一种新型泡沫玻璃轻骨料混凝土配比正交试验分析
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水泥与混凝土生产Cement and concrete production10基于正交试验设计的泡沫混凝土性能研究孙婧李玥王宏王茜(河北建筑工程学院,河北张家口075000)中图分类号:TQ172 文献标识码:A 文章编号1007-6344(2020)04-0010-02 摘要:本实验利用正交试验设计的泡沫混凝土配比,对水与发泡剂比例、纤维掺量、水灰比、泡沫掺量等因素设置四个变化水平并研究干密度、吸水率、导热系数。
利用极差分析方法,研究其主要的影响因素。
结果表明,泡沫掺量对泡沫沫凝土的干密度、导热系数等作用最为显著,而纤维掺量对这些性能的影响效果并不显著。
关键词:正交试验;泡沫混凝土;干密度;导热系数0 前言:泡沫混凝土是由水泥浆体、骨料(细砂)和气孔组成的三相材料,具有质量轻,隔热隔音性能好,节能环保等优良特性[1]。
由于泡沫混凝土保温隔热性能最为突出[2],因此泡沫混凝土多在屋面的保温隔热、外墙保温层和墙体填充层等使用[3]。
但是泡沫混凝土的体积稳定性差,强度比普通混凝土低,吸水率高等缺陷,阻碍了其大规模使用及发展。
所以为使泡沫混凝土在建筑中能够广泛应用,必须找到合适的解决办法。
本研究的意义:通过正交设计实验方案,从宏观方面包括泡沫剂发泡倍数、纤维掺量、水灰比等与泡沫掺量的研究,进而探讨这些基本因素对泡沫混凝土干密度、导热系数的影响规律。
1 试验概况1.1试验原材料水泥:本实验选用金隅水泥有限公司的P·O 42.5普通硅酸盐水泥。
发泡剂:选用高效发泡剂。
纤维:采用聚丙烯纤维,减少微裂纹扩张并有效提高强度。
水:张家口自来水。
1.2试验仪器混凝土加速养护箱;电热恒温鼓热干燥箱;压力试验机;导热系数测定仪1.3试验配合比选取4因素4水平的正交试验表,分别考虑了水与发泡剂比例、纤维掺量、水灰比、泡沫掺量四个因素的四种变化水平。
试验配合比见表1。
表1 试验配合比试验号 A(水与发泡剂比例)B(纤维掺量%)C(水灰比) D(泡沫掺量ml)1 20:1 0.0 0.45 40002 20:1 0.5 0.50 45003 20:1 1.0 0.55 50004 20:1 1.5 0.60 55005 25:1 0.0 0.45 40006 25:1 0.5 0.50 45007 25:1 1.0 0.55 50008 25:1 1.5 0.60 55009 30:1 0.0 0.45 400010 30:1 0.5 0.50 450011 30:1 1.0 0.55 500012 30:1 1.5 0.60 550013 35:1 0.0 0.45 400014 35:1 0.5 0.50 450015 35:1 1.0 0.55 500016 35:1 1.5 0.60 5500 1.4性能测试1.干密度的测定(a)选取每组3块试块,尺寸为(10×10×10)mm,计算试块的体积;(b)将试块放入蒸养箱中,在90℃环境中养护。
轻质泡沫混凝土材料性能研究轻质泡沫混凝土是一种新型的建筑材料,在轻质、隔音、保温、抗震等方面表现出色。
本文将介绍轻质泡沫混凝土的物理特性、力学性能和耐久性能,并分析其适用范围和未来发展前景。
一、物理特性轻质泡沫混凝土具有极低的密度、低热传导、极低的吸音系数等特点。
其密度一般在200-1600 kg/m³之间,比普通混凝土轻40%-75%。
其热传导系数也较低,可以有效地降低室内外温差的影响。
此外,轻质泡沫混凝土具有很好的防火性能和耐候性,可以有效地避免火灾和自然灾害对建筑物的损害。
二、力学性能轻质泡沫混凝土的强度和刚度都比较低,但其抗震性能非常好。
在大地震或风暴等灾害中,轻质泡沫混凝土可以有效地减少建筑物的破坏和人员的伤亡。
此外,由于轻质泡沫混凝土具有很好的隔音和吸震性能,可以有效地缓解道路交通对建筑物和居民生活的影响。
三、耐久性能轻质泡沫混凝土的耐久性能与普通混凝土相比略有劣势,但可以通过控制其制备工艺和添加适当的防腐剂、防水剂等化学物质进行改善。
此外,轻质泡沫混凝土在室内温度稳定、湿度适宜、无紫外线等条件下具有较长的寿命。
四、适用范围轻质泡沫混凝土适用于高层建筑、园林景观、桥梁水利、都市地下综合管廊等领域。
在高层建筑中,可以用轻质泡沫混凝土做隔墙、隔音层、内装饰等,大幅降低建筑物整体重量,提高抗震性能。
在园林景观中,轻质泡沫混凝土可以制作花坛、雕塑等装饰品,美化环境。
在桥梁水利中,轻质泡沫混凝土可以用于支撑浮桥和防洪堤坝,具有较长的使用寿命。
在都市地下综合管廊中,轻质泡沫混凝土可以制作地下隔断墙、水泥防水板、隔音板等,提高安全性和生活质量。
泡沫混凝土密度与抗压强度试验研究泡沫混凝土是一种新型轻质建筑材料,由水泥、砂浆和泡沫剂按一定比例混合而成。
它具有密度低、重量轻、保温隔热性能好、吸水率低等特点,被广泛应用于建筑、道路和隔热材料等领域。
而泡沫混凝土抗压强度是评价其力学性能的重要指标。
本文通过对泡沫混凝土密度与抗压强度进行试验研究,旨在探索泡沫混凝土的力学性能规律及其影响因素,为其应用提供科学依据。
首先,设计试验方案。
选取不同比例的水泥、砂浆和泡沫剂,按照一定配比制备泡沫混凝土试块。
然后将试块进行加压测试,记录试块的载荷与位移曲线,进而获得试块的抗压强度。
同时,测量试块的密度。
然后,进行试验测试。
根据试验方案,按照相应比例制备试块,并进行加压测试。
在测试过程中,要保持试块的加压速率稳定,并记录试块的载荷与位移数据。
最后,整理试验数据。
根据试验数据,绘制几组泡沫混凝土试块的载荷与位移曲线,并求得各组试块的抗压强度。
同时,测量试块的密度,并计算密度与抗压强度的相关性。
通过试验数据的分析,得出以下结论:1.泡沫混凝土的密度与抗压强度呈正相关。
密度越大,抗压强度越高。
因为密度较大的泡沫混凝土内部材料较多,更加致密,表现出更高的抗压强度。
2.水泥、砂浆和泡沫剂的配比及含量会影响泡沫混凝土的密度和抗压强度。
适当增加水泥和砂浆的比例可以提高泡沫混凝土的抗压强度,但同时也会增加其密度。
控制泡沫剂的用量可以使泡沫混凝土的密度减小,但抗压强度也相应降低。
3.密度和抗压强度的关系随着试验材料的变化而变化。
不同配比的试验材料有不同的变化趋势。
综上所述,通过对泡沫混凝土密度与抗压强度进行试验研究,可以了解到泡沫混凝土的力学性能规律及其影响因素。
这对于工程设计人员合理使用和选用泡沫混凝土材料具有一定的指导意义。
让我们对乚c5.0轻骨料混凝土配合比进行全面的评估。
乚c5.0轻骨料混凝土是一种轻质混凝土,以其低密度、良好的保温隔热性能和较高的强度而受到广泛关注。
在混凝土工程中,配合比是指水泥、骨料、水和掺合料的比例关系,其合理性直接影响着混凝土的性能和使用效果。
在混凝土配合比中,水泥、骨料、水和掺合料的比例需要合理搭配,以确保混凝土的工作性能、强度和耐久性等指标均能满足设计要求。
对于乚c5.0轻骨料混凝土来说,其配合比尤为重要,需要在保证轻质的同时满足一定的强度要求,因此合理的配合比设计显得尤为重要。
接下来,我将从简到繁,由浅入深地探讨乚c5.0轻骨料混凝土配合比的相关内容,以便更深入地理解这一主题。
1. 乚c5.0轻骨料混凝土配合比的基本构成乚c5.0轻骨料混凝土的配合比通常由水泥、骨料、水和掺合料组成。
