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8 低温建筑技术 2 0 1 4年第 9期 ( 总第 1 9 5期) 泡沫混凝土强度性能提升研究 刘晓军1 ， 杨杰 ， 李浩然 ， 杜凌云 ， 尹万云。 ， 雷团结。 ， 邵传林 ( 1 南京航空航天大学 。 南京2 1 0 0 1 6： 2 沈阳军区空军后勤部机场营房处 沈 阳1 1 O 0 1 5； 3 中国十七冶集团有限公司 。 安徽马鞍 山2 4 3 0 0 0) 【 摘要】 通过降低水胶比、 掺入活性粉料以及改善养护条件等方法 ， 可以显著改善泡沫混凝土( F o a m C o n c r e t e 一 缩写 F C ) 的基体强度和内部孑 L 隙结构， 提升 F c力学性能。结果表明： 随着水胶比增加， F c强度先增加后减 小， 9 0 0级和 1 2 0 0级 F C的最优水胶比分别为 0 2 2和0 1 8 ； 随着硅灰掺量的增加， F C强度逐渐上升， 综合成本等 因素最优掺量为 2 0 ； 随着陶粒掺量的增加， F C的2 8 d强度先增加后减小， 最优掺量为 5 0 ； 随着养护温度的增 加， 陶粒 F C 2 8 d强度升高。 【 关键词】 F C ； 陶粒； 抗压强度 ； 养护温度 【 中图分类号】 T U 5 2 8 0 【 文献标识码】 A 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 4 ) 0 9 0 0 0 8 0 4 THE RES EARCH To n僵 P RoVE T HE CoM P RES S E S TRENGT H oF F oAM CoNCRET E L I U X i a o - j u n ， Y A N G J i e ， L I H a o r a n 2 ， D U L i n g - y u n ， Y I N Wa n y u n ， L E I T u a n - j i e 3 ， S H A O C h u a n 1 i n 。 ( 1 N a n j i n g U n i v o f A e r o n a u t i c s a n d A s t r o n a u t i c s ， N a n j i n g 2 1 0 0 1 6 ， C h i n a ； 2 S he n y a ng Ai r F o r c e Lo g i s t i c s De p a r t me n t i n Ai r p o rt & Ba r r a c k s， S h e n y a ng 1 1 0 01 5， Chi n a； 3 C h i n a Mc c l 7 G r o u p C o ， L t d ， A n h u i M a a n s h a n 2 4 3 0 0 0， C h i n a ) Abs t r a c t ： By r e du c i n g t he wa t e rc e me n t r a t i o， u s i ng i n c o r p o r a t i o n o f a c t i v e p o wd e r a nd i mp r o v i ng t h e c u r i n g c o n d i t i o n， the c e me n t i t i o u s ma t r i x s t r e n g t h a n d t h e p o r e s t r u c t u r e a r e s i g n i fi e a n d y i mp r o v e d wh i c h C a l l e n h a n c e t h e me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f f o a m c o n c r e t e， t h e t e s t r e s u l t s s h o ws tha t ：w i t h t h e wa t e r b i n d e r r a t i o i n c r e a s e s t h e c o mp r e s s i v e s e n g t h o f f o a m c o n c r e t e wi l l b e d e c r e a s e d， the o p t i ma l w a t e r b i n d e r r a t i o o f