中国科技核心期刊 钎 泡沫混凝土配合比的正交试验研究 王志刚，习会峰，龙志勤，于成龙，黄芹 （广东石油化工学院，广东茂名５２５０００） 摘要：通过正交试验研究表观密度、纤维掺量、减水剂掺量３个因素对泡沫混凝土强度的影响。结果表明，影响其抗折强度的 各因素主次顺序为：表观密度＞纤维掺量＞外加剂掺量；影响抗压强度的各因素主次顺序为：表观密度＞减水剂掺量＞纤维掺量。并分 别分析了３个因素对泡沫混凝土强度的影响，提出最优组合为：表观密度９００ｋｇ／ｍ３、外加剂用量Ｏ．６％、纤维掺量Ｏ．６％。 关键词：泡沫混凝土；玻璃纤维；减水剂；配合比；正交试验 中图分类号：ＴＵ５２８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—７０２Ｘ（２０１５）０７—００８２—０３ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｘｔｕｒｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｆｏａｍｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｂｙ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｅｓｔ ＷＡＮＧ Ｚｈｉｇａｎｇ，ＸＩｔｔｕｉｆｅｎｇ，ＬＯＮＧ Ｚｈｉｑｉｎ，ＹＵ Ｃｈｅｎｇｌｏｎｇ，Ｈｕａｎｇ Ｑｉｎ （Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍａｏｍｉｎｇ ５２５０００，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ） ０引言 水泥：为防止泡沫混凝土泌水和塌陷，提高其早期强度， 选用华润水泥厂生产的４２．５Ｒ普通硅酸盐水泥。 泡沫混凝土是用物理方法将发泡剂水溶液制备成泡沫， 发泡剂：采用一种以微生物蛋白为主，复配天然植物起泡 再将泡沫加入由水泥基胶凝材料、集料、掺合料、外加剂和水 剂、稳泡剂的复合发泡剂，使用时按１：４０加水稀释，发泡倍数 等制成的料浆中，经混合搅拌、浇注成型、自然或蒸汽养护而 为２Ｏ。 成的轻质多孔混凝土，也称发泡混凝土【ｌ卅。 纤维：无碱短切玻璃纤维，密度２．５ ｍ３，长度１２ ｍｍ，物 表１玻璃纤维的物理－陛能 泡沫混凝土具有质轻、隔热、隔声、耐火、防水和抗冲击 理性能见表１。性能好等优点，其缺点也比较明显，如强度偏低、吸水率较大 等。为了改善泡沫混凝土的性能，在泡沫混凝土中添加纤维 是一种较受关注的途径。纤维具有化学稳定性强、不吸水、抗 酸碱能力强等优点，在水泥基材料中呈三维空间乱向分布， 具有增强、阻裂和增韧的作用，能够改变泡沫混凝土的孔结 构［５－８１，从而改善泡沫混凝土的力学性能。 减水剂：自行研制的醇胺类减水剂。 水：普通自来水。 本文通过正交试验研究分析了表观密度、纤维掺量、减 １．２试验设备 水剂掺量３个因素对泡沫混凝土强度的影响，以达到优化泡 沫混凝土性能的目的。 强度试验采用深圳新三思生产的ＳＭＴ５１０５电子万能材 料试验机；ＢＬ１６８—８型小型发泡机、电子秤、电热鼓风干燥箱、 Ｉ试验 自制小型搅拌机等。 １．３泡沫混凝土的基础配合比（见表２） 表２泡沫混凝土的基础配合比 ｋｇ／ｍ３ １．Ｉ原材料 基金项目：国家自然科学基金项目（Ｉｌ２７２１２４）； 广东省科技计划项目（２０１２Ｂｏ３１Ｏ０ｏｏ２３）； 茂名市科技计划项目（２０１３３４，２０１３３３） 收稿日期：２０１４＿ｌｏ－ｌ３：修订日期：２０１５—０６－０９ １．