其中,水泥作为混凝土的胶凝材料,起着连接骨料的作用,而骨料则是混凝土的主要承载材料,水则是调节混凝土的流动性和工作性能的重要因素,掺合料则可用来改善混凝土的工作性能和强度。
2. 乚c5.0轻骨料混凝土配合比的要求在配合比设计中,乚c5.0轻骨料混凝土需要考虑到混凝土的轻质性能和一定的强度指标。
在配合比设计中需要按照设计强度、抗渗性能、耐久性等指标来确定水灰比、骨料用量、掺合料比例等参数,同时需要充分考虑到材料的可获得性和工程施工的可操作性。
3. 乚c5.0轻骨料混凝土配合比的影响因素乚c5.0轻骨料混凝土的配合比受到很多因素的影响,如所用水泥品种、水泥的用量、骨料的种类和粒径、水灰比、掺合料种类和用量等。
4. 乚c5.0轻骨料混凝土配合比的设计原则针对乚c5.0轻骨料混凝土,其配合比设计需要遵循合理、经济、适用、通用和可操作的原则,确保混凝土的工作性能和强度等指标能够满足设计要求。
总结回顾:通过对乚c5.0轻骨料混凝土配合比的全面评估,我们可以清晰地了解到其在工程应用中的重要性。
合理的配合比设计对于保证轻骨料混凝土的性能和使用效果至关重要。
第42卷第10期2023年10月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.42㊀No.10October,2023基于正交试验的聚丙烯泡沫混凝土基本力学性能研究万聪聪1,2,3,姜天华1,2,3,余㊀意1(1.武汉科技大学城市建设学院,武汉㊀430065;2.武汉科技大学高性能工程结构研究院,武汉㊀430065;3.城市更新湖北省工程研究中心,武汉㊀430065)摘要:通过正交试验,研究了聚丙烯泡沫混凝土(PPFC)的基本力学性能及应力-应变本构关系㊂研究表明:在试验变量范围内,增加聚丙烯纤维(PP)体积掺量(0.5%㊁1.0%和1.5%),PPFC 试件立方体抗压㊁轴心抗压和劈裂抗拉强度均依次降低;增大PP 长度(3㊁6和9mm),PPFC 试件立方体抗压㊁轴心抗压和劈裂抗拉强度均先增大后减小;PPFC 试件立方体抗压强度随粉煤灰(FA)质量掺量(40%㊁45%和50%)增加先增大后减小,轴心抗压强度和劈裂抗拉强度随FA 掺量增加均依次减小㊂基于直观分析法,可得正交试验最优配合比组合为A 1B 2C 2,即PP 体积掺量为0.5%,PP 长度为6mm,FA 质量掺量为45%㊂PPFC 受压试件破坏形态均为压剪破坏,破坏裂缝主要为斜裂缝,并伴有竖向裂缝,破坏面一般为斜面破坏;劈裂受拉试件破坏形态均为劈裂破坏,破坏裂缝均为沿荷载施加方向的竖向裂缝㊂基于单因素变量法可得,增加PP 体积掺量(0%㊁0.1%㊁0.2%㊁0.3%㊁0.4%㊁0.5%和0.6%),PPFC 试件立方体抗压㊁轴心抗压和劈裂抗拉强度均先增大后减小,当PP 体积掺量为0.2%时,PPFC 试件立方体抗压㊁轴心抗压和劈裂抗拉强度均达到最大值,分别为16.00㊁14.56和1.96MPa㊂表观密度和PPFC 试件立方体抗压㊁轴心抗压㊁劈裂抗拉强度基本呈线性关系㊂采用分段式表达式建立了PPFC 应力-应变本构模型㊂关键词:聚丙烯纤维;粉煤灰;泡沫混凝土;基本力学性能;应力-应变曲线;本构模型中图分类号:TU528.2㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2023)10-3518-12收稿日期:2023-06-04;修订日期:2023-07-13基金项目:福建省住建行业建设科技研究开发项目(2022-K-16,2022-K-18);东南沿海工程结构防灾减灾福建省高校工程研究中心基金项目(2019002,2019004)作者简介:万聪聪(1996 ),男,博士研究生㊂主要从事高性能纤维增强聚合物复合材料及其结构的研究㊂E-mail:3139464955@ 通信作者:姜天华,博士,教授㊂E-mail:wustjth@Basic Mechanical Properties Study of Polypropylene Foam Concrete Based on Orthogonal TestWAN Congcong 1,2,3,JIANG Tianhua 1,2,3,YU Yi 1(1.School of Urban Construction,Wuhan University of Science and Technology,Wuhan 430065,China;2.Institute of High Performance Engineering Structure,Wuhan University of Science and Technology,Wuhan 430065,China;3.Hubei Provincial Engineering Research Center of Urban Regeneration,Wuhan 430065,China)Abstract :The basic mechanical properties and stress-strain constitutive relationship of polypropylene foam concrete (PPFC)were studied by orthogonal test.The results show that the cubic compressive strength,axial compressive strength and splitting tensile strength of PPFC specimens decrease with the increase of polypropylene fiber (PP)volume content (0.5%,1.0%and 1.5%)in the range of test variables.With the increase of PP length (3,6and 9mm),the cubic compressive strength,axial compressive strength and splitting tensile strength of PPFC specimens increase first and then decrease.The cubic compressive strength of PPFC specimens increases first and then decreases with the increase of fly ash (FA)mass content (40%,45%and 50%),and the axial compressive strength and splitting tensile strength decrease with the increase of FA content.Based on intuitive analysis method,the optimal ratio combination of orthogonal test is A 1B 2C 2,that is,the volume content of PP is 0.5%,the length of PP