掺合料复掺对化学法泡沫混凝土性能影响的试验研究

周爱军，周红

（鲁东大学土木工程学院，山东 烟台 264025）

掺合料复掺对化学法泡沫混凝土性能影响的试验研究

周爱军，周红

（鲁东大学土木工程学院，山东 烟台 264025）

粉煤灰与矿粉以不同比例复掺作为掺合料，取代20%水泥，采用化学法制备泡沫混凝土。分析了2种掺合料不同比例对泡沫混凝土发泡倍数、浆体稳定性、干表观密度、抗压强度、体积吸水率、导热系数的影响。结果表明，按m（粉煤灰）∶m（矿粉）=2∶3～（1∶1）复掺时，制备的泡沫混凝土浆体稳定性较好，干密度和导热系数较低，抗压强度相对较高。

泡沫混凝土；粉煤灰；矿粉

0 引言

随着我国墙体材料的改革与建筑节能政策的推行，泡沫混凝土以其节能、利废、保温、轻质、隔热等优越性能，成为一种人们广泛关注的新型节能墙体材料。我国一些科技工作者对泡沫混凝土也进行了较为深入的研究和开发，其种类和应用领域也在不断扩大[1-4]。

泡沫混凝土是一种以发泡剂、憎水剂、早强剂、稳泡剂及水泥等材料，经发泡、制备浆体、浆体泡沫混合等一系列工艺制备而成的轻质多孔材料，由于其具有不可燃、制备简单、成本低等优点，目前国内外大量应用于建筑物保温和废弃坑道回填等工程。而且，利用各种外加剂、纤维等大大改善了泡沫混凝土的性能[5-7]。近年来，利用矿粉掺合料（如粉煤灰、矿粉等）制备泡沫混凝土已有研究[8]，这对于可持续发展具有重要意义。本文利用粉煤灰、矿粉不同比例复掺，以20%掺量取代水泥制备泡沫混凝土，并分析其对泡沫混凝土性能的影响。

1 原材料与试验方法

1.1 原材料

水泥：P·O42.5，烟台山水；粉煤灰：Ⅰ级，烟台电厂；矿粉：S95级，青岛钢厂；聚羧酸高性能减水剂：山东济南建科院；发泡剂、憎水剂、早强剂、纤维和稳泡剂：市售。

1.2 试验方法

泡沫混凝土基础配合比见表1，在保持其它原材料比例不变的基础上，粉煤灰和矿粉分别按5∶0、4∶1、3∶2、2∶3、1∶4、0∶5的质量比取代20%水泥。泡沫混凝土制备方法参考文献[9]。

表1 泡沫混凝土基础配合比kg/m3

2 试验结果与讨论

2.1 掺合料复掺对泡沫混凝土发泡倍数的影响（见表2）

表2 粉煤灰与矿粉不同比例复掺时对泡沫混凝土发泡倍数的影响

从表2可以看出，2种掺合料比例不同时对泡沫混凝土发泡倍数的影响较大。随着粉煤灰用量的降低，泡沫混凝土发泡倍数先逐渐增大而后逐渐降低，当m（粉煤灰）∶m（矿粉）= 3∶2时，发泡倍数达到最大值，为4.9倍。就发泡能力而言，单掺粉煤灰高于单掺矿粉，且二者复掺的效果更好。

2.2 掺合料复掺对泡沫混凝土浆体稳定性的影响（见表3）

表3 粉煤灰与矿粉不同比例复掺时对泡沫混凝土浆体稳定性的影响

从表3可以看出，2种掺合料比例不同时，对泡沫混凝土浆体稳定性的影响较大。随着粉煤灰的掺量降低，泡沫混凝土浆体稳定性先逐渐变好而后逐渐变差，当单掺矿粉时，其泡沫混凝土浆体稳定性最差。与单掺粉煤灰或矿粉相比，粉煤灰与矿粉复掺的效果较好，且存在最佳复掺比例范围，即粉煤灰与矿粉的复掺比例在（4∶1）～（1∶1）时，其泡沫混凝土浆体稳定性最好。

2.3 掺合料复掺对泡沫混凝土干密度的影响（见图1）

图1 粉煤灰与矿粉不同比例复掺对泡沫混凝土干表观密度的影响

从图1可以看出，2种掺合料比例不同时，对泡沫混凝土干表观密度的影响较大。随着粉煤灰比例的下降，泡沫混凝土干表观密度先逐渐降低而后逐渐增大，当单掺矿粉时，其泡沫混凝土的干表观密度最大。当m（粉煤灰）∶m（矿粉）=3∶2时，其泡沫混凝土的干表观密度最低。这说明，在泡沫混凝土中掺入掺合料时，粉煤灰可以较多地降低泡沫混凝土的干表观密度，矿粉对泡沫混凝土的干表观密度的降低不明显，当二者复掺时，可以更好地降低泡沫混凝土的干表观密度。因此，要以泡沫混凝土的性能指标来选择掺合料的种类和二者复配比例。

