摘要 研究了粉煤灰-煤矸石泡沫混凝土干表觀密度對(duì)粉煤灰-煤矸石泡沫混凝土吸水率、軟化系數(shù)、抗壓強(qiáng)度以及導(dǎo)熱系數(shù)影響。結(jié)果表明，隨粉煤灰-煤矸石泡沫混凝土干表觀密度的增加，粉煤灰-煤矸石泡沫混凝土水吸率減少，抗壓強(qiáng)度、軟化系數(shù)及導(dǎo)熱系數(shù)增大。
關(guān)鍵詞 ： 粉煤灰 煤矸石 泡沫混凝土 干表觀密度 抗壓強(qiáng)度 導(dǎo)熱系數(shù)
The Effect of the Dry Density on the Properties of the Fly ash - coal gangue Foam Concrete
Abstract: The effect of the dry dengsity on th properties of the fly ash - coal gangue foam concrete were studied in this paper. Results revealed that: With the increase of the dry density of the fly ash - coal gangue foam concrete, the water absorption of the foam concrete decrease, and the soften coefficient, the compressive strength, the thermal conductivity coefficient of the foam concrete increase.
Keywords: fly ash; coal gangue; foam concrete; dry density; compressive strength; thermal conductivity
引言
隨著我國(guó)墻體改革和建筑節(jié)能政策的實(shí)施，現(xiàn)代建筑中要求使用的材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、保溫、隔熱、利廢、節(jié)能等性能。泡沫混凝土作為一種新型的建筑材料，具有輕質(zhì)，導(dǎo)熱系數(shù)低，隔熱性能好，不需要蒸壓養(yǎng)護(hù)，可現(xiàn)場(chǎng)澆注，適合大、中、小型企業(yè)生產(chǎn)等特點(diǎn)，近年來(lái)得到廣泛的重視。
但是，現(xiàn)有泡沫混凝土存在以下缺點(diǎn)：（1）目前制備泡沫混凝土所用的成熟的膠凝材料絕大多數(shù)是普通水泥，氧化鎂和氯化鎂溶液，膠凝材料的成本較高[1,2,3]；（2）導(dǎo)熱系數(shù)較高，一般300~500Kg/M3的泡沫混凝土導(dǎo)熱系數(shù)在0.08~0.186 W/m.k[2,3]，430~660 Kg/M3泡沫混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)在0.16~0.23 W/m.k[1]，隔熱性能不是很好；（3）泡沫混凝土的強(qiáng)度一般不高，430~660 Kg/M3泡沫混凝土的28天強(qiáng)度為1.5~2.3 MPa[1]，難于達(dá)到墻體材料的強(qiáng)度要求。因此，如何尋求廉價(jià)的膠凝材料來(lái)替代或部分替代普通水泥氧化鎂和氯化鎂溶液，降低泡沫混凝土成本，以及如何減小泡沫混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)，提高泡沫混凝土的強(qiáng)度，是目前泡沫混凝土研究急需解決的重要問(wèn)題。對(duì)于泡沫混凝土，干表觀密度對(duì)其導(dǎo)熱系數(shù)和抗壓強(qiáng)度影響很大。
本文通過(guò)用粉煤灰－煤矸石充當(dāng)膠凝材料大量替代水泥來(lái)制備出成本低、導(dǎo)熱系數(shù)小、強(qiáng)度高、適合框架結(jié)構(gòu)墻體使用的粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土，并對(duì)該粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土的表觀密度與其性能之間的關(guān)系進(jìn)行了較詳細(xì)的研究。 
1 實(shí)驗(yàn)
1.1 實(shí)驗(yàn)材料及試驗(yàn)方法
水泥：重慶騰輝集團(tuán)地維水泥有限公司生產(chǎn)的P.O 42.5R級(jí)硅酸鹽水泥。
粉煤灰：重慶珞璜電廠生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)粉煤灰，其化學(xué)成分見(jiàn)表1。
煤矸石：經(jīng)煅燒、磨細(xì)處理后的煤矸石粉（重慶中梁山煤礦），其化學(xué)成分見(jiàn)表1。
1.2 泡沫混凝土的制備
本文實(shí)驗(yàn)的基準(zhǔn)配合比見(jiàn)表2。按照設(shè)計(jì)配合比稱取實(shí)驗(yàn)用原材料，加入砂漿攪拌機(jī)中干攪拌0.5分鐘使之混合均勻，然后加水繼續(xù)攪拌約2～3分鐘，制成混凝土漿體。將發(fā)泡劑與定量的水以1：50混合，并在制泡機(jī)中高速攪拌（3～5分鐘）發(fā)泡，當(dāng)泡沫中氣泡大小均勻，氣泡穩(wěn)定時(shí)，再將泡沫陸續(xù)加入到攪拌狀態(tài)下的混凝土漿體中，繼續(xù)攪拌1～2分鐘左右，直到泡沫與料漿混合均勻，漿面看不到一層漂浮的泡沫時(shí)，將泡沫混凝土漿體注入試模中，輕微振動(dòng)使其完全填滿試模，并用鏝刀刮平。由于泡沫混凝土的強(qiáng)
1.3 測(cè)試方法
粉煤灰-煤矸石泡沫混凝土的干表觀密度、抗壓強(qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)、吸水率、軟化系數(shù)和線性收縮等參度較低，澆注后24小時(shí)內(nèi)要注意保護(hù)，禁止腳踩，更不允許將石塊、木塊或其它物品壓在上面，一般在24～48小時(shí)后拆模，放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，并應(yīng)注意經(jīng)常灑水保持試塊濕潤(rùn)。照J(rèn)GJ70-90《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法》中規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)試。