is 6mm,and the mass content of FA is 45%.The failure mode of PPFC compression specimens is compression-shear failure.The failure cracks are mainly inclined cracks,㊀第10期万聪聪等:基于正交试验的聚丙烯泡沫混凝土基本力学性能研究3519 accompanied by vertical cracks,and the failure surface is generally inclined failure.The failure modes of splitting tensile specimens are splitting failure,and the failure cracks are vertical cracks along the direction of load application.Based on the single factor variable method,it can be concluded that with the increase of PP volume content(0%,0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,0.5%and0.6%),the cubic compressive strength,axial compressive strength and splitting tensilestrength of PPFC specimens increase first and then decrease.When the PP volume content is0.2%,the cubic compressive strength,axial compressive strength and splitting tensile strength of PPFC specimens reach the maximum value of16.00,14.56and1.96MPa,respectively.The apparent density has a linear relationship with the cubic compressive strength,axial compressive strength and splitting tensile strength of PPFC specimens.The stress-strain constitutive model of PPFC was established by piecewise expression.Key words:polypropylene fiber;fly ash;foam concrete;basic mechanical property;stress-strain curve;constitutive model㊀0㊀引㊀言普通硅酸盐水泥混凝土存在生产能耗高㊁耐腐蚀性较差[1-2]等亟待解决的问题㊂泡沫混凝土是指将泡沫㊁水泥㊁矿物掺合料㊁外加剂和水等经配料㊁搅拌和养护而制备的具有多孔结构的新型建筑材料,其因具有轻质㊁节能环保㊁保温隔热等优点,且兼具一定的强度,在边坡治理㊁路基填筑和桥台填土[3-4]等方面应用广泛㊂但泡沫混凝土存在孔隙率高㊁孔洞连通性强等缺点,导致其强度相对较低,且含水率较大,易发生开裂而引起混凝土结构出现渗漏等问题[5],极大地阻碍了泡沫混凝土在实际工程中的应用[6-7]㊂目前,针对泡沫混凝土上述缺点,许多学者提出了相应改善措施,主要归结为3类:1)改变发泡方法[8-9],进而改善泡沫混凝土内部孔结构;2)掺加纤维[10-12],进而抑制泡沫混凝土收缩开裂;3)掺加粉煤灰(fly ash,FA)和矿渣等[13]矿物掺合料,利用微集料填充效应和火山灰效应等改善泡沫混凝土内部孔结构㊂研究表明,掺加纤维可使普通硅酸盐水泥混凝土强度㊁韧性和耐久性等各项性能显著提升,为使泡沫混凝土尽快应用于实际工程中,纤维增强泡沫混凝土得以迅速发展㊂Jones等[10]和Amran等[11]研究发现,聚丙烯纤维(polypropylene fiber,PP)可显著提高泡沫混凝土的抗压㊁抗拉及抗折性能㊂其中,在特定的泡沫体积下,与参照组相比,掺入PP和硅灰后泡沫混凝土的强度提高了20%~50%㊂赵文辉等[12]研究发现,掺加适量玻璃纤维可提高泡沫混凝土的抗压㊁劈裂抗拉和抗折强度㊂其中:当玻璃纤维长度为6mm㊁质量掺量为0.4%时,与基准组相比,抗压和劈裂抗拉强度分别提高了50.5%和72.9%;当玻璃纤维长度为3mm㊁质量掺量为1.0%时,与基准组相比,抗折强度提高了108.5%㊂因此,纤维增强泡沫混凝土具有较好的发展潜力㊂基本力学性能是混凝土的重要设计指标㊂目前,关于纤维增强泡沫混凝土的研究主要集中在制备工艺㊁配合比和热工性能[14-16]等方面,各基本力学性能之间的影响规律还不够明确,模型也不够完善,且PP不仅可以改善混凝土强度㊁抗裂性和抗渗性等各项性能,均匀分布在混凝土中时还可以起较好的微配筋作用,显著延长工程结构的使用寿命㊂因此,PP是在增强混凝土各项性能方面具有较大发展潜力的纤维材料,为使聚丙烯泡沫混凝土(polypropylene foam concrete,PPFC)广泛应用于土木建筑领域,研究其基本力学性能及应力-应变本构关系,对PPFC在实际工程中的应用具有重要理论价值和实际意义㊂1㊀实㊀验1.1㊀原材料胶凝材料:水泥采用湖北华新水泥股份有限公司生产的普通硅酸盐水泥(P㊃O42.5),粉煤灰采用河南德商商贸有限公司生产的侯钢牌Ⅰ级粉煤灰㊂细骨料:天然河砂,堆积密度为1560kg㊃m-3,细度模数为2.68㊂发泡剂:河南郑州鹏翼贸易有限公司生产的浓缩型高效混凝土发泡剂,发泡倍数为20倍㊂纤维:湖南长沙立行建材有限公司生产的高强PP,各项性能指标见表1㊂3520㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷表1㊀PP 性能指标Table 1㊀Performance indexes of PP Type Diameter /μm Elastic modulus /GPa Tensile strength /MPa Elongation /%Density /(g㊃cm -3)Bundled 33 4.8486150.911.2㊀配合比参考国内外研究成果及相关规范要求,基于正交试验设计原理,设计了9组三因素三水平正交试验,PP 体积掺量采用三种水平:0.5%㊁1.0%和2.0%,PP 长度采用三种水平:3㊁6和9mm,FA 质量掺量采用三种水平:40%㊁45%和50%㊂正交试验采用0.45的固定水胶比,制备密度为1200kg㊃m -3的PPFC 试件㊂不同长度PP 的照片见图1,PPFC 配合比见表2㊂图1㊀不同长度PP 的照片Fig.1㊀Images of PP with different lengths表2㊀PPFC 配合比Table 2㊀Mix proportion of PPFCSpecimen Cement content /(kg㊃m -3)PP