装配式轻质混凝土墙板制备材料优化及性能测定

摘要：针对传统装配式陶粒轻质混凝土在使用过程中易出现开裂的问题，提出一种新型装配式轻质墙板的制备。试验对轻质混凝土的配比进行优化，以优化后的轻质混凝土为原料制作轻质墙板，对轻质墙板的性能和实际应用效果进行分析。试验结果表明，选择发泡剂类型为十二烷基磺酸盐类发泡剂，发泡剂掺量为10%，聚丙烯纤维掺量为0.2%制备的轻质混凝土28 d抗压强度为12.5 MPa，软化系数为0.94，90 d干燥收缩值为0.377 mm/m，坍落拓展度为508 mm，满足轻质墙板制作要求。以该混凝土为原料制作的轻质墙板各项性能均满足JC/T 2214—2014《钢筋陶粒混凝土装配式轻质墙板》标准的要求。

关键词：装配式建筑；轻质混凝土；轻质墙板；干燥收缩

中图分类号：TQ177.6+7文献标志码：A文章编号：1001-5922（2025）01-0102-04

Optimization of preparation materials and performancemeasurement prefabricated lightweight concrete wall panels

LI Zhiwei

（Beijing Construction Engineering Decoration Group Co.，Ltd.，Beijing 100049，China）

Abstract：In order to solve the problem that traditional prefabricated ceramsite lightweight concrete is prone to cracking during use，a new type of prefabricated lightweight wall panel was prepared.The ratio of lightweight con⁃crete was optimized，the lightweight wallboard was made from the optimized lightweight concrete，and the perfor⁃mance and practical application effect of the lightweight wallboard were analyzed.The experimental results showed that when the type of foaming agent was dodecyl sulfonate foaming agent，the foaming agent content was 10%，and the polypropylene fiber content was 0.2%，the compressive strength of the prepared lightweight concrete was 12.5 MPa at 28 days，a softening coefficient was 0.94，a dry shrinkage value was 0.377 mm/m and the slump ex⁃pansion degree was 508 mm at 90 days，meeting the requirements for the production of lightweight wall panels.The lightweight wall panels made from this concrete meet the requirements of JC/T 2214—2014“Reinforced Ceramsite Concrete Prefabricated Lightweight Wall Panels”standard in all aspects of performance.

Key words：prefabricated buildings；lightweight concrete；lightweight wall panels；drying shrinkage

传统装配式轻质墙板干燥收缩值较高，在养护过程中易出现开裂的问题，使其应用受到很大的限制。对此，部分学者也进行了很多研究，如通过用一定量的建筑回收破碎料代替粉煤灰、煤渣制备新型轻质墙板[1]。制备了一种防水抗渗泡沫混凝土，并将其用于装配式轻质墙板的制作[2]。通过玻璃纤维对轻质墙体用核桃壳轻骨料混凝土的性能进行优化[3]。以含渣土的EPS轻质混凝土为芯材制备复合夹芯墙板，并对墙板的性能进行研究[4]。基于此，试验以文献[5]的方法为参考，制备了一种新型装配式轻质墙板，并对其性能进行研究。

1试验部分

1.1材料与设备

主要材料：水泥（P·O 42.5，诺文地坪材料）；粉煤灰（I级，盛运矿产品）；天然砂（I级，铭众矿产品）；陶粒（I级，灵顺新型建材）；陶砂（I级，津生新材料）；减水剂（AR，润兴源科技）；膨胀剂（AR，超意兴化工）；发泡剂（AR，铭锋生物科技）。

主要设备：YAW-A型压力试验机（易腾检测仪器）；20型发泡机（华格隆机械）；JS1000型混凝土搅拌机（鲲之跃建筑工程设备）。

1.2试验方法

1.2.1轻质混凝土的制备

参照JGJ/T 12—2019《轻骨料混凝土应用技术标准》[6]对混凝土配比进行设计，确定混凝土水胶比为0.26，具体配比见表1。

（1）提前将干燥的陶粒和陶砂放入水中浸泡3d进行预湿处理。沥出陶粒和陶砂后，用湿润的毛巾将骨料表面的水渍擦干；

（2）将胶凝材料和聚丙烯纤维放入混凝土搅拌机内预拌30 s。然后放入经过预湿处理后的陶粒和陶砂，继续搅拌使其混合均匀，搅拌时间为60 s；

（3）提前将水与减水剂混合，然后倒入搅拌机内进行搅拌混合，搅拌时间为120 s，得到陶粒混凝土；

（4）通过发泡机将发泡剂水溶液制备成均匀稳定的泡沫，然后拌入混凝内，得到陶粒泡沫混凝土；

（5）将陶粒泡沫混凝土倒入模具中，人工振捣使其在模具内完全填充，然后将表面抹平，室温养护1 d后，标准养护至指定龄期。

1.2.2轻质墙板的制备

（1）将制备轻质混凝土倒入经过模具穿芯和铺设布料的钢筋网架中，振捣成型。在压槽的作用下进行预养护，养护时间为1d；

（2）对经过预养护的墙板进行常温蒸汽养护处理。常温蒸汽养护过程为：在1h内升温至50℃，保温养护5.5 h。养护结束后，将温度降低至25℃后，继续养护0.5 h，完成常温蒸汽养护过程；