t h e foa m c o a c r e t e a w d r y d e n s i t y a r e 9 0 0 k g m a n d 1 2 0 0 k g m a r e 0 2 2 and O 1 8 r e s p e c t i v e l y Wi t h t h e i n c r e a s e o f s i l i c a f u me ， t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f foa m c o n c r e t e g r a d u a l l y i n e r e a - S c s ， h o w e v e r ， for r e d u c e the c o s t s t h e a p t i mu m c o n t e n t：i s 2 0 Wi t h t h e i n c r e a s e o f e e r a ms i t e， the 2 8一 d a y s t r e n g t h o f fo a m c o n c r e i n c rea s e s fi r a t 马 聃 d t h e n 祭 蚺s _ 幽 9 , p t i s a l c o n t e n t i s 5 0 Wi t h the i n c r e a s e o f c u r i n g t e mp e r a t g r e ， t h e c o t a p r e s a i v e s t r e n g t h o f c e r a， ma i t e foa m c o n c r e t e i n c r e a s e d Ke y wo r d s ： foa m c o n c r e t e ； c e r a ms i t e； c o mp r e s s i v e s t r e n g th； c u r i n g t e mp e r a t u r e 近年来随着建筑节能工作开展， 泡沫混凝土( F C ) 作为一种保温隔热材料得 到了越来越 多的关注。 F c由水泥、 石灰、 粉煤灰、 砂、 外加剂和泡沫等材料经 拌合均匀后浇注硬化而成 ， 内含大量封闭气孔， 具有 流动性好、 自重轻、 资源消耗少和保温隔热性能卓越 等优点 。 在我国建筑等相关行业取得了广泛的应用 和发展。F C多孔轻质的性质决定了导热系数是其核 心要素， 但在 目前建筑节能6 5 的要求下， 将 F c用于 外 墙围护结构 已成 为 了热 点 ， 此时 强度要 比导热 系数 显得更为重要， 因此文 中采用降低水胶 比、 掺人活性 粉料、 掺入陶粒及改善养护条件等手段对承重型( 9 o o 级、 1 2 0 0级) F C的强度性能进行提升研究。 1 试验原材料 与方法 1 1 试验原材料 水泥采用南京水泥有限公司生产的 P 4 2 5级硅 酸盐水泥， 细度较好 ， 熟料含量 8 0 ， 符合( G B 1 7 5 2 0 0 7 ) 硅酸盐水泥、 普通硅酸盐水泥 中规定的要求。 粉煤灰采用江苏热电厂生产的 I 级灰， 性能符合 G B T I 5 9 6 2 0 0 5中 I 级粉煤灰要求。 硅灰采用上海铁合金厂生产 的硅灰， 粒径在 0 1 【 基金项目】 装配整体式框架结合综合性能提升及工程应用新技术( 财企( 2 0 1 2 ) 1 7 1 号 ) ； 南京航空航天大学青年科技创新基金 ( N S 2 0 1 3 0 0 9 ) 刘晓军等： 泡沫混凝土强度性能提升研究 g 一 0 5 m的微粒含量为 6 3 ， 粒径 3 0倍， l h 沉降距和泌水量分别为 2 2 m m和 1 3 2 mL ， 稀释倍 数 4 0 倍。 减水剂为 由南京云泰节能科技有限公司生产的 J 2型聚羧酸减水剂 ， 减水率可达 3 5 。 砂为河砂， 性能符合 G B T 1 4 6 8 42 0 1 1 建筑用 砂 中类标准。 轻骨料为金坛市博 大陶粒制 品有限公司生产的 淤泥基 陶粒和陶砂 ， 性能 见表 1 。 表 1 淤泥基陶粒性能 1 2 试验方案 将水泥、 粉煤灰、 硅灰、 砂和陶粒( 预湿 l h ) 干拌 1 2 m i n ， 再将水和减水剂加入拌合 3 m i n形成浆体 ， 同 时采用高压空气发泡机将发泡剂制备成泡沫， 将适量 泡沫加入到浆体中快速搅拌 2 3 ra i n ， 浆体混合均匀 后浇注 l O O m ml O 0 m m1 0 0 m m的试件并养护。