content (A)/(kg㊃m -3)PP length (B)/mm FA content (C)/(kg㊃m -3)Foam content /(kg㊃m -3)Water content /(kg㊃m -3)F-1600 4.55(0.5%)3(3mm)400(40%)0.2431450F-2550 4.55(0.5%)6(6mm)450(45%)0.2394450F-3500 4.55(0.5%)9(9mm)500(50%)0.2358450F-45509.10(1.0%)3(3mm)450(45%)0.2394450F-55009.10(1.0%)6(6mm)500(50%)0.2358450F-66009.10(1.0%)9(9mm)400(40%)0.2431450F-750013.65(1.5%)3(3mm)500(50%)0.2358450F-860013.65(1.5%)6(6mm)400(40%)0.2431450F-955013.65(1.5%)9(9mm)450(45%)0.2394450㊀㊀Note: () represents the change level of orthogonal test of corresponding content.1.3㊀试件制备依据‘混凝土物理力学性能试验方法标准“(GB /T 50081 2019)制作边长为150mm 的立方体试件用于立方体抗压和劈裂抗拉强度测试,制作尺寸为100mm ˑ100mm ˑ300mm 的棱柱体试件用于轴心抗压强度测试㊂试件采用塑料模具分层浇筑成型,边浇筑边振捣,浇筑后1d 脱模,标准养护28d 后进行基本力学性能测试㊂2㊀基本力学性能各组PPFC 试件基本力学性能测试结果见表3㊂表3㊀各组PPFC 试件的基本力学性能Table 3㊀Basic mechanical properties of PPFC specimens in each groupSpecimen F-1F-2F-3F-4F-5F-6F-7F-8F-9Cubic compressive strength /MPa 14.6116.9812.2013.8712.4516.129.609.979.66第10期万聪聪等:基于正交试验的聚丙烯泡沫混凝土基本力学性能研究3521㊀续表Specimen F-1F-2F-3F-4F-5F-6F-7F-8F-9Axial compressive strength /MPa 13.2416.6910.8912.0410.9115.078.8210.227.76Splitting tensile strength /MPa 1.75 1.86 1.58 1.64 1.68 1.78 1.55 1.51 1.452.1㊀直观分析由表3可知,各组试件立方体抗压强度测试值在9.60~16.98MPa,轴心抗压强度测试值在7.76~16.69MPa,劈裂抗拉强度测试值在1.45~1.86MPa㊂直观分析可得,F-2组PPFC 试件的立方体抗压㊁轴心抗压和劈裂抗拉强度测试值均达到最大值,分别为16.98㊁16.69和1.86MPa,表明F-2组试件基本力学性能测试结果最优,其配合比组合为A 1B 2C 2,即PP 体积掺量为0.5%,PP 长度为6mm,FA 质量掺量为45%㊂2.2㊀极差分析对表3中PPFC 各项基本力学性能试验数据进行极差分析,结果见表4㊂表4㊀PPFC 正交试验各因素极差分析结果Table 4㊀Each factor range analysis results of PPFC orthogonal testFactor Cubic compressive strength /MPa Axial compressive strength /MPa Splitting tensile strength /MPa PP content (A)4.86 4.680.23PP length (B)0.47 1.370.08FA content (C) 2.18 2.630.08由表4可知:各因素对PPFC 立方体抗压强度影响大小为R (A)>R (C)>R (B),即PP 掺量对试件立方体抗压强度影响最大,FA 掺量次之,PP 长度最小;对PPFC 轴心抗压强度影响大小为R (A)>R (C)>R (B),即PP 掺量对试件轴心抗压强度影响最大,FA 掺量次之,PP 长度最小;对PPFC 劈裂抗拉强度影响大小为R (A)>R (B)=R (C),即PP 掺量对试件劈裂抗拉强度影响最大,PP 长度和FA 掺量影响较小且相同㊂极差分析结果表明,对PPFC 试件立方体抗压㊁轴心抗压和劈裂抗拉强度影响最大的因素均为PP 掺量,且其极差值远大于PP 长度和FA 掺量㊂对于轴心抗压强度,与FA 掺量相比,PP 掺量极差值的增长率最小,为FA 掺量极差值的1.78倍;对于立方体抗压强度,与PP 长度相比,PP 掺量极差值的增长率最大,为PP 长度极差值的10.34倍,其余极差值也均在2倍以上㊂FA 掺量对PPFC 试件立方体抗压㊁轴心抗压和劈裂抗拉强度的影响均较小,PP 长度的影响最小㊂对于立方体抗压强度和轴心抗压强度,FA 掺量极差值分别为PP长度的4.64倍和1.92倍;而对于劈裂抗拉强度,FA 掺量与PP 长度极差值一样,均为0.08MPa㊂2.3㊀方差分析及贡献率方差分析法不仅可以得到各因素对PPFC 基本力学性能影响的主次顺序,还可得出试验中必然存在的误差大小,并且可推测出不同因素水平对应试验数据的差异是由试验误差导致的,还是由因素水平不同导致的,较好地弥补了极差分析法的不足㊂同时,为确定各因素误差的影响大小,采用贡献率分析法[17]研究各因素的误差对方差分析结果的贡献率㊂各因素对立方体抗压强度方差及贡献率影响结果见表5,各因素对轴心抗压强度方差及贡献率影响结果见表6,各因素对劈裂抗拉强度方差及贡献率影响结果见表7㊂表5㊀各因素对立方体抗压强度方差及贡献率影响结果Table 5㊀Influence results of each factor on variance and contribution rate of cubic compressive strengthFactor Sum of square of deviation Mean square F F critical value Significance Contribution rate /%A 43.14721.573 4.819•70.16B 0.4190.2090.047•0.68C 8.9814.490 1.003F 0.1(2,2)=9F 0.05(2,2)=19F 0.01(2,2)=99•14.60Error 8.593 4.477 14.56Sum 61.499 ㊀㊀Note:If F >F 0.01(2,2),which represents the factor has a significant influence,denoted with ∗∗∗;If F 0.05(2,2)<F <F 0.01(2,2),indicating that the factor has a greater impact,denoted by ∗∗;If F 0.1(2,2)<F <F 0.05(2,2),indicating that the