不同掺量的粉煤灰对泡沫混凝土性能的影响

付士峰，　张广田，　杜渊博

(1.河北工业大学 土木工程学院，天津　300401;2.河北省建筑科学研究院，河北 石家庄　050021;3.北京科技大学 土木与环境工程学院，北京　100833；4.河北建研科技有限公司，河北 石家庄　050021;5.哈尔滨工业大学 交通科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨　150001)



不同掺量的粉煤灰对泡沫混凝土性能的影响

付士峰1,2，张广田3,4，杜渊博5

(1.河北工业大学 土木工程学院，天津300401;2.河北省建筑科学研究院，河北 石家庄050021;3.北京科技大学 土木与环境工程学院，北京100833；4.河北建研科技有限公司，河北 石家庄050021;5.哈尔滨工业大学 交通科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨150001)

研究了不同掺量粉煤灰对泡沫混凝土性能的影响， 实验结果表明:在相同容重下，泡沫混凝土28 d抗压强度随着粉煤灰掺量的增加是呈上升趋势，粉煤灰掺量为30%时抗压强度最高，而且在设计容重越大的情况下强度受水灰比影响越小。而吸水率是随着粉煤灰掺量的增加而整体趋于下降，并且在设计容重为600 kg/m3，水胶比为0.42时，粉煤灰掺量为30%时，泡沫混凝土的吸水率最低。导热系数在粉煤灰掺量较小时,影响较小;当掺量为30% 时,导热系数最小，仅为0.55 W/(m·K)。

粉煤灰；掺量;泡沫混凝土；抗压强度;导热系数；吸水率

0　引言

泡沫混凝土是一种新型的建筑节能保温材料，具有轻质，保温隔热，隔音，无毒，不燃烧的性能[1-2]。具有较好的应用前景。但是容重低的泡沫混凝土，存在强度低，吸水率高，易收缩，体积不稳定等诸多问题。在制备3种不同较低容重的泡沫混凝土的基础上，把不同掺量的粉煤灰加入到泡沫混凝土中，测试其对泡沫混凝土抗压强度，吸水率，导热系数的影响，为制备容重小，性能好的泡沫混凝土提供一定的参考和借鉴。

1　实验

1.1原材料

水泥：一种为鼎鑫牌硫铝酸盐水泥，一种为鼎鑫普通硅酸盐水泥P·O 42.5。粉煤灰：石家庄热电厂生产的一级灰。发泡剂：自己制备的松香型发泡剂。减水剂：自己制备的聚羧酸型高效减水剂，减水率为25%。稳泡剂：自己制备的稳定剂，掺量为0.1%。聚丙烯纤维：石家庄盛烽工程材料有限公司生产的聚丙烯纤维。

1.2试验过程

1.2.1泡沫混凝土的制备

(1) 试验采用气泵加气，将按比例称量的水及发泡剂加入发泡机中，由气泵加压至0.8 MPa左右，再由发泡机制备细小、均匀、黏度好并且稳定的泡沫。

(2) 泡沫混凝土配合比设计。由于泡沫混凝土的密度小，常用于建筑物的内外墙体、 楼层面、立柱等结构中。 采用该种材料，一般可使建筑物自重降低25% 左右，常用泡沫混凝土的密度等级为400～1 200 kg/m3。但是超过700 kg/m3，泡沫混凝土的保温性能下降，因此本实验设计的容重有400 kg/m3，500 kg/m3，600 kg/m3,700 kg/m3。按比例称量好水泥，其中硫铝酸盐水泥占普通硅酸的千分之一。粉煤灰掺量为水泥质量的0%，10%，20%，30% 。水胶比为0.42,0.44,0.44,0.48，并称量胶凝材料质量5‰的减水剂、胶凝材料质量1‰的聚丙烯纤维和胶凝材料质量1‰的稳泡剂。泡沫混凝土的基准配合比如表1所示。

(3) 将各种原料按顺序加入搅拌锅中，搅拌60 s左右然后开动发泡机的阀门将拌制好的泡沫缓慢倒入已经拌制好的浆体内，再在砂浆搅拌机快速搅拌30 s左右，制成均匀流态浆。

(4) 室内成型试件，试模灌满浆后静置30 s后抹平，静置1 d后拆模，之后将试件置入标准养护室内养护至试验龄期。

表1　泡沫混凝土基准配合比设计表

1.2.2性能测试

对成型好的泡沫混凝土试块在养护到28 d，进行抗压强度实验，并对设计容重为400 kg/m3，600 kg/m3的泡沫混凝土做吸水率实验，对设计容重为600 kg/m3的进行导热系数测试。

2　实验结果分析与讨论

2.1不同粉煤灰掺量对抗压强度性能的影响

28 d强度随粉煤灰掺量而变化试验结果如图1～图4所示。在相同容重下，随着粉煤灰掺量的增加其28 d抗压强度是呈上升趋势的，而且在设计容重越大的情况下强度受水灰比影响越小，如图4容重700 kg/m3的不同水灰比的28 d强度变化示意图所示，3个水灰比下强度差异并不如前3个图明显，这也表明粉煤灰掺量越大，强度差异受水灰比影响也越不明显。

