陶粒泡沫混凝土的正交试验研究

试验研究

陶粒泡沫混凝土的正交试验研究

□□ 李月霞1，孙亮2(1.运城职业技术学院，山西 运城044000；2.太原理工大学，山西 太原030024)

摘要：陶粒泡沫混凝土是指将陶粒和泡沫两种物质同时应用于混凝土中，二者的结合可以弥补各自应用于混凝土中的缺点。采用正交试验方法，以抗压强度为考察指标，研究了陶粒泡沫混凝土的可行性。试验结果表明，影响泡沫混凝土强度的主次顺序是粉煤灰掺量、陶粒掺量、泡沫剂的体积。陶粒掺量为30%，泡沫剂的体积比为1.2，粉煤灰掺量为15%时，该配合比得到的陶粒泡沫混凝土抗压强度最高，7 d强度为3.79 MPa，28 d强度为7.57 MPa。同时，陶粒泡沫混凝土中粉煤灰的使用是必不可少的，它可以弥补由于掺入陶粒导致的混凝土强度下降。

关键词：陶粒泡沫混凝土；抗压强度；正交试验；粉煤灰

文章编号：1009-9441(2015)01-0004-03

中图分类号：TU 528.2

文献标识码：A

Abstract：Ceramsite foam concrete refers to the usage of ceramsite and foam in concrete at the same time，and the combination of them can make up for the shortcomings.Using orthogonal experiment method，the compressive strength as index，the present paper studies the feasibility of ceramsite foam concrete.The test results show that primary and secondary order of what affect the strength of foam concrete the dosage of fly ash，dosage of haydite，foaming agent volume.When the ceramsite content is 30%，the volume of the foaming agent ratio 1.2，15% dosage of fly ash，the foam concrete compressive strength is the highest，7 d strength is 3.79 MPa，and 28 d strength is 7.57 MPa.At the same time，the use of fly ash in ceramsite foam concrete is indispensable，because it can make up the decrease of concrete strength due to incorporating ceramsite.

作者简介：李月霞(1984-)，女，山西平遥人，2007年7月毕业于太原理工大学阳泉学院土木工程专业，现从事建筑工程技术教学工作。

收稿日期：2014-12-03

引言

泡沫混凝土和陶粒混凝土两者各有其缺点和优点，其中泡沫混凝土性价比低，而且强度不高，具有很高的吸水率，同时收缩开裂程度也很严重[1]。而陶粒混凝土制备中会发现其流动性能差，结构存在很多的缺陷，一部分孔结构不合理，最后导致其保温性能低[2]。

本研究将这两种混凝土进行混合，陶粒在混凝土中可以帮助提高强度，同时有利于混凝土收缩性能的改善，而泡沫的存在同样可以对单一陶粒混凝土中的部分缺陷进行弥补，对其性能有明显的增强。本文采用正交试验的方法，通过考察陶粒、泡沫剂以及粉煤灰掺量这3种可变因素对陶粒泡沫混凝土抗压强度的影响，得出了试验的最优配合比。

1原材料的选择

试验所用主要材料包括水泥、粉煤灰、陶粒、发泡剂以及城市自来水。粉煤灰的加入对于混凝土的流动性和耐久性都有一定程度的提高，同时可以降低混凝土的碱性，促进后期强度的提高[3]。混凝土的发泡采用蛋白质物理发泡的方法进行[4]。

试验所用水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为P·O 32.5R，其物理力学性能见表1。

表1　水泥的物理力学性能

对制备混凝土的陶粒在实验室进行各项性能的检测，包括堆积密度、表观密度、孔隙率、吸水率以及筒压强度和软化系数的测定，测试结果见表2。

表2　试验使用的陶粒的性能指标

粉煤灰来自太原某火力发电厂，其化学组成见表3。

表3　粉煤灰主要化学组成　%

2试验设计以及试件制作

2.1　试验设计

采用正交试验方法，以陶粒掺量、粉煤灰掺量以及泡沫剂掺量作为正交试验中的研究参数，对混凝土试件进行抗压强度以及导热系数测试，从而找出制备陶粒泡沫混凝土的最佳试验配合比。

正交试验的因素水平表见表4。其中陶粒和粉煤灰掺量均为替代水泥的质量百分数；泡沫体积是指泡沫剂与水泥净浆的体积比。

试验配合比的正交试验设计及抗压强度检测结果见表5。

表4　正交试验因素水平表

表5　试验配合比设计及抗压强度检测结果

2.2　试验试件制作

首先将水泥、减水剂以及自来水加入到搅拌机中搅拌30 s，然后使用发泡机将泡沫打进搅拌机中，继续搅拌，直至拌和均匀。之后将陶粒加进搅拌机中，持续搅拌，时间为1 min，形成新拌混凝土，入模，静置24 h后拆模，放入养护室进行养护，在规定的龄期内取出进行试验。