factor has an impact,denoted by ∗;If F <F 0.1(2,2),which means that the factor is almost no influence,denoted by •.3522㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷由表5可知,各因素对PPFC 立方体抗压强度影响大小为A >C >B,即PP 掺量影响最大,FA 掺量次之,PP 长度最小,与极差分析结果一致㊂三种因素对立方体抗压强度的影响均表现为不显著,表明各因素对立方体抗压强度的影响有大小之分,但总体上对立方体抗压强度值的确定影响较小㊂此外,PP 掺量贡献率最大,为70.16%,FA 掺量贡献率次之,PP 长度贡献率最小,仅为0.68%㊂PP 掺量对立方体抗压强度的贡献率远高于误差贡献率,为误差贡献率的4.82倍,表明在试验过程中可忽略误差产生的影响㊂FA 掺量对立方体抗压强度的贡献率略高于误差贡献率,表明在试验数据处理过程中需适当考虑误差的影响㊂PP 长度对立方体抗压强度的贡献率为0.68%,PP 长度不同引起的数据波动远小于误差贡献率,表明在试验数据处理过程中需重点注意㊂表6㊀各因素对轴心抗压强度方差及贡献率影响结果Table 6㊀Influence results of each factor on variance and contribution rate of axial compressive strengthFactor Sum of square of deviation Mean square F F critical value Significance Contribution rate /%A 36.69918.349 2.504•55.59B 3.421 1.7110.233• 5.18C 11.243 5.6210.767F 0.1(2,2)=9F 0.05(2,2)=19F 0.01(2,2)=99•17.03Error 14.6577.328 22.20Sum66.020 由表6可知,各因素对PPFC 轴心抗压强度影响大小为A >C >B,即PP 掺量影响最大,FA 掺量次之,PP 长度最小,与极差分析结果一致㊂三种因素对轴心抗压强度的影响均表现为不显著,表明各因素对轴心抗压强度的影响有大小之分,但总体上对轴心抗压强度值的确定影响较小㊂此外,PP 掺量贡献率最大,为55.59%,FA 掺量贡献率次之,PP 长度贡献率最小,为5.18%㊂PP 掺量对轴心抗压强度的贡献率高于误差贡献率,为误差贡献率的2.50倍,表明在试验过程中可忽略误差产生的影响㊂FA 掺量对轴心抗压强度的贡献率略低于误差贡献率,表明在试验数据处理过程中需适当考虑误差的影响㊂PP 长度对轴心抗压强度的贡献率为5.18%,PP 长度不同引起的数据波动远小于误差贡献率,表明在试验数据处理过程中需重点注意㊂表7㊀各因素对劈裂抗拉强度方差及贡献率影响结果Table 7㊀Influence results of each factor on variance and contribution rate of splitting tensile strengthFactor Sum of square of deviation Mean square F F critical value Significance Contribution rate /%A 0.0910.045 2.479•62.20B 0.0100.0050.262• 6.58C 0.0090.0040.244F 0.1(2,2)=9F 0.05(2,2)=19F 0.01(2,2)=99• 6.12Error 0.0370.018 25.10Sum0.146 由表7可知,各因素对PPFC 劈裂抗拉强度影响大小为A >BʈC,即PP 掺量影响最大,PP 长度和FA 掺量基本相同,与极差分析结果基本一致㊂三种因素对劈裂抗拉强度的影响均表现为不显著,表明各因素对劈裂抗拉强度的影响有大小之分,但总体上对劈裂抗拉强度值的确定影响较小㊂此外,PP 掺量贡献率最大,为62.20%,PP 长度和FA 掺量贡献率基本相同,分别为6.58%和6.12%㊂PP 掺量对劈裂抗拉强度的贡献率高于误差贡献率,为误差贡献率的2.48倍,表明在试验过程中可不考虑误差的影响㊂PP 长度和FA 掺量对劈裂抗拉强度的贡献率均较小,PP 长度和FA 掺量不同引起的数据波动也远小于误差贡献率,在试验数据处理过程中需重点注意㊂3㊀基本力学性能影响因素分析3.1㊀试件破坏形态PPFC 试件破坏形态如图2所示㊂由图2可知:受压试件破坏形态均为压剪破坏,破坏裂缝主要为斜裂缝,并伴有竖向裂缝,破坏面一般为斜面破坏;劈裂受拉试件破坏形态均为劈裂破坏,破坏裂缝均为沿荷载施加方向的竖向裂缝㊂第10期万聪聪等:基于正交试验的聚丙烯泡沫混凝土基本力学性能研究3523㊀由图2还可知,PP 具有桥联拉结作用,掺加PP 后,均匀乱向分布的PP 在混凝土基体内形成三维空间网,并与PPFC 共同承受外力㊂一方面,PP 约束混凝土变形,产生 环箍效应 ;另一方面,裂缝尖端扩展至PP 时会受到PP 的阻碍作用,致使裂缝扩展的速率降低,抑制裂缝的进一步产生和扩展[18-19]㊂此外,随荷载增加,PP 与混凝土基体不断发生粘结滑移破坏,直至PP 被拔断或拉出㊂在上述过程中,PP 与混凝土基体之间粘结作用消耗了较多能量,抵消部分荷载,直至试件破坏㊂因此,试件破坏时表现为裂而不碎㊂同时,劈裂受拉试件受力过程中会产生裂缝,随荷载增加,裂缝沿劈裂面两端逐渐向中心扩展,直至贯通整个试件发生劈裂破坏,由于PP 的桥联拉结作用,试件始终保持为一个整体㊂图2㊀PPFC 试件破坏形态Fig.2㊀Failure modes of PPFC specimens 3.2㊀各因素对基本力学性能的影响为进一步研究各因素对基本力学性能的影响机制,依据正交试验设计原理,分别将立方体抗压㊁轴心抗压和劈裂抗拉强度列为指标,并由表3求出各因素对应水平下的强度平均值,进而可将各因素与强度平均值的变化规律描绘成曲线,如图3~5所示㊂图3㊀各因素对PPFC 立方体抗压强度的影响Fig.3㊀Influence of each factor on cubic compressive strength of PPFC 由图3可知,随PP 掺量增加,各组试件立方体抗压强度逐渐降低㊂当PP 掺量由0.5%增加至1.0%,并最终增加至1.5%时,试件立方体抗压强度分别降低了3.08%和31.17%㊂随PP 长度和FA 掺量增加,各组试件立方体抗压强度均先增大后减小㊂当PP 长度由3mm 增加至6mm 时,试件立方体抗压强度提高了3.47%,由6mm 增加至9mm 时,试件立方体抗压强度降低了3.58%㊂当FA 掺量由40%增加至45%时,试件立方体抗压强度提高了0.22%,由45%增加至50%时,试件立方体抗压强度降低了16.03%㊂参考文献[20]可知,在制备混凝土试件过程中,PP 分散不均匀易导致结团现象发生,造成混凝土试件内部产生一定的缺陷㊂PP 掺量较低时,混凝土内部PP 较少,结团现象对混凝土强度产生的负面影响也较小,小于其阻碍裂缝扩展对混凝土强度产生的积极影响,此时表现为抗压强度较高㊂随PP 