輕質(zhì)隔墻板用陶粒混凝土的試驗(yàn)研究

孫莉（重慶建工新型建材有限公司，重慶　401122）

輕質(zhì)隔墻板用陶粒混凝土的試驗(yàn)研究

孫莉
（重慶建工新型建材有限公司，重慶401122）

為研究陶粒混凝土在輕質(zhì)隔墻板中的應(yīng)用，將陶粒、普通砂作為粗細(xì)骨料，通過添加發(fā)泡劑降低其干表觀密度，以膠骨比、砂率和發(fā)泡劑用量設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，對(duì)影響陶粒混凝土干表觀密度和抗壓強(qiáng)度的相關(guān)因素進(jìn)行分析，最終制備出干表觀密度和抗壓強(qiáng)度均滿足需求的輕質(zhì)隔墻板用陶粒混凝土。

輕質(zhì)隔墻板；陶粒混凝土；正交試驗(yàn)

doi：10.3969/j.issn.1671-9107.2015.10.057

0　前言

輕質(zhì)隔墻板重量輕、保溫隔熱性能好，抗震性能好、安裝方便、造價(jià)適中，并可增加室內(nèi)使用面積、提高建筑質(zhì)量、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，因此得到廣泛應(yīng)用。其中混凝土空心墻板發(fā)展最為迅速，其原因概括起來有以下幾點(diǎn)：（1）其原材料水泥和粗細(xì)骨料均來源廣泛，易于購(gòu)買，尤其是粗細(xì)骨料可就地取材。（2）生產(chǎn)效率高易實(shí)現(xiàn)半機(jī)械化或機(jī)械化生產(chǎn)。（3）節(jié)約能源，其生產(chǎn)過程不需要燃料，只消耗水電，比生產(chǎn)普通燒結(jié)粘土磚節(jié)約能源約47.7%。（4）有利于保護(hù)環(huán)境。可充分利用工業(yè)廢渣，不需粘土，不破壞植被。（5）可降低建筑物總造價(jià)。混凝土空心墻板體積密度小，能減輕建筑物總體重量，并可降低墻體粉刷的費(fèi)用，從而降低總造價(jià)［1-2］。

陶粒混凝土具有強(qiáng)度高、表觀密度小、保溫隔熱、抗震性能好、耐腐蝕、耐火、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為用量?jī)H次于傳統(tǒng)混凝土的新型建材，在大跨度橋梁、高層建筑及處于嚴(yán)酷環(huán)境下的海洋結(jié)構(gòu)物等大型工程中廣泛應(yīng)用［3-4］。

如將陶粒混凝土應(yīng)用于輕質(zhì)隔墻板，和傳統(tǒng)輕質(zhì)隔墻板相比，必將進(jìn)一步提高輕質(zhì)隔墻板性能，使輕質(zhì)隔墻板的面密度進(jìn)一步降低，保溫隔熱和抗震性能也更優(yōu)異。因此，本文對(duì)輕質(zhì)隔墻板用陶粒混凝土的最佳配合比展開研究，希望得到性能優(yōu)異的陶粒混凝土輕質(zhì)隔墻板配合比。

1　原材料

原材料除液體發(fā)泡劑以外均為本地采購(gòu)，水泥采用42.5R級(jí)普通硅酸鹽水泥，其技術(shù)性能分別見表1；外加劑采用聚羧酸高性能減水劑，減水率30%；輕骨料采用圓球形頁巖陶粒，其性能指標(biāo)見表2；河砂，細(xì)度模數(shù)1.8，松散堆積密度1360 kg/m3，表觀密度2630 kg/m3；卵石機(jī)砂細(xì)度模數(shù)3.1，松散堆積密度1740 kg/m3，表觀密度2640 kg/m3；普通自來水，密度1000 kg/m3。發(fā)泡劑采用液體發(fā)泡劑。

表1 42.5 R級(jí)普通硅酸鹽水泥的性能

表2　圓球形頁巖陶粒的性能

2　配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)使用需求，取隔墻板尺寸2850x595x90mm，內(nèi)有空心孔7個(gè)，尺寸為Φ50x2850mm，輕質(zhì)隔墻板的面密度應(yīng)低于90kg/m2，經(jīng)計(jì)算得出陶粒混凝土的干表觀密度應(yīng)低于1345 kg/m3。同時(shí)，根據(jù)輕質(zhì)隔墻板強(qiáng)度使用要求，輕質(zhì)隔墻板生產(chǎn)所用陶粒混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值不低于12MPa。

根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ51-2002《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》，使用普通砂和圓球形陶粒的陶粒混凝土的設(shè)計(jì)配合比計(jì)算如下：

（1）設(shè)計(jì)參數(shù)選擇：

砂率選取35%；粗細(xì)骨料總體積選取1.10m3；

Vs=Vtx Sp=1.10x35%=0.385m3

ms=Vsxρls=0.385x1360=523.6kg

Va=Vt-Vs=1.10-0.385=0.715m3

ma=Vaxρla=0.715x890=636.35kg

（2）混凝土干表觀密度：

ρcd=1.15mc+636.35+523.6

=1159.95+1.15mc

根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ51-2002《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》設(shè)計(jì)參數(shù)選擇輕骨料混凝土最小水泥用量不得低于270 kg/m3，并且以上計(jì)算過程的參數(shù)均按規(guī)范要求的最低值選取，所以算得滿足要求的混凝土的干表觀密度至少為1470 kg/m3。

故，經(jīng)綜合考慮陶粒混凝土的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，最終確定使用普通砂作為細(xì)骨料，適量加入發(fā)泡劑降低混凝土的干表觀密度。

3　正交試驗(yàn)

