稱(chēng)為乙丙橡膠)，探究纖維摻量對(duì)抗壓強(qiáng)度和抗劈裂拉性能的影響。試驗(yàn)中選用的纖維的主要物理力學(xué)性能見(jiàn)表4。

表4 聚丙乙烯纖維的物理力學(xué)性能

2.2 試驗(yàn)內(nèi)容

1)泡沫混凝土試件制備。

試件尺寸為100 mm×100 mm×100 mm，分3組，每組12個(gè)，采用室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件養(yǎng)護(hù)，待養(yǎng)護(hù)至預(yù)定齡期取出試塊。將測(cè)試試塊放入壓力試驗(yàn)機(jī)中以0.3 MPa/s的速度連續(xù)均勻加荷，直至試件接近破壞而開(kāi)始迅速變形時(shí)停止，并收集測(cè)試所得數(shù)據(jù)，收集數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。

表5 泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

2)試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集。

分析：a.由圖1～圖3可知，不同齡期的泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度隨著聚丙乙烯的摻量增加而發(fā)生變化，且變化規(guī)律受到粉煤灰含量的影響；b.由圖1～圖3可知，不同齡期的泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度隨著粉煤灰含量的增加而發(fā)生變化，且變化規(guī)律受到聚丙乙烯摻

量的影響，不同齡期混凝土抗壓強(qiáng)度隨著粉煤灰的增加而發(fā)生降低；c.由圖1～圖3可知，泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度與聚丙乙烯的摻量有關(guān)，且摻量在0.9 kg/m3的時(shí)候抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大。

3 結(jié)語(yǔ)

1)通過(guò)試驗(yàn)研究表明：泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度與粉煤灰摻量有關(guān)，粉煤灰摻量的增加在降低泡沫混凝土的自重時(shí)也降低了其抗壓強(qiáng)度；

2)通過(guò)試驗(yàn)研究表明：泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度與纖維摻量，在聚丙乙烯的摻量為0.9 kg/m3時(shí)抗壓強(qiáng)度最大；

3)將泡沫混凝土用作墻體材料時(shí)，在不降低抗壓強(qiáng)度情況下用聚丙乙烯和粉煤灰替代水泥，節(jié)約材料成本，具有較為廣泛的應(yīng)用前景。

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Foam concrete compressive strength of the contrast test research

Gong Jialiang Yao Wenjie

(SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,AnhuiUniversityofScienceandTechnology,Huainan232001,China)

This paper introduced the characteristics of foam concrete, through the experimental analyzed the influence of fly ash and poly acrylic dosage to foam concrete compression strength, pointed out that using fly ash to replace partial cement could effectively reduce the weight of foam concrete, mixed fiber in foam concrete could increase the compression strength, and the content poly acrylic was 0.9 kg/m3had the maximum compression strength, to reduce the dosage of cement, aim to increase the compression strength.

foam concrete, poly acrylic, fly ash, compression strength

1009-6825(2016)14-0104-02

2016-03-05

宮家良(1990- )，男，在讀碩士； 姚文杰(1991- )，男，在讀碩士

TU528.572

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