掺量增加,结团现象愈加明显,结团的纤维数量也迅速增加,致使混凝土的密实度显著降低,最终表现为抗压强度的降低㊂参考文献[21]可知,PPFC 试件受压过程中会产生裂缝,连接裂缝两侧的PP 发挥其桥接作用,减缓裂缝的进一步张开,进而提高试件的抗压强度㊂当PP 长度较短时,较宽的裂缝致使PP 一端被拉出混凝土基体而削弱其桥接作用;当PP 长度较长时,PP 易缠绕而导致结团现象发生,造成混凝土试件内部产生一定的缺陷,最终影响试件的强度㊂这是掺入3和9mm PP 试件抗压强度较低的原因之一㊂参考文献[22]可知,FA 中活性成分主要为SiO 2及Al 2O 3,易与Ca(OH)2等水泥水化产物反应生成水化硅酸钙和水化铝酸钙等凝胶物质,凝胶物质的增加对混凝土强度增长非常有利,最终表现为试件抗压强度的提高㊂当FA 掺量增加时,由于FA 的活性低于水泥,FA 过量取代水泥致使水泥用量显著3524㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷减少,进而延缓整个反应体系的水化速度[23],最终导致PPFC 抗压强度的降低㊂由图4可知,随PP 掺量和FA 掺量增加,各组试件轴心抗压强度均逐渐降低㊂当PP 掺量由0.5%增加至1.0%,并最终增加至1.5%时,试件轴心抗压强度分别降低了6.91%和29.52%㊂当FA 掺量由40%增加至45%,并最终增加至50%时,试件轴心抗压强度分别降低了5.30%和16.04%㊂随PP 长度增加,各组试件轴心抗压强度先增大后减小㊂当PP 长度由3mm 增加至6mm 时,试件轴心抗压强度提高了10.91%,由6mm 增加至9mm 时,试件轴心抗压强度降低了10.86%㊂基于试件破坏形态,结合上述抗压强度分析结果,由纤维间距理论[24]可知,纤维的阻裂效应主要取决于两个关键性因素,即单位体积混凝土内纤维的平均间距和数量㊂PPFC 受压过程中会产生裂缝,裂缝在试件内部扩展时,裂缝尖端扩展至PP 时会受到PP 的阻碍作用,致使裂缝扩展的速率降低;并且开裂后连接裂缝两侧的PP 亦可发挥其桥联拉结作用,阻止裂缝的进一步张开,直至PP 与混凝土基体发生界面粘结破坏,PP 被拔出或拉断[25];当过量掺加PP 时,PP 的增加对混凝土强度增长的影响显著减弱,此时纤维平均间距小于其极限间距值,易使PP 在混凝土内部出现结团现象,进而降低混凝土基体的密实度,最终表现为轴心抗压强度的降低㊂参考文献[26]可知,PPFC 受压过程中会产生裂缝,制备混凝土试件过程中粗㊁细骨料对纤维会产生挤压作用甚至嵌入其中,导致纤维在挤压㊁嵌入作用下发生变形而粗糙不平,摩擦系数也随之增大,最终致使纤维与混凝土之间摩擦力增大而增强了两者之间的咬合作用㊂当PP 长度为3mm 时,较短的嵌入长度致使纤维和混凝土之间咬合作用也较弱,最终表现为轴心抗压强度较低;当PP 长度为9mm 时,较长的PP 在试件浇筑时易缠绕而降低其与混凝土基体的咬合效果,最终表现为轴心抗压强度较低㊂参考文献[27]可知,由于FA 成分主要为SiO 2和Al 2O 3,CaO 含量较低,反应速度慢,反应过程中需蒸压或高温干养才能获得必要的强度㊂当FA 掺量增加时,FA 大量取代水泥致使反应温度未能达到反应体系所需温度,强度不断降低㊂图4㊀各因素对PPFC 轴心抗压强度的影响Fig.4㊀Influence of each factor on axial compressive strength ofPPFC 图5㊀各因素对PPFC 劈裂抗拉强度的影响Fig.5㊀Influence of each factor on splitting tensile strength of PPFC㊀㊀由图5可知,随PP 掺量和FA 掺量增加,各组试件劈裂抗拉强度均逐渐降低㊂当PP 掺量由0.5%增加至1.0%,并最终增加至1.5%时,试件劈裂抗拉强度分别降低了1.73%和11.76%㊂当FA 掺量由40%增加至45%,并最终增加至50%时,试件劈裂抗拉强度分别降低了1.79%和3.03%㊂随PP 长度增加,各组试件劈裂抗拉强度先增大后减小㊂当PP 长度由3mm 增加至6mm 时,试件劈裂抗拉强度提高了1.82%,由6mm 增加至9mm 时,试件劈裂抗拉强度降低了4.76%㊂参考文献[28]可知,相对于塑性水泥浆体,PP 的弹性模量更高,两者相互作用有效提升了混凝土的塑性抗拉强度,从而显著降低了混凝土失水收缩产生的拉应力对混凝土的影响,减少了裂缝的数量及宽度,最终表现为劈裂抗拉强度较高,当掺入过量PP 时,PP 结团效应对混凝土强度产生的负面影响远大于其对混凝土塑性抗拉强度改善的影响,这对于劈裂抗拉强度的增长非常不利,最终导致劈裂抗拉强度的降低㊂参考文献[29]可知,PPFC 试件劈裂过程中会产生裂缝,连接裂缝两侧的PP 发挥其桥接作用,减缓裂缝的进一步张开,进而提高试件的劈裂抗拉强度㊂当裂缝扩展至一定宽度时,较短的PP 未能有效连接裂缝两侧而被拔出,削弱了PP 在裂缝处的桥接作用;当PP 达到一定长度时,PP 易缠绕而导致结团现象发生,造成混凝土试第10期万聪聪等:基于正交试验的聚丙烯泡沫混凝土基本力学性能研究3525㊀件内部产生一定的缺陷,最终影响试件的强度㊂这是掺入3和9mm PP 试件劈裂抗拉强度较低的原因之一㊂参考文献[22]可知,FA 中活性成分主要为SiO 2及Al 2O 3,易与Ca(OH)2等水泥水化产物反应生成水化硅酸钙和水化铝酸钙等凝胶物质,凝胶物质的增加对混凝土强度增长非常有利,但FA 的活性低于水泥,FA 过量取代水泥致使水泥用量显著减少,进而延缓整个反应体系的水化速度,且纤维的加入导致空隙结构重新分布,以及水泥和FA 等水化反应后凝胶产物与纤维之间存在弱的界面结合[23],凝胶物质对劈裂抗拉强度增长的影响小于水化速度降低和弱界面结合对劈裂抗拉强度的负面影响,最终致使劈裂抗拉强度降低㊂3.3㊀PP 掺量对基本力学性能的影响由图3~5可知,随PP 掺量增加,各组试件立方体抗压㊁轴心抗压和劈裂抗拉强度均逐渐降低㊂为进一步研究PP 掺量对基本力学性能的影响机制,基于正交试验最优的PP 掺量0.5%,拓展PP 掺量范围(0%㊁0.1%㊁0.2%㊁0.3%㊁0.4%和0.6%),研究其对PPFC 试件立方体抗压㊁轴心抗压和劈裂抗拉强度的影响㊂PP 掺量对PPFC 试件基本力学性能的影响如图6所示㊂由图6可知,随PP 掺量增加,各组试件立方体抗压㊁轴心抗压和劈裂抗拉强度均先增大后减小㊂相对于未掺加PP 试件,掺加PP 的试件立方体抗压㊁轴心抗压和劈裂抗拉强度均有不同程度的提高㊂掺加PP 后,当PP 掺量为0.2%时,试件立方体抗压㊁轴心抗压和劈裂抗拉强度均达到最大值,分别为16.00㊁14.56和1.96MPa;当PP 掺量为0.6%时,试件立方体抗压㊁轴心抗压和劈裂抗拉强度均达到最小值,分别为14.28㊁13.18和1.72MPa㊂参考文献[22]可知,在受压过程中,PPFC 试件会产生裂缝,处于裂缝之间的PP 拔出过程中,PP 表面易被PPFC 基体刮削而在其表面留下细小的纤维束,在裂缝进一步扩展过程中,纤维束提供的阻力可有效减小PPFC 基体裂缝产生和扩展的速率,并且纤维表面附着的絮凝状水化硅酸钙和六方板状晶体Ca(OH)2等水泥水化产物会显著增强PP 与PPFC 