（3）对养护后装配式轻质墙板进行抽芯和脱模处理，然后进行增压养护。增压养护过程为：在15min内将养护压力提升至0.1 MPa，然后在30 min内将压力提升至0.25 MPa；在45 min内将压力提升至0.35 MPa，最后在1h内将压力提升至0.5 MPa，完成升压过程。在该压力条件下，恒压养护2h，开始降压过程。首先在15min内将压力降低至0.4 MPa，然后在30min内将压力降低至0.3 MPa；在45min内将压力降至0.2 MPa，在60 min内将压力降至0.15 MPa；在75 min将压力降至0.1 MPa；最后在90 min内将压力降至0 MPa，静置30min后完成增压养护过程。

1.3性能测试

1.3.1抗压强度测试

参照GB/T 23451—2009《建筑用轻质隔墙条板》标准[7-8]，采用压力试验机对轻质混凝土和轻质墙板的抗压强度和软化系数进行测试。

1.3.2干燥收缩测试

参照GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》[9-10]对轻质混凝土和轻质墙板对干燥收缩值进行测试。

2结果与讨论

2.1发泡剂类型优化

2.1.1力学性能

发泡剂类型的力学性能变化结果如图1所示。

由图1可知，植物蛋白类发泡剂制备的轻质混凝土力学性能最差。这是因为植物蛋白类的发泡剂制作的泡沫稳定性较差，在混泡过程中，泡沫快速破灭，混凝土体系内气-液-固三相向液-固两相转变的趋势增大，使体系内水胶比有一定增加，影响混凝土的力学性能[11-12]。由于本试验制备的混凝土是作为墙板材料使用，对力学性能要求较高，因此后续试验中不考虑植物蛋白类发泡剂。

2.1.2干燥收缩性能

通过干燥收缩值进一步对发泡剂类型进行优化，干燥收缩值变化如图2所示。

由图2可知，十二烷基磺酸盐类发泡剂制作的轻质混凝土干燥收缩值明显低于合成类发泡剂制作的轻质混凝土。这是因为轻质混凝土干燥收缩值主要与混凝土内部泡沫形成的气孔孔径分布有关，合成类发泡剂制作的泡沫孔径不均匀，连接孔和大孔相对较多，给混凝土内部水分的迁移提供了有利条件，内部水分失衡，引起干燥收缩[13-14]。而十二烷基磺酸盐类发泡剂形成的泡沫较为稳定均匀，在混凝土内部形成的孔隙率较小，对混凝土内部的湿度平衡影响较小，因此其干燥收缩值较小。在作为墙板材料使用的过程中，干燥收缩值较高会导致墙体出现裂缝等病害，因此，选择发泡剂类型为十二烷基磺酸盐类发泡剂。

2.2泡沫掺量优化

2.2.1力学性能

泡沫掺量对力学性能变化的影响如图3所示。

由图3可知，泡沫掺量与轻质混凝土的力学性能呈反比关系。这是因为泡沫掺量直接影响混凝土容重，其值越大，容重越低，进而影响了混凝土内部孔结构，降低了混凝土的强度[15]。

2.2.2干燥收缩性能

干燥收缩值变化如图4所示。

由图4可知，在养护后期，泡沫掺量为10%的轻质混凝土干燥收缩值明显低于泡沫掺量为20%和30%的轻质混凝土。这是因为随泡沫掺量的增加，混凝土内部开口孔隙和闭口微孔也随之增加，为混凝土内部水分的迁移提供了有利条件，混凝土抵抗收缩变形的能力降低[16]。因此，选择适合的泡沫掺量为10%。

2.3纤维掺量优化

2.3.1力学性能

纤维掺量对力学性能变化的影响如图5所示。

由图5可知，纤维掺量对力学性能存在最佳值。出现这个变化的主要原因在于，纤维进入混凝土内部后，可有效提升混凝土内部的保水性和粘聚性，使得混凝土抗压强度有一定提升[17]。但纤维掺量过高会导致纤维在混凝土内部相互团聚，形成薄弱部分，使得混凝土强度下降[18]。

2.3.2干燥收缩性能

不同纤维掺量条件下轻质混凝土干燥收缩值变化如图6所示。

由图6可知，纤维对降低轻质混凝土的干燥收缩值有积极影响。这是因为纤维在混凝土内部桥接、穿插，对混凝土基体的粘接力有提升作用，可有效阻止硬化浆体的水分蒸发，使混凝土的干燥收缩值降低[19]。

2.4性能测定

轻质混凝土的性能测试结果如表2所示。

由表2可知，试验制备的轻质混凝土各项性能均满足JC/T 2214—2014《钢筋陶粒混凝土轻质墙板》标准要求[20]，可以作为墙板材料使用。

2.5轻质墙板性能测试

以JC/T 2214—2014为指标，对制备的装配式轻质墙板性能进行检测，检测结果如表3所示。

由表3可知，试验制备的装配式轻质墙板各项指标均满足JC/T 2214—2014要求，可以作为墙板使用。

3结语

（1）十二烷基磺酸盐类发泡剂制备的轻质混凝土在力学性能和干燥收缩性能方面均表现良好；

（2）过量的泡沫会导致体系内混凝土内部水分的迁移，造成混凝土内部孔隙率增加，使得混凝土抗压强度下降，干燥收缩值上升；

（3）适量的聚丙烯纤维在混凝土内部起架桥连接作用，提升了混凝土内部物料的粘聚性，提升混凝土性能；

（4）制备的轻质混凝土基础性能满足JC/T 2214—2014要求，可以作为制作墙板的材料使用；

（5）经过常温蒸汽和增压养护制作的墙板各项性能均满足JC/T 2214—2014要求，达到了装配式墙板使用条件；

（6）将该墙板用于酒店的建设，效果良好，表现出良好的实际应用性能。

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（责任编辑：苏幔，平海）