3.1正交試驗(yàn)表

通過正交試驗(yàn)表能更合理地安排實(shí)驗(yàn)，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理能更科學(xué)地分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定主次因素，得到較好的配料范圍。研究考慮選取膠骨比、砂率、發(fā)泡劑摻量為影響因素，選用L9（34）即4因素3水平正交實(shí)驗(yàn)表，其中：膠骨比（因素A，取0.38、0.40、0.42）、砂率（因素B，取33%、35%、37%）、發(fā)泡劑摻量（因素C，取水泥加入量的5%、8%、10%）。

混凝土試件制作、養(yǎng)護(hù)及28d強(qiáng)度的測(cè)定符合GB/T 50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》要求；干表觀密度的測(cè)定按標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5486-2008《無機(jī)硬質(zhì)絕熱制品》進(jìn)行。正交試驗(yàn)表及檢測(cè)結(jié)果見表3。

表3　正交實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果

3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

相比直觀分析法和極差分析法等其他分析方法，功效分析法可辨別各水平對(duì)考核指標(biāo)影響程度的主次順序，因此選取功效系數(shù)法分析正交試驗(yàn)結(jié)果。所謂功效系數(shù)，是指測(cè)評(píng)產(chǎn)品某項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)劣的量值，以某一量值為優(yōu)，偏離這一量值越遠(yuǎn)則越劣（在本文中所考評(píng)的6項(xiàng)指標(biāo)中，稠度和抗壓強(qiáng)度量值大者為優(yōu)，分層度、濕容重、干表觀密度和線收縮率量值小者為優(yōu)）。分為單項(xiàng)功效系數(shù)與多項(xiàng)功效系數(shù)。單項(xiàng)功效系數(shù)等于本項(xiàng)性能指標(biāo)各測(cè)試值與最優(yōu)測(cè)試值之比（如果大于1則取倒數(shù)）。n項(xiàng)考核指標(biāo)的總功效系數(shù)d，等于n項(xiàng)考核指標(biāo)各自的功效系數(shù)di（i=1，2，…，n）的乘以相應(yīng)的權(quán)重再相加。在分配權(quán)重時(shí)，考慮到各項(xiàng)考核指標(biāo)的相對(duì)重要程度，干表觀密度占2/3，28d抗壓強(qiáng)度占1/3。

本試驗(yàn)共有9個(gè)配合比，每個(gè)配合比分別有2項(xiàng)考核指標(biāo)，即共有18個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)。

本文要計(jì)算每項(xiàng)考核指標(biāo)的功效系數(shù)、總功效系數(shù)和綜合功效系數(shù)，見表4，并分析。

其中K1、K2、K3為綜合功效系數(shù)，其中K1分別是A、B、C因素1水平3個(gè)總功效系數(shù)之和；K2分別是A、B、C因素2水平3個(gè)總功效系數(shù)之和；K3分別是A、B、C因素3水平3個(gè)總功效系數(shù)之和。各列的極差R，由各列的K1、K2、K3中的最大數(shù)減最小數(shù)求得。

表4　功效系數(shù)分析表

從表4中可以看出，A、B、C三個(gè)因素對(duì)于干表觀密度和抗壓強(qiáng)度的綜合影響主次排列為：A＞C＞B，且最優(yōu)組合為A2B2C2，即5號(hào)方案。

用此組配合比試生產(chǎn)的澆筑成型輕質(zhì)隔墻板按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T23451-2009《建筑用輕質(zhì)隔墻條板》進(jìn)行檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果如表5所示。

表5　澆筑成型陶粒混凝土輕質(zhì)隔墻板物理性能指標(biāo)

4　結(jié)論

通過以上計(jì)算和試驗(yàn)，可以得出以下結(jié)論：

（1）陶粒混凝土輕質(zhì)隔墻板的最佳配合比應(yīng)選取：膠骨比0.4，砂率35%，發(fā)泡劑摻量為水泥加入量的8%。

（2）按上述配合比澆筑成型的陶粒混凝土輕質(zhì)隔墻板的抗壓強(qiáng)度7.5 MPa；軟化系數(shù)0.88；面密度88 kg/m2；抗彎承載1.9；吊掛力試驗(yàn)荷載1000N靜置24h，無裂縫；抗沖擊試驗(yàn)經(jīng)5次沖擊試驗(yàn)后無裂縫。

［1］涂平濤.建筑輕質(zhì)板材［M］.北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2005，10.

［2］張維渡，高澤江.新型墻體材料發(fā)展的展望［J］.遼寧建材，2003（1）：12-13.

［3］王晴，李琳，王宇，等.高強(qiáng)頁巖輕集料混凝土的力學(xué)性能［J］.沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，25（3）：517-520.

［4］王軍濤.頁巖陶粒輕骨料混凝土在橋梁中的應(yīng)用［J］.國(guó)防交通工程與技術(shù)，2009，7（3）：61-63.

責(zé)任編輯：孫蘇

Application TestofCeramic Concrete in LightPartition Board

To study the application of ceramic concrete in lightpartition board，porcelain granule and common sand are taken as coarse and fine aggregate，with foam ing agentadopted to reduce itsdry apparentdensity，andW/A，sand ratio and foam ing agentamount applied to design the orthogonal test，related factors influencing the dry apparentdensity of ceram ic concreteare analyzed，and lightpartition board of ceram ic concrete is obtainedmeeting the requirementsof dry apparentdensityand compressivestrength.

lightpartition board；ceram ic concrete；orthogonal test

TU502

A

1671-9107（2015）10-0057-02

2015-06-29

孫莉（1983-），女，甘肅蘭州人，研究生，工程師，主要從事建筑材料研究工作。