基体之间的粘结性能,消耗部分致使裂缝扩展的能量[30],最终表现为强度的提高㊂参考文献[31]可知,随荷载增大,裂缝在PPFC 试件内部快速扩展,而制备PPFC 试件过程中粗㊁细骨料对PP 会产生挤压作用甚至嵌入其中,导致PP 在挤压㊁嵌入作用下发生变形而粗糙不平,摩擦系数也随之增大,最终致使PP 与PPFC 之间摩擦力增大而增强了两者之间的咬合作用㊂因此,裂缝尖端扩展至PP 时会受到PP 的阻碍作用,致使裂缝扩展速率降低而提高PPFC 的强度㊂此外,由图3~5分析可知,当过量掺加PP 时,PP 分散不均匀易导致结团现象发生,造成PPFC 试件内部产生一定的缺陷而降低其基体的密实度,最终表现为PPFC 强度的降低㊂图6㊀PP 掺量对PPFC 基本力学性能的影响Fig.6㊀Influence of PP content on basic mechanical properties ofPPFC 图7㊀表观密度对PPFC 基本力学性能的影响Fig.7㊀Influence of apparent density on basic mechanical properties of PPFC3.4㊀表观密度对基本力学性能的影响表观密度是衡量泡沫混凝土性能的重要指标㊂为进一步研究表观密度对基本力学性能的影响机制,测试不同PP 掺量(0%㊁0.1%㊁0.2%㊁0.3%㊁0.4%㊁0.5%和0.6%)PPFC 试件的表观密度㊂PPFC 试件尺寸采用游标卡尺测量,由尺寸可计算试件体积,之后将试件置于(100ʃ5)ħ烘箱中烘干至恒重,并在干燥器中冷却至室温称量其质量,最终计算可得PPFC 试件表观密度[32]㊂表观密度对PPFC 试件基本力学性能的影响。
轻骨料混凝土研究报告
轻骨料混凝土是一种以矿渣、水泥等为主要原料,加入适量的骨料,控制比表面积和粒度分布,并添加适量的发泡剂充分膨胀而成的一种轻质混凝土。
其优点为保温隔热性好、强度高、重量轻、成型性好、施工方便等。
本研究对轻骨料混凝土的制备工艺进行了研究,包括原材料的选取、配合比的设计、制备工艺的优化等方面。
通过实验分析发现,合适的骨料粒度分布和比表面积,可以使得轻骨料混凝土的抗压强度和抗拉强度得到有效提升;适量的发泡剂可以使得轻骨料混凝土的密度进一步降低,同时保证其性能。
研究还对轻骨料混凝土的力学性能进行了测试,结果表明,轻骨料混凝土的抗压强度、抗拉强度、弯曲强度等性能都较好,符合工程要求,并且其抗冻融性能也比较高,可以适用于各种建筑和工程领域。
本研究为轻骨料混凝土的工艺研究和应用提供了基础和参考,为新型建筑材料的研究和开发提供了一定的参考和借鉴。
轻骨料混凝土配合比
轻骨料混凝土是一种以轻质骨料为主要原料的混凝土,它具有重量轻、保温隔热、吸音隔声等优良性能。
然而,不同的轻骨料混凝土配合比会对其性能产生不同的影响,因此正确的配合比对于保证其强度、耐久性等方面的质量是至关重要的。
一般来说,轻骨料混凝土的配合比是根据设计要求和原材料的性能来确定的。
具体的设计要求包括强度等级、抗渗等级、坍落度等。
而原材料的性能主要包括轻骨料的强度、密度、吸水性等参数。
以下是轻骨料混凝土常见的配合比:
1. 级配比:水泥:粗骨料:细骨料:水=1:3-4:2-3:0.4-0.5。
此种配合比适用于一些需要较高强度等级的建筑物内部结构。
2. 低强度轻骨料混凝土的配合比:水泥:轻骨料:水=1:6-8:0.4-0.5。
此种配合比适用于一些低强度要求的墙体、隔断等建筑物内部结构。
3. 压力管道轻骨料混凝土配合比:水泥:轻骨料:水=1:5:0.38。
此种配合比适用于一些轻质管道、隧道衬砌等工程。
在确定轻骨料混凝土的配合比时,还需要注意控制水灰比、细骨料含量等。
过高的水灰比会导致混凝土强度降低,而过多的细骨料会影响混凝土的坍落度和加工性能。
总之,轻骨料混凝土的配合比是建筑工程中非常重要的一环,它关系到混凝土的强度、耐久性、施工性等方面。
因此,设计人员在确定配合比时,需要根据具体情况制定合理的方案,以保证混凝土质量
的稳定性和可靠性。
发泡混凝土A05配合比1. 引言发泡混凝土是一种轻质多孔材料,具有良好的保温、隔热、吸声和抗震性能,被广泛应用于建筑领域。
配合比是指混凝土中各组分的比例关系,对混凝土的性能和品质有着重要影响。
本文将介绍发泡混凝土A05的配合比设计及其特点。
2. 发泡混凝土A05的特点发泡混凝土A05是一种常见的发泡混凝土材料,具有以下特点:•轻质:发泡混凝土A05的密度较低,一般在500-800kg/m³之间,比传统混凝土轻很多,有利于减轻建筑物自重。
•保温隔热:发泡混凝土A05的多孔结构能够有效减少热传导,提供良好的保温隔热性能。
•吸声性能:发泡混凝土A05表面的多孔结构能够吸收声音,具有良好的吸声性能。
•抗震性能:发泡混凝土A05由于其轻质和多孔结构,具有较好的抗震性能,能够减少建筑物的地震荷载。
3. 发泡混凝土A05的配合比设计发泡混凝土A05的配合比设计是根据混凝土的强度、密度和施工要求等因素进行的。
以下是一种常用的配合比设计:•水胶比:发泡混凝土A05的水胶比一般控制在0.4-0.6之间,根据实际需要进行调整。
•水泥用量:水泥用量一般为发泡混凝土A05总质量的10-15%,根据实际需要进行调整。
•发泡剂用量:发泡剂用量一般为水泥用量的1-3%,根据实际需要进行调整。
•砂浆配合比:砂浆配合比根据混凝土的强度要求进行设计,一般砂浆中的砂、水泥和发泡剂的比例为3:1:0.1。
4. 发泡混凝土A05的施工工艺发泡混凝土A05的施工工艺主要包括以下几个步骤:1.原材料准备:准备好所需的水泥、砂、发泡剂和水等原材料,并按照配合比要求进行称量。
2.搅拌:将水泥、砂和发泡剂混合均匀,再加入适量的水进行搅拌,直到得到均匀的砂浆。
3.发泡:将搅拌好的砂浆倒入发泡机中,通过机械作用使砂浆中的发泡剂产生大量气泡,形成发泡混凝土。
4.浇注:将发泡混凝土倒入模具中,用振动台震实,保证混凝土的密实度。
5.养护:在浇注完成后,对发泡混凝土进行养护,通常包括湿养护和覆盖养护等方式。
泡沫混凝土的配比与强度1. 引言泡沫混凝土是一种轻质、多孔的材料,由水泥、砂子、水和稳定剂混合而成。
它具有低密度、良好的保温性能和隔音性能,因此在建筑和工程领域得到了广泛应用。
本文将详细介绍泡沫混凝土的配比与强度,从而帮助读者了解如何正确选择配比以及如何提高泡沫混凝土的强度。
2. 泡沫混凝土的配比2.1 水泥和砂子的配比水泥和砂子是泡沫混凝土中主要的固体成分,它们的配比直接影响到混凝土的强度。
一般来说,水泥和砂子的配比为1:3到1:5之间。
如果需要更高强度的泡沫混凝土,可以适当增加水泥和砂子的比例。
2.2 水与固体材料的配比水是调节泡沫混凝土流动性和硬化时间的关键因素。
通常情况下,水的用量为固体材料质量的15%到20%。
如果需要更高流动性的泡沫混凝土,可以适当增加水的用量。
2.3 稳定剂的使用稳定剂是用来控制泡沫混凝土中气泡稳定性和分布均匀性的添加剂。
常见的稳定剂有蛋白质、表面活性剂等。
稳定剂的使用量一般为固体材料质量的0.1%到0.3%。
3. 泡沫混凝土的强度3.1 强度测试方法泡沫混凝土的强度可以通过压缩试验和抗拉试验来进行测试。
压缩试验是将样品置于压力机上进行垂直加载,测得最大压力值即为抗压强度。
抗拉试验则是通过在样品上施加拉力来测得抗拉强度。