2 結(jié)果與討論
2.1 粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土干表觀密度與吸水率和軟化系數(shù)的關(guān)系
對(duì)粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土干表觀密度與吸水率和軟化系數(shù)的關(guān)系研究結(jié)果見(jiàn)圖1和圖2。
從圖1中可以看出，隨著吸水時(shí)間的延長(zhǎng), 不同密度等級(jí)粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土的吸水率逐漸增大。在0～6h 期間, 尤其是0～1h的吸水率最大, 吸水率增長(zhǎng)最快，超過(guò)6h 后, 吸水率增長(zhǎng)緩慢, 尤其是超過(guò)24h后,吸水率上升幅度很小。從圖2可知，隨著干表觀密度等級(jí)增加，泡沫混凝土的軟化系數(shù)增大。
密度較高的泡沫混凝土在生產(chǎn)時(shí)引進(jìn)了較少的氣泡，使泡沫混凝土體內(nèi)具有較多密實(shí)粉料顆粒，其吸水較小，從而使泡沫混凝土表現(xiàn)出較低的吸水率。密度等級(jí)較高的泡沫混凝土在混泡時(shí)引進(jìn)的泡沫少，也使泡沫混凝土制品內(nèi)部具有較少的孔隙率，飽水狀態(tài)泡沫混凝土與絕干狀態(tài)泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度比值增大，從而軟化系數(shù)增大。
2.2 粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土干表觀密度與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系
泡沫混凝土的干表觀密度對(duì)泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度影響很大。對(duì)粉煤灰-煤矸石泡沫混凝土表觀密度與抗壓強(qiáng)度的研究結(jié)果見(jiàn)圖3。
由圖3可以看出，粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土的干表觀密度越小，強(qiáng)度就越低，與現(xiàn)有報(bào)道過(guò)的泡沫混凝土干表觀密度與強(qiáng)度之間的關(guān)系是一致的。泡沫混凝土干表觀密度越小，其內(nèi)部的孔隙率就越多，強(qiáng)度也就越低。由圖3結(jié)果還可以看出，制備出的密度在450~706Kg/M3的粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土的強(qiáng)度達(dá)到文獻(xiàn)[4]中所述對(duì)各個(gè)密度級(jí)別泡沫混凝土的強(qiáng)度要求，并超過(guò)現(xiàn)有文獻(xiàn)中所報(bào)道的相同密度級(jí)別的泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度。
2.5 粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土干表觀密度與導(dǎo)熱系數(shù)的關(guān)系
對(duì)用于隔熱保溫的泡沫混凝土，導(dǎo)熱系數(shù)是它的一個(gè)重要的指標(biāo)。本文對(duì)粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土的干表觀密度與導(dǎo)熱系數(shù)的關(guān)系進(jìn)行了研究，結(jié)果見(jiàn)圖4。從圖4可以看出，各個(gè)密度級(jí)別的粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)都能達(dá)到文獻(xiàn)[4]所述對(duì)各個(gè)級(jí)別泡沫混凝土導(dǎo)熱系數(shù)技術(shù)指標(biāo)的要求；降低粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土的干表觀密度可以顯著減小其導(dǎo)熱系數(shù)。當(dāng)干表觀密度為761Kg/m3時(shí)，粉煤灰-煤矸石泡沫混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.129W/m.K，低于由文獻(xiàn)[1]報(bào)道的干表觀密度為660 Kg/M3泡沫混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)（0.23 W/m.K）[1]；當(dāng)干表觀密度降低到300Kg/m3時(shí)，粉煤灰-煤矸石泡沫混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)降低到0.060W/m.K，低于文獻(xiàn)[2，3]報(bào)道的密度為300Kg/m3泡沫混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)（0.08W/m.K）。
3 結(jié)論
（1）隨粉煤灰-煤矸石泡沫混凝土干表觀密度的增加，粉煤灰-煤矸石泡沫混凝土水吸率減少，抗壓強(qiáng)
度、軟化系數(shù)及導(dǎo)熱系數(shù)增大。
（2）與現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的密度在450~761Kg/M3的相同干表觀密度的泡沫混凝土相比，本文制備出的粉煤灰－煤矸石泡沫混凝土具有更低的導(dǎo)熱系數(shù)和更高的抗壓強(qiáng)度。
