陶粒增加加气混凝土砌块最有配合比和力学性能研究

李耀

【摘要】本文通过对水泥用量、石灰用量、石膏用量、水胶比及陶粒掺量五个因素选四个水平进行正交试验，得到最优配合比，陶粒对加气混凝土砌块的增强效果明显，通过其砌体基本性能和力学进行了实验研究，表明符合《蒸压加气混凝土砌块》的要求，砌块砌体抗压破坏形态同普通砖砌体，其抗剪和抗弯破坏具有明显的脆性；抗压强度按规范计算是偏于保守，抗剪和抗弯强度与规范计算值相近。

【关键词】正交实验；陶粒；最优配合比；增强效果；脆性

据节能建筑的检测和试点经验表明，建筑节能50%目标的实现，围护结构贡献率为25%～30%，其占25%～30%【1】。由此可见，围护结构的热工性能决定建筑节能的成败。加气混凝土砌块具有导热系数低、隔热防火、弹性模量低、抗冻性能好等特点得到了广泛的应用，但是目前蒸压加气混凝土砌块存在以、强度偏低、收缩较大等不足。本文拟用陶粒增强加气混凝土砌块，将加气混凝土良好的物理性能和其承重能力合二为一【2】。

1、正交实验研究

1.1原材料选择

采用P.O 42.5级普通硅酸盐水泥，Ⅱ级的标准粉煤灰，一等品石灰，脱硫石膏、600级陶粒【3】、陶砂、水剂型铝粉膏、自来水为基本原料。

1.2正交实验设计

正交试验选择水泥用量（A，5%、10%、15%、20%）、石灰用量（B，10%、15%、20%、25%）、石膏用量（C、1%、3%、5%、7%）、水胶比（D、0.55、0.60、0.65、0.70）及陶粒（采用600级普通陶粒，10%、30%、50%、70%）掺量E五个因素，并以干密度和立方体抗压强度作为考核指标进行正交试验。

1.3砌块制作

试件的制作过程为先进行各材料含水率的测试，再对表1.3的配合比进行调整，称量后经过搅拌后，将料浆浇注到100mm×100mm×100mm的三联模、600mm×240mm×200mm和600mm×200mm×100mm磨具中，经过发气膨胀后，静停，再经过蒸养后，切割“面包头”。

1.4试验方法

干密度、立方体抗压强度试验方法参照《蒸压加气混凝土性能试验方法》GB/T11969-2008步骤进行。

2、实验结果分析

2.1正交实验结果分析

对试件干密度影响程度为水泥最为显著，水胶比次之，石膏影响最小，要使得砌块的干密度最小，对试件强度影响程度为水泥最为显著，水胶比次之，石膏影响最小，要使得砌块的强度最大。

2.2各因素水平影响分析

通过实验可以总结出各个因素对实验指标的影响规律和各个因素间的主次关系，现在对各个因素水平的影响进行分析如下：

（1）水泥掺量对砌块干密度和抗压强度的影响 。水泥对砌块干密度和强度的影响是随着水泥用量的逐渐增加而逐渐增加。

（2）石灰掺量对砌块干密度和抗压强度的影响。砌块干密度和抗压强度随着石灰用量的增加先增后减，在用量为小于20%时随用量增加而增加，用量超过20%时随着用量的增加而减小，在用量为20%干密度達到最大，同时抗压强度也达到最大。

（3）石膏掺量对砌块干密度和抗压强度的影响。砌块干密度和抗压强度随着石灰用量的增加先增后减，当石膏的掺量为5%的时候，干密度最大，当石膏的掺量为3%的时候，抗压强度最大。

（4）水胶比对砌块干密度和抗压强度的影响。试件的密度和强度都是随着水胶比的增加呈现先增后减小的趋势。但水胶比在0.60时料浆的稠度有利于发气，这时密度和强度都达到最大值。

（5）陶粒掺量对砌块干密度和抗压强度的影响。试件的密度随着陶粒用量的增加而增加，而强度随着陶粒用量的增加呈现先增后减的趋势。

3、砌块基本性能研究

3.1生产工艺研究

本次采用生产工艺是建立在加气混凝土砌块传统的生产工艺上，在配料、投料顺序和搅拌时间上进行改进得到的：流程为按配合比进行原材料称量——混合搅拌——浇注成型——切割——入釜蒸养（1.25MPa，恒温八小时，其中195℃情况下2h）——出釜自然养护。

3.2砌块性能测试

对产品进行型式检验，检验指标均符合GB 11968-2006《蒸压加气混凝土砌块》标准要求。干密度小于725kg/m3，属于B07级，含水率大约为15.0%，吸水率在26.0%左右；立方体抗压强度达到5.0MPa以上，属于A5.0级；干燥收缩值测试值为0.42 mm/m<0.80mm/m；经过15次冻融后砌块的质量损失率小于5%，冻后强度大于4.0 MPa；导热系数为0.157W/（m.K），属于B06级，

4、砌块砌体力学性能研究

主要研究采用陶粒加气混凝土砌块和专用砂浆砌筑的砌体的基本力学性能，包括砌体的轴心抗压强度、砌体沿通缝截面抗剪强度试验和砌体弯曲抗拉强度试验。

4.1砌体轴心抗压强度试验

（1）试件制作与试验步骤

本试验设计一组试件，每组6个试件。由主规格600mm×200mm×200mm和辅规格300mm×200mm×200mm砌块砌成600mm×610mm×200mm的试件。

（2）破坏特征

试验表明，陶粒加气混凝土砌块砌体和其它受压砌体相似，从开始受压至破坏的过程分为应力-应变弹性阶段、裂缝开展阶段及破坏阶段。

（3）试验结果

陶粒加气混凝土砌体的抗压强度试验结果分别为3.91MPa、4.05MPa、3.90MPa、3.89MPa、3.89MPa、3.92MPa。

（4）与规范计算值对比

我国现行的《砌体结构设计规范》（GB 50003-2011）采用统一的表达式为： 。计算得fm=3.52。根据表4.1砌体抗压强度可知按规范公式计算是偏于保守的。