４ 正交试验设计 作者简介：王志刚，男，１９８２年生，山西阳泉人，实验师，硕士，主要从 事新型建筑材料力学性能研究及应用。通讯作者；习会峰，女，副教授， 博士，地址：广东省茂名市官渡二路１３９号综合楼３１４室，Ｅ—ｍａｉｌ： ｌｅｘｓｅａ５２０＠】６３．ａｃｏｒｎ。 为研究表观密度、纤维掺量、减水剂掺量３因素对泡沫混 凝土强度的影响，选用Ｉｏ（３４）正交表进行试验，且不考虑各因 素之间的交互作用。正交试验因素水平见表３。 ・８２・ 新型建筑材料 ２０１５．７ 王志刚，等：泡沫混凝土配合比的正交试验研究 表３正交试验因素水平 ２．２正交试验极差分析 由表４可以看出：（１）对泡沫混凝土抗折强度影响的大小 顺序为：表观密度＞纤维掺量＞减水剂掺量，即表观密度对抗 折强度的影响最大，纤维掺量次之，影响最小的是减水剂掺 量。（２）对泡沫混凝土抗压强度影响的大小顺序为：表观密 度＞减水剂掺量＞纤维掺量，即表观密度对抗压强度的影响最 大，减水剂掺量次之，影响最小的是纤维掺量。 １．５试样制备 ２．３影响因素分析与讨论 先将水加入水泥中，同时加入纤维（不掺纤维的略去此 根据表４结果，泡沫混凝土表观密度、纤维掺量、减水剂 步），用自制小型搅拌机进行搅拌，得到流动性良好的浆体。与 掺量对抗压、抗折强度的影响分别见图１、图２、图３。 此同时，将发泡剂和水按照１：４０比例混合，用发泡机制备气 泡高度稳定、泡沫细小且均匀的泡沫。把制备好的泡沫与搅拌 好的水泥浆一起搅拌均匀，最后将泡沫混凝土浇筑到预制好 的模具中，用钢板尺对模具的边角进行抽插防止踏模，最后将 表面刮平。 抗折试样尺寸为３２０ ｍｍｘ８０ ｍｍｘ８０ ｍｍ，抗压试样尺寸 为１００ ｍｍｘｌ００ ｍｍｘｌ００ ｍｍ。试件成型后编号、拆模，将其放 在温度（２０－＋２）℃、相对湿度９５％的环境中养护至２８ ｄ。 １．６性能测试方法 图１ 表观密度对泡沫混凝土强度的影响 表观密度、抗压强度、抗折强度参照ＧＢ厂Ｉ１ １１９６９－－－２００８ 从图１可以看出，泡沫混凝土的抗折强度、抗压强度都随 《蒸压加气混凝土性能试验方法》进行测试。 表观密度的增大而增加，且趋势明显，主要由于在水灰比及工 ２试验结果与分析 艺一定的条件下，孔隙率与表观密度成反比，泡沫混凝土表观 密度越小，孔隙率越高，低表观密度泡沫混凝土内部存在大量 ２．１正交试验结果与分析（见表４） 的细小均匀的泡孔，导致泡沫混凝土抵抗破坏的能力降低，泡 表４正交试验结果与分析 沫混凝土的抗折强度和抗压强度迅速降低；与之相反，孔隙率 小的泡沫混凝土强度相对偏高。 图２纤维掺量对泡沫混凝土强度的影响 从图２可以看出，玻璃纤维掺量从０增加到Ｏ．６％时，泡 沫混凝土的抗折、抗压强度都有所提高；纤维量从０．６％提高 到１．２％时，泡沫混凝土的抗折强度降低幅度较大，而抗压强 度则基本维持不变。主要原因是在泡沫混凝土中掺入少量无 碱玻璃短纤维后，其在水泥基材料中呈三维空间乱向分布，能 够改变泡沫混凝土的孔结构，对泡沫混凝土的强度，特别是抗 折强度有增强作用，但随着掺入量的增加，浆料的流动性大幅 ＮＥＷ ＢＵＩ ＬＤＩＮＧ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ・８３・ 王志刚，等：泡沫混凝土配合比的正交试验研究 度下降，致使其抗折强度降低，抗压强度变化不明显。 的大小顺序为：表观密度＞玻璃纤维掺量＞减水剂掺量；对抗 压强度影响的大小顺序为：表观密度＞减水剂用量＞纤维掺 量。 （２）考虑实际应用以抗压强度为主，本试验的最优组合 为Ａ３Ｃ３Ｂ２，即表观密度９００ ｋｇ／ｍ３，减水剂掺量为０．６％、纤维 掺量为０．６％。 （３）泡沫混凝土的抗折、抗压强度随表观密度的增加而 提高；玻璃纤维掺量从０增加到０．６％时，泡沫混凝土的抗折、 抗压强度都有不同程度的提高；玻璃纤维掺量从０．６％￣１ｊ增加 图３减水剂掺量对泡沫混凝土强度的影响 １．２％时，泡沫混凝土的抗折强度降低幅度较大，而抗压强度 从图３可以看出，在泡沫混凝土中掺入本课题组白行研 则基本保持不变。随减水剂掺量的增加，泡沫混凝土的抗压 制的减水剂，在不减少拌合用水量的条件下，对提高泡沫混 强度提高趋势明显，而抗折强度随减水剂掺量增加有微小降 凝土的抗压强度起到了积极作用，随减水剂的用量增加抗压 低的趋势需要进一步论证。 强度提高，且趋势明显。而抗折强度随减水剂掺量的增加存 在降低的趋势，‘主要原因可能是试验过程中的用水量控制及 参考文献： 减水剂掺量增加使和易性提高、浇筑抗折试件时浆体流失而 【１】ＪＣ，＇Ｆ １０６２－－２００７，泡沫混凝土砌块【ｓ】． 导致，需要进一步论证。 【２】潘志华．新型高性能泡沫混凝土制备技术研究ｆＪ１．新型建筑材料， ２．４最优方案确定 ２ｏｏ２（５）：１－５． 由于挑选因素、水平与所要求的强度指标有关，则应选 ［３］蒋冬青．泡沫混凝土应用新进展ｆＪ１坤国水泥，２００３（３）：４６—４８． 择有利强度指标提高的水平。 ［４】张巨松．国内外混凝土发泡剂及发泡技术分析【Ｊｊ．低温建筑技术， 由表４抗折强度正交试验结果可知，泡沫混凝土抗折强 ２００１（４）：６６—６７． 度的最优方案为Ａ３Ｂ３Ｃ１，即表观密度６００ ｋｇ／ｍ 、纤维掺量 【５】杨瑞环，霍冀川，赵星，等．纤维泡沫混凝土强度的正交试验ｆＪ］．混 １．２％、减水剂掺量０。泡沫混凝土抗压强度的最优方案为 凝土与水泥制品，２０１４（３）：６２—６５． Ａ３Ｃ３Ｂ２，即表观密度９００ ｋ￣／ｍ３、减水剂掺量０．６％、纤维掺量 【６］谢尔盖．玄武岩纤维的特性及其在中国的应用前景［Ｊ】．玻璃纤维， ０．６％。 ２００５（５）：４４—４８． 综合考虑各因素，结合图１一图３，以及实际应用主要以 【７】李国忠，宁超，原海燕，等．改性聚丙烯纤维对水泥砂浆力学性能 抗压强度为主，本试验最优的组合确定为：Ａ３Ｃ３Ｂ２，即表观密 的影响［Ｊ】．建筑材料学报，２０１０（２）：１３５—１３８． 度９００ ｋｇ／ｒｎ３、减水剂掺量０．６％、纤维掺量０．６％。 ［８］邓均，霍冀川，宋言红，等．聚乙烯醇纤维泡沫混凝土的性能试验 叨．混凝土与水泥制品，２０１２（２）：４１—４４． ３结语 Ａ （１）由正交试验结果可知，对泡沫混凝土抗折强度影响 中国最大全氧燃烧光伏玻璃窑炉在合肥点火 日前，全氧燃烧光伏玻璃窑炉、位于合肥市新站区的彩虹（合肥）光伏公司１号窑炉顺利点火，这标志着彩虹合肥 光伏一工厂续改建项目即将投产。 在点火仪式上，彩虹（合肥）光伏有限公司总经理马志斌介绍道，合肥光伏一工厂续改建项目于２０１４年ｌ０月１４ 日正式启动，总投资６２亿元，经过５个月的设计、制造、施工后，窑炉已经完全具备了点火条件。而本次点火的１号窑 炉设计日引出量７５０ ｔ，是中国最大的全氧燃烧光伏玻璃窑炉，投产后可年产太阳能光伏玻璃２３００万ｍ：。 彩虹（合肥）光伏公司是中国电子彩虹集团旗下上市公司彩虹电子的全资子公司，合肥光伏一工厂续改建项 目是中国电子重组彩虹集团后投资最大的续改建项目，是彩虹光伏产业扩大规模艉高效率的重点推进项目。 （徐） ・８４・ 新型建筑材料 ２０１５．７