分 别研究不同水胶 比、 硅灰掺量、 陶粒掺量以及养护条 件对 9 0 0级 和 1 2 0 0 级 陶粒 F C 2 8 d抗压强度 的影响 ， 抗 压强度根据 J G T 2 6 6 2 0 1 1 泡沫混凝土 中相关规定 进行测试 。 2实验结果及分析 2 1 不同水胶比对 F C抗压强度的影响 为提高 F c基体的密实度， 减少水泥基体中的毛 细孔 ， 试验研究水胶比对 F C 2 8 d 强度的影响。试验中 采用四种水胶 比： 0 1 8 、 0 2 2 、 0 2 6 、 0 3 0 ， 减水剂掺量 为0 3 1 2 L 】 ， 粉煤灰掺量为 3 0 ， 胶砂比为 1 ： 1 2 ， 分别制备干密度等级为9 0 0级和 1 2 0 0级的F c试 块， 并在标准养护箱中养护 2 8 d后测试其抗压强度， 测 试结 果见图 1 。 由图 1可知 9 0 0级和 1 2 0 0级 F c的最优水胶 比分 别为 0 2 2和 0 1 8 ， 它们 2 8 d 抗压 强度分 别为 6 9 3 M P a 和 8 2 I M P a 。相同干密度等级的 F C基体强度越大其 强度也越大， 而。般来 说水胶 比越小， 基体强 度越 大 。由图 1 可知随着水胶 比增加 ， 1 2 0 0级 F C 2 8 d强 度逐渐降低； 而 9 0 0级 F C 2 8 d强度先增大后减小 ， 并 不满足上述规律 。这 是 因为水 胶 比为 0 1 8的浆体 所 需减水剂较多 ， 浆体较黏 ， 搅拌过程中泡沫存活较为 困难H 1 ， 泡沫的破灭导致水胶比增加I4 。9 0 0 级 F c中 需加人的泡沫较多， 理论需加入 1 3 2 体积的泡沫， 而 1 2 0 0级 F C理论仅需加入 7 5 。使用水胶 比0 1 8的 浆体制备 1 2 0 0级 F c ， 在搅拌中虽有部分泡沫破碎 ， 但 破碎量较少 ， 实际泡沫加人量为 8 1 左右。而制备 9 0 0级 F c时破碎量较大 ， 实际加入量为 1 5 2 左右。 破碎 的泡沫增加 了水胶 比 ， 1 2 0 0级 的 F C搅 拌后 的综 合水胶比仍小于 0 2 2 ， 而 9 0 0级 F c搅拌后综合水胶 比已经 超过 0 2 2 。 重 蘧 戆 要 P 7 C ( a)9 0 0 级 C ( b)1 2 0 0 级 图l水胶比 对 F c 2 8 d 抗压强度的 影响 图 1中 0 1 8 水胶比浆体制备的9 0 0级 F c的强度 甚至低于0 2 6时的强度 ， 这是因为其 中减水剂中的发 泡组分在搅拌中形成 了泡径较大的泡沫， 破坏 了 F C 的匀质性 ； 而 I 2 0 0级 F c中减水剂虽也形成一些泡径 较大的泡沫， 但 F c基体强度较高 ， 这些泡沫对整体强 度影响不大， 故其强度大于 0 2 2水胶 比制备的 F C 。 2 2 硅灰掺量对 F C抗压强度的影响 硅灰粒径仅为水泥的几百分之一， 能较好填充水 泥间空隙， 且其火山灰效应可大大增加水化硅酸钙凝 胶 的密实度 ， 增强 F c的基石骨架 ， 从而提高 F c的强 度 。试验采用 5 、 1 0 、 1 5 、 2 O 、 2 5 五种硅灰 掺量替代 2 1 中的 F c配合比， 制备干密度等级为 9 0 0 级和 1 2 0 0级的 F C ， 并在标准养护箱中养护 2 8 d后测 试其抗压强度 ， 测试结果见图2 。 由图2可知， 9 0 0级和 1 2 0 0级 F C 2 8 d抗压强度均 随着 硅灰 掺量增 加逐 渐上 升 ， 当掺量 为 2 5 时 ， 强 度 分别达到最大值为 l O 1 MP a ， 和 1 3 O M P a 。在胶凝材 料体系中， 硅灰 、 粉煤灰和水泥颗粒粒径的差异形成 口 d 罨 瞩 1 O 低温建筑技术 2 0 1 4 年第 9期( 总第 1 9 5期 ) 良好的颗粒级配和合理的粒径分布， 可提高浆体的密 实度， 增大有效反应面积； 同时硅灰微细颗粒极易与 水化生 成的 C a ( O H) ： 反 应 ， 为其它 水化 产 物 的生 成 O ， 1 0 1 5 2 0 2 5 硅灰掺羹， ( -) 9 0 o 级 提供“ 晶核效应” ， 增加水化产物数量并使之在浆体中 分布均匀， 从而使得 F C的孔壁结构密实高强 引。但 硅灰掺量超过 2 0 后 ， F c的强度上升幅度开始减小 。 O S 1 O 1 5 2 O 2 5 硅灰掺量， ( b)1 2 0 0 级 图2 硅灰掺盈对F C 2 8 d 抗压强度的影响 2 3 淤泥基陶粒掺量对 F c抗压强度的影响 为降低 F c成本 ， 常掺人轻骨料。