2.4 掺合料复掺对泡沫混凝土抗压强度的影响（见图2）

图2 粉煤灰与矿粉不同比例复掺对泡沫混凝土抗压强度的影响

从图2可以看出，2种掺合料比例不同时，对泡沫混凝土7 d和28 d抗压强度的影响较大。随着粉煤灰比例的降低，泡沫混凝土抗压强度先逐渐提高而后降低，当单掺粉煤灰时，泡沫混凝土的抗压强度最低。当粉煤灰与矿粉复掺时，效果更好，表现出抗压强度较高，且存在其最佳复掺比例，即m（粉煤灰）∶m（矿粉）=2∶3。另外，相对于7 d抗压强度而言，28 d抗压强度都有不同程度的提高，其中，粉煤灰的比例越高，其泡沫混凝土28 d抗压强度提高幅度越高，说明2种掺合料的泡沫混凝土早期强度发展效果不同，矿粉的早强效果较好。

2.5 掺合料复掺对泡沫混凝土体积吸水率的影响（见图3）

图3 粉煤灰与矿粉不同比例复掺对泡沫混凝土体积吸水率的影响

从图3可以看出，2种掺合料比例不同时，对泡沫混凝土体积吸水率的影响较大。随着粉煤灰比例的下降，泡沫混凝土体积吸水率先逐渐降低而后增大，当m（粉煤灰）∶m（矿粉）= 1∶4时，泡沫混凝土的体积吸水率最低。与单掺相比，复掺时泡沫混凝土的体积吸水率明显下降，这说明粉煤灰与矿粉复掺后改变了矿物掺合料的整体结构，使泡沫混凝土的体积吸水率得到改善。另外，相对于7 d体积吸水率而言，28 d体积吸水率都有不同程度的增大。

2.6 掺合料复掺对泡沫混凝土导热系数的影响（见表4）

表4 粉煤灰与矿粉不同比例复掺对泡沫混凝土导热系数的影响

从表4可以看出，2种掺合料比例不同时，对泡沫混凝土导热系数的影响较大。随着粉煤灰比例的下降，泡沫混凝土导热系数先逐渐下降而后逐渐增大，当m（粉煤灰）∶m（矿粉）= 3∶2时，泡沫混凝土的导热系数最低。与单掺相比，粉煤灰与矿粉复掺时，泡沫混凝土导热系数得到大大改善，表现为导热系数明显降低，其保温效果得到提高；另外，单掺粉煤灰的效果优于单掺矿粉，且复掺中粉煤灰的比例高的时候其泡沫混凝土导热系数较好。

综合2种掺合料复掺对化学发泡法泡沫混凝土发泡倍数、浆体稳定性、干表观密度、抗压强度、体积吸水率和导热系数的影响，与单掺相比，两者复掺的效果更好。因此，宜选取粉煤灰与矿粉按一定比例复掺取代部分水泥生产泡沫混凝土，且粉煤灰与矿粉的复掺比例宜控制在（3∶2）～（1∶1）。

3 结论

（1）与单掺粉煤灰或矿粉相比，粉煤灰与矿粉两者复掺时，对化学发泡法泡沫混凝土发泡倍数、浆体稳定性、干表观密度、抗压强度、体积吸水率和导热系数都有不同程度的改善，因此，宜选取两者复掺进行泡沫混凝土的生产。

（2）根据粉煤灰与矿粉两者复掺对泡沫混凝土各性能的不同程度的影响，粉煤灰与矿粉的复掺比例宜控制在（3∶2）～（1∶1）。

[1]王翠华.泡沫混凝土制备相关技术[D].南京：南京工业大学，2006.

[2]玛勇.浅谈泡沫混凝土的应用[J].中州建设，2006（1）：19-22.

[3]肖立光，侯启超.泡沫混凝土的研究进展及应用[J].吉林建筑工程学院学报，2012，28（5）：32-36.

[4]秦磺，潘志华，吕钦刚.水泥基不燃性轻质保温材料制备的研究[J].新型建筑材料，2012（4）：27-30.

[5]马长波，林建好.纤维增强发泡混凝土复合保温板的研究及应用[J].粉煤灰综合利用，2010（2）：39-41.

[6]于宁，张云飞，谢慧东，等.憎水剂对化学发泡泡沫混凝土性能影响的试验研究[J].商品混凝土，2012（9）：34-43.

[7]牛云辉，卢忠远，严云，等.外加剂对泡沫混凝土性能的影响[J].混凝土与水泥制品，2011（3）：9-13.

[8]蔡安兰，张长森，刘学军，等.建筑垃圾制备泡沫混凝土的研究[J].新型建筑材料，2010（9）：30-32.

[9]张鸣，陈令坤，张云飞.掺和料对化学法泡沫混凝土性能的影响[J].新型建筑材料，2014（7）：86-90.

Experimental study on the effect of compound admixture on the performance of foamed concrete in chemical process

ZHOU Aijun，ZHOU Hong
（School of Civil Engineering，Ludong University，Yantai 264025，China）

Admixture with different proportion of fly ash and slag powder replace 20%cement to prepare foam concrete by chemical method，and analyzed the influence of foaming multiple，slurry stability，dry apparent density，compressive strength，volumetric absorption thermal conductivity on the base of content of different proportion of fly ash and slag powder.The result showed that when m（fly ash）∶m（slag powder）is（2∶3）～（1∶1），the prepared foamed concrete slurry had preferable stability，low dry apparent density and thermal conductivity，and high compressive strength.

foam concrete，fly ash，slag powder

TU528.2

A

1001-702X（2016）12-0084-03

2016-04-21

周爱军，女，1966年生，山东烟台人，硕士，副教授，主要从事土木工程材料的研究。