按每个配合比成型100 mm×100 mm×100 mm的立方体试块，分别测定7 d和28 d抗压强度。

3试验结果分析

3.1　极差分析

强度试验结果的极差分析见表6。

由表6可见，立方体试块7 d抗压强度影响因素的主次顺序为：C>A>B，即粉煤灰掺量对陶粒泡沫混凝土的抗压强度影响最大，其次是陶粒掺量，最后是泡沫剂掺量；28 d抗压强度的试验结果与7 d

表6　试验结果极差分析

抗压强度试验结果一致。试验得到的最优配合比为：A3B2C4，该配合比的陶粒泡沫混凝土抗压强度最高，7 d强度为3.79 MPa，28 d强度为7.57 MPa。

3.2　影响因素水平的讨论与分析

根据试件抗压结果对各个因素进行分析，每个因素的抗压结果取4个数值的算术平均值，绘制曲线见图1和图2。

图1　陶粒泡沫混凝土7 d抗压强度

图2　陶粒泡沫混凝土28 d抗压强度

由图1和图2可以看出，在7 d强度和28 d强度下，陶粒掺量对陶粒泡沫混凝土强度的变化曲线趋于一致。随着陶粒掺量的增大，混凝土的7 d强度和28 d强度均有一定程度的下降，掺量越多，下降得越明显。对于7 d强度，陶粒掺量15%和30%的抗压强度基本没什么变化；而对于28 d强度，则是陶粒掺量30%和45%的抗压强度基本一致。但是，相比于未掺陶粒的混凝土，抗压强度均有所下降，这是由于陶粒本身的特性决定的，陶粒的掺入会降低混凝土的强度，因此若使用陶粒制备混凝土，陶粒掺量不宜过多。

其次，掺入粉煤灰可以显著提高混凝土的强度。随着粉煤灰掺量的增加，混凝土的强度也在逐渐增加，将粉煤灰用于陶粒泡沫混凝土中可以弥补掺入陶粒后导致的混凝土强度下降。所以，在制备陶粒泡沫混凝土时最好掺入一定量的粉煤灰，以保证混凝土的强度。

泡沫剂的体积对混凝土强度的影响反映在7 d和28 d强度上有不同的变化趋势，但二者相同的是体积比为1.2时，得到的陶粒泡沫混凝土强度最高。

由此可以得出，在制备陶粒泡沫混凝土时，要想保证混凝土的强度，陶粒的掺量不宜太高。泡沫剂的体积比为1.2，同时粉煤灰的用量较多时，理论上可以得到满意的陶粒泡沫混凝土。

4结论

4.1陶粒的掺入会降低混凝土强度，因此在制备陶粒泡沫混凝土时，陶粒的使用量不宜太高。

4.2粉煤灰的掺入有利于混凝土强度的提高。在制备陶粒泡沫混凝土时，应该将粉煤灰作为最基本的原料，以利于弥补掺入陶粒后导致的混凝土强度下降。

4.3泡沫剂的体积对混凝土强度的影响在7 d强度和28 d强度曲线中呈现出不同的变化趋势，但是体积比为1.2时，混凝土强度最高。

4.4影响混凝土强度的主次因素顺序为：粉煤灰掺量>陶粒掺量>泡沫剂体积，最优配合比为：陶粒掺量30%，泡沫剂的体积比1.2，粉煤灰掺量15%。采用该配合比得到的陶粒泡沫混凝土的抗压强度最高，7 d强度为3.79 MPa，28 d强度为7.57 MPa。

参考文献：

[1] 盖广清，肖力光，冷有春.泡沫掺量对陶粒混凝土强度的影响[J].混凝土与水泥制品，2004(1)：47-48.

[2] 林常青，姜涵.我国陶粒混凝土发展前景初探[J].建设科技，2003(7)：78-79.

[3] 刘爱新.粉煤灰混凝土的性能及其应用[J].混凝土，2001(12)：6-8，15.

[4] 李军伟.活性污泥蛋白质混凝土发泡剂的泡沫稳定性研究[J].新型建筑材料，2010(12)：63-66.

Orthogonal Experimental Study of Ceramsite Foam Concrete

LI Yue-xia1，SUN Liang2

(1.Yuncheng Polytechnic College，Yuncheng，Shanxi，044000，China；2.Taiyuan University of Technology，Taiyuan，Shanxi，030024，China)

Key words：ceramsite foam concrete；compressive strength；orthogonal test；coal ash

(编辑盛晋生)

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