轻集料具有轻 质、 多孔等特点， 可有效降低承重型 F c容重， 减少胶 凝材料用量。同时轻集料的吸水和微泵作用使轻集 料表面浆料的水胶 比较低， 后期又能得到充分的水分 养护， 导致界面基石强度较高， 圆球的“ 拱壳效应” 使 F C强度提 高p 。试验选用 粒径 51 0 m m 的淤 泥基 陶 粒和陶砂 作 为轻 质骨 料， 体积掺 量 为 2 5 、 5 0 、 7 5 、 1 0 0 ， 分别制备干密度等级为 9 0 0级和 l 2 0 0级 垦 0 2 5 O 7 5 l o0 陶粒掺量， 2 4 养护条件对陶粒 F c强度的影响 的 F c试块， 并在标准养护箱 中养护 2 8 d后测试其抗 压强度 ， 测试结果 见图 3 。 由图 3可知 ， 随着 陶粒掺 量增 加 ， 陶粒 F C 2 8 d强 度先增大后减小。9 0 0级和 1 2 0 0级陶粒 F C中陶粒掺 量分别为 5 0 和 7 5 时其强度达到最大值 1 1 3 3 MP a 和 1 5 4 8 MP a ； 随着陶粒掺 量增加 ， “ 强度界面 ” 彼此 间 距变小， 小至一定程度便互相影响， 导致“ 点 一点” 互 压， 圆壳应力集 中而破裂 ， 故此时 F C整体强度迅速 降低 引 。 0 2 5 5 0 7 5 l 0 O 图3陶粒掺量对F C 2 8 d 抗压强度的影响 表2 1 养护条件对尚粒泡沫混凝 2 8 d!抗压强度的影响 对于 F c来说， 养护条件对其性能的影响较大 引， 试验采用上述最佳配合 比制各 9 0 0级和 1 2 0 0级陶粒 陶粒掺量， ( b)1 2 0 0 级 F c试件， 试件标准养护 1 d后再分别采取自然养护、 标 准养护和 8 5 高温养护三种方式对试件养护 2 8 d后 测试强度， 试验见表2 。 由表 2可知 ， 9 0 0级 和 1 2 0 0 级 陶粒 F C 2 8 d强度随 养护温度升高而增大 。因为 高温加 速水 泥水化 ， 同时 加剧硅灰的 “ 火 山灰效 应 ” ， 故增 加 了陶粒 F C的 2 8 d 强度 。 3 结语 ( 1 ) 随着水胶比增加， 9 0 0级 F C强度先增大后 减小， 而 1 2 0 0级强度逐渐减小。 9 0 0级强度最大为 m 8 6 4 2 0 H d 芝 醚蝼目端 4 Z 0 8 6 4 2 0 口 d 薹 嚆趟 8 4 D 窖、 赵戆出档 2 9 6 3 O 臼 t t - 1 【 ， 避斌 鞲 张盛然等 ： 高性 能混凝 土水化温升影 响因素分析 高性能混凝土水化温升影响因 素分析 张盛然 ， 吕丽华 ， 徐子豪 ， 周子涵 ， 吴琼尧 ( 东北林业大学土木 工程学院 哈 尔滨1 5 o o 4 o) 【 摘要】 通过测试高性能混凝土中净浆 、 砂浆以及混凝土 自身水化温度随时间变化的规律， 探讨高性能混 凝土中各组分对其内部水化温升的影响。试验结果表明混凝土水化温升随着浇筑体积增加而增大 ， 水化温升髓 水泥用量增大而升高。同时， 施工阶段若加强商性能混凝土结构的保温措施， 那么早期水泥水化形成的高温环境 有利于矿物掺合料的水化， 促进混凝土早期强度的提高。 1 关键词】 水化热； 高性能混凝土 【 中图分类号】 1 1 5 2 8 3 1 【 文献标识码】 B 【 文章编号 】 1 1 1 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 4 ) 0 9 - 0 0 t 1 一 o 3 0引言 水化热一般只和大体积混凝土和低温季节混凝 土施工有关。近十年来高层、 超高层建 筑结构 的发 展， 大体积混凝土和高性能混凝土被大量应用。为了 保证混凝土体积稳定性 ， 必须严格控制温缩变形 ， 因 此水化热问题越来越成为工程师们关注 的热点 。 对于高性能混凝土， 因其材料组成特点， 在水泥水化 初期产生大量水化热。这种热量能促进矿物掺合料 水化， 但同时又要避免因水化热过大 ， 导致混凝土温 缩过大， 产生原发性内部缺陷， 影响高性能混凝土的 体积稳定性 。文中通过研究高性能混凝土水化温 升， 根据试验结果比较混凝土各组分对水化温升的影 响 _给出不同体积混凝土实体温控措施建议。 1 原 材料 与混凝土配合 比 混凝土配合 比见表 1 。所用原材料有： 萘系高效 减水剂 ， 天鹅牌 P 0 4 2 5水泥， 奥斯牌加密硅灰 ， 鞍 钢 产鞍钢牌 $ 7 5 矿渣粉， 黑龙江省双达电力设备有限公 司生产的双达牌 级粉煤灰， 细度模数2 6中砂， 5 2 5 ra m连续级配碎石。 