图1　设计容重400 kg/m3的不同水灰，不同粉煤灰掺量对抗压强度的影响图

图2　设计容重500 kg/m3的不同水灰，不同粉煤灰掺量对抗压强度的影响图

2.2粉煤灰对泡沫混凝土吸水率的影响结果分析

本试验所得吸水率变化如图5和图6所示。

容重为400 kg/m3，水胶比为0.48,0.42的泡沫混凝土，容重为600 kg/m3的泡沫混凝土吸水率随着粉煤灰掺量的增大均呈逐渐降低。但是，容重为400 kg/m3，水胶比为0.42的粉煤灰掺量为20%后，又有增加。这是由于粉煤灰颗粒相对于水泥而言较细，粉煤灰的掺量越多，粉煤灰填补水泥孔隙也就越密实，从而整体结构密实度得以提高，因而吸水率也就越小。而容重为400 kg/m3，水胶比为0.44泡沫混凝土随粉煤灰的增加先增加，后减小。粉煤灰掺量的变化，导致混凝土内部孔隙结构变化，导致吸水率发生变化[3-4]。

图3　设计容重600 kg/m3的不同水灰，不同粉煤灰掺量对抗压强度的影响图

图4　设计容重700 kg/m3的不同水灰，不同粉煤灰掺量对抗压强度的影响图

图5　容重400 kg/m3的不同水灰比的吸水率变化图

图6　容重600 kg/m3的不同水灰比的吸水率变化图

2.3粉煤灰对泡沫混凝土导热系数的影响

本试验所得吸水率变化如图7所示。

图7　设计容重为600 kg/m3的不同水灰比的导热系数变化图

不同粉煤灰掺量对泡沫混凝土导热系数的影响及其发展趋势。由此得到：泡沫混凝土的导热系数随着粉煤灰掺量的增加不断发生变化，当粉煤灰掺量不大时，粉煤灰对混凝土导热系数无明显影响；当掺量为30%时，粉煤灰可明显降低混凝土的导热系数，且导热系数最小仅为0.55 W/(m·K)。由于粉煤灰的掺量提高，泡沫混凝土内的孔隙发生变化，其内部孔隙得到优化，使其导热系数下降[5-6]。

3　结论

(1) 在相同容重下，随着粉煤灰掺量的增加其28 d抗压强度是呈上升趋势的，而且在设计容重越大的情况下强度受水灰比影响越小。而且在设计容重为700 kg/m3时各水胶比下强度相差不大，粉煤灰掺量为30%时抗压强度最高，可高达5.58 MPa。

(2) 泡沫混凝土的吸水率是随着粉煤灰掺量的增加而整体趋于降低的，并且在设计容重为600 kg/m3，水胶比为0.42时，粉煤灰掺量为30%时，泡沫混凝土的吸水率最低，仅为18%。

(3) 当粉煤灰掺量不大时,粉煤灰对混凝土导热系数无明显影响;当掺量为30%时,粉煤灰可明显降低混凝土的导热系数，最小仅为0.55 W/(m·K)。

(4) 随着粉煤灰掺量的增加，泡沫混凝土的平均孔径的降低和孔的圆度提高，内部孔径得到优化证明了粉煤灰可以改善泡沫混凝土的性能。

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Effect of Different Amount of Fly Ash on the Performance of Foamed Concrete

Fu Shifeng1,2，Zhang Guangtian3,4,Du Yuanbo5

(1.School of Civil Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300401，China；2. Hebei Academy of Building Research，Shijiazhuang 050021，China;3. College of Civil and Environmental Engineering, University of Science and Technology Beijing，Beijing100833，China；4. Hebei Institute of Technology Co., Ltd.,Shijiazhuang 050021,China;5. School of Transportation Science and Engineering, Harbin Institute of Technology，Harbin 150001, China )

The effect of different dosage of fly ash on the performance of foamed concrete was studied. Experimental results show that: in the same density, there has been a general go-up trend of foam concrete compressive strength of 28 days with the increase of fly ash content , when the amount of fly ash is 30% it has highest compressive strength. And in the case of the larger design density, the strength is less affected by the water cement ratio .While the water absorption is decreased with the increase of fly ash content, and in the design of bulk density 600, water binder ratio 0.42, mixing amount of the fly ash 30%, the foam concrete water absorption rate is the lowest. Thermal conductivity of foamed concrete has no obvious effect when the content of fly ash is small, and when the content is 30%, the thermal conductivity is the smallest, only 0.55 W/(m·K).

fly ash;admixture;foamed concrete;compressive strength;thermal conductivity;water absorption

2015-03-26责任编辑:车轩玉DOI:10.13319/j.cnki.sjztddxxbzrb.2016.03.09

河北省建设科技研究指导性计划项目(2015-210)

付士峰(1981-)，男，博士研究生,高级工程师,从事建筑工程相关研究。E-mail:18033878005@163.com

TU525

A

2095-0373(2016)03-0049-04

付士峰，张广田，杜渊博.不同掺量的粉煤灰对泡沫混凝土性能的影响[J].石家庄铁道大学学报:自然科学版,2016,29(3):49-52.