基金项目】 黑龙江省科技厅攻关项 目( N o G C I 2 A 1 1 O ) ； 东北林业大学土木工程学院本科生创新项目 o 0 o0 0 o oo oo oo 0o 0o 00 D 口o 0o o o oo o o oo o 0 0o o口 oo oo o o oo 0O 0 0o oo oo 0o oo o o o0 o o oo 0 o 0o oo o 0o oa oo 0 9o oo o a o 口 口 6 9 3 t l P a 时水胶 比为 0 2 2 ， 1 2 0 0级强度最大为 8 2 l 时水胶 比为 0 1 8 。 ( 2 ) 随着硅灰掺量增加， 9 0 0级与 1 2 0 1 1 级 F C 强 度 均 逐 渐 上 升， 硅 灰 掺 量 为 2 5 时 分 别 达 到 1 0 1 MP a , 1 3 0 MP a 。但当掺量大于 2 0 后 ， 其对强度 的影 响逐渐减小。 ( 3 ) 陶粒掺量对 F C的强度具有一定的增强作 用。随着陶粒掺量增加， 9 0 0级 和1 2 0 0级 F C强度均 呈先增大后减小的趋势 ， 当陶粒掺量分别为 5 0 和 7 5 时强度达到最大值 1 1 3 3 NP a 和 1 5 4 8 MP a 。 ( 4 ) 随着养护温度的提高， 9 0 0级与 1 2 0 0级 F C 强度均逐渐提高。在 8 5 o 【 = 高温养护条件下， 二者的强 度可分别达到 1 3 6 6 M P a 和 l 8 1 3 MP a 。 参 考文献 1 李兆坚， 江亿 我国广义建筑能耗的分析与思考 J 生态节 能 ， 2 0 0 6， ( 7) ： 3 O一3 3 2 潘志华， 翟麟， 李东旭， 等 新型高性能F C制备技术研究 J 新型建筑材料 ， 2 1 1 0 2， ( 5 ) ：1 5 【 2 J o n e s M R ， M e C t h y九 H e a t o f h y d ra t i o n i n f o a m e d c o n c r e t e e ff e c t o f m i x咖 牟 t i t t l _ n t s【 J C e m舢 d C 啪 c r e t e R 明 捌 m ， 2 0 0 6。 3 6：1 03 21 0 3 5 3 S v o l y A r p 咀 d 。 E l l 【 o D a w n p F o a m i n g a 学 e n t 嗍 p o o I I a n d p f o e s P C A ： 2 0 8 1 2 9 9 !o 0 3 一 O 7 2 9 4 V i n m v a J U , S k d o v D P C d l u i r c 0 n c r e te p u c t i o l I m e t h o d U s i n g p r o t e i n f i n g ， B 8 e r I I P R U i 2 2 0 5 1 6 2 ， 2 0 0 3 一 o 5 2 7 5 K h i 眦 T s u t o m u A n i m a l p r o t e i n f o a m i n g a g e n t 甜 i t s p 麒i n c - fi o n P J P ： 5 0 1 5 7 6 1 1 9 9 3 一 0 l 一 2 6 【 6 E kK u n h a n N m b ； a r ， R 呻M Mu mI y M 0 d e l 8 f e h h p r e d i c t i o n o f 缸帅 n c 瞅e J M 哇 靠 g a n d s t n I e t I l 嘲 ， 2 0 0 8 。 41：2 4 7-2 5 4 7 盖广清， 张海波， 马小秋掺粉煤灰的陶粒 F c承重保温砌块 研究 J 建筑砌块与砌块建筑， 2 1 1 0 7 ， ( 1 ) ： I 7 一 I 8 8 孙文博 ， 李家和， 张志春 陶粒 F c强度及其影响因索研究 J 哈尔滨建筑大学学报， 2 o Q 2 ， 3 5 ( 2 ) ： 7 9 8 3 9 】 盖广清 陶粒 F c孔结构及其对性能影响研究 J ， 房材与应 用 ， 1 9 9 5 ， ( 5) ：1 3一I 5 1 0 孙文博 李家和 ， 张志春 陶粒 F C强度及其影响因素研究 J 哈尔滨建筑大学学报 ， 2 o 0 2 ， ( 3 ) ： 4 2 4 5 收稿_日 期 】 2 o | 4 一 o 5 一 o 5 作者简介】 刘晓军( 1 9 8 8一) ， 男， 江苏南通人。 硕士研究生 研究方 向： 道路铁道工程。