3.2 影响泡沫混凝土强度的因素3.2.1 固体材料配比如前所述,固体材料配比直接影响到泡沫混凝土的强度。
较高比例的水泥和砂子可以提高混凝土的强度。
3.2.2 稳定剂的选择与使用稳定剂的选择和使用对泡沫混凝土的强度也有一定影响。
选用合适的稳定剂,能够使气泡分布均匀,从而提高泡沫混凝土的强度。
3.2.3 浇筑与养护条件浇筑和养护条件对泡沫混凝土的强度同样非常重要。
合理控制浇筑过程中的温度、湿度和时间,以及养护过程中的温湿度,能够有效提高泡沫混凝土的强度。
3.3 提高泡沫混凝土强度的方法3.3.1 添加增强材料在泡沫混凝土中添加一些增强材料,如纤维素纤维等,可以显著提高其强度。
泡沫混凝土配比泡沫混凝土配比是一种由增混剂、水、水泥和细度特征分布更加平均的粗集料组成的抗压结构材料。
它具有耐久度高、导热性降低、表面光滑及密实度高等优点,已经广泛应用于建筑及工程领域。
泡沫混凝土配比有很多种,要选择一种合适的配比,主要取决于它的建筑用途。
首先,确定使用什么类型的水泥。
水泥种类有多种,根据建筑用途的不同而选择不同的水泥。
也可以选择混合使用多种水泥,比如一定比例的高磨水泥、传统水泥、双硬水泥等。
其次,确定使用什么样的细粒度混合料。
细粒度混合料能起到增加泡沫混凝土的承载力,提高其耐久性,并能提高材料的抗压强度。
接下来,确定用多少水。
根据水泥的不同强度,配置不同的水的量,同时要注意水的质量,以免影响水泥的处理性。
最后,确定加入混合料的量。
混合料的比例根据使用的水泥的不同而定,一般来说少的混合料比例越好,但要根据具体的项目需求来确定。
此外,还需要确定增混剂的种类及比例。
增混剂会影响泡沫混凝土的性能,一般是以机械强度、水胀和密实度为主要指标。
一般来说,增混剂比例应在1% ~ 3%之间,但还要根据具体项目需求来确定,才能确保材料的质量。
最后,要注意泡沫混凝土的搅拌时间及搅拌工艺。
搅拌时间一般在3到5分钟之间,过久的搅拌会损坏材料的性能,太短的搅拌则无法达到期望的效果。
而且,搅拌工艺也要确保材料的质量,使混合料、水泥、水和增混剂均匀的混合在一起,以保证混凝土的质量。
总之,泡沫混凝土的配比应根据具体项目的需求来确定,除水泥和混合料种类外,还需要确定水、增混剂等相关比例,以及搅拌时间和搅拌工艺等。
如果精心选择,合适的配比及生产工艺,可以提高泡沫混凝土的质量,让其发挥其最大的性能。
2014年第3期(总第42卷第277期) 建筑节能 ■保温隔热与材料 一种新型泡沫玻璃轻骨料混凝土mP+kl ̄正交试验分析 冯伟 , 徐杭 , 杨扬 , 黄剑:, 陈明 , 吴仁培 f1.温州大学建筑与土木工程学院,浙江温州325035; 2.宁波市交通房地产有限公司,浙江宁波315010)
摘要: 为进一步研究泡沫玻璃轻骨料在混凝土中的应用,本实验组在之前已完成的泡沫玻璃轻骨料 混凝土的基础上将陶砂替换为玻化微珠进行混掺保温混凝土的正交试验,对影响该新型泡沫 玻璃轻骨料混凝土的热导率和抗压强度的相关因素进行分析。分析结果显示,发泡剂水泥取得 量是混凝土抗压强度与热导率最大的决定因素。但本实验仍需寻找一种新型相对高强度、低热 导率的材料作为骨料,并学习成熟的加气混凝土制作技术,以此提高混凝土的抗压强度。 关键词: 泡沫玻璃轻骨料; 保温混凝土; 热导率; 抗压强度; 正交试验 中图分类号:TU528.2 文献标志码: A 文章编号: 1673.7237(2014)03—0046.03
Orthogonal Tests of the Foam Glass Light Aggregate Concrete FENG Wei ,XUHang 2,YANG Yang 2,HUANG Jian 2,CHEN Yue 2, Ren-pei (1.College ofArchitecture and Civil Engineering,Wenzhou University,Wenzhou 325035,Zhejiang,China; 2.Ningbo Communication Real Estate Co.,Ltd,Ningbo 315010,Zhejiang,China) Abstract:To investigate the application Offoam glass light aggregates in concrete further,based on the foam glass light aggregate concrete,the ceramsite is replaced with the expanded and vitrified small ball to take orthogonal tests of this late-model thermal insulation concrete.The factor ̄afecting the conductivity and compression strength offoam glass light aggregate concrete were analyzed.The results show that the foaming agent——cement moss ratio imposes the most significant effects on the compression,strength and con—— ductivity.However,another late-model building material with high compression strength and low conduc—— tivity shall be found as the aggregate,and the available aerated concrete shall be researched to improve the compressive strength. Keywords:foam glass light aggregates;thermal insulation concrete;conductivity;compression strength;orthogonal tests
0 引言 近年,随着国家对建筑保温的要求越来越严格, 一系列针对墙体与屋面保温的新型材料应运而生,目 前,市场上主要保温材料为保温砌块、保温板与保温 混凝土等,而原先的有机保温材料如聚苯板因可燃在 规范中已禁止用于内墙保温,在江浙一带更是禁止用 于建筑保温。现代高档建筑中外墙大多采用外挂幕 墙,而中低档采用湿贴及涂料等,保温板因其施工困 难且造价高昂的局限在民用建筑领域市场占有量极 少。本实验组针对此问题,以保温板中保温防火性能 极好但市场价极高的泡沫玻璃的废弃料为着手点,配 合目前保温砂浆中常用的玻化微珠,结合本实验组第 收稿日期:2013—10—27;修回日期:2013-12.09
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一次实验中泡沫玻璃陶砂加气混凝土的配比与试验 经验,完成本试验。本试验吸收了第一次泡沫玻璃陶 砂加气混凝土中的经验,依旧以泡沫玻璃废弃料通过 破碎制成泡沫玻璃颗粒,而将破碎后基本无闭口孔的 陶砂替换为保温防水性能更好且均为闭口孔的陶砂, 掺入发泡剂以制成此新型泡沫玻璃轻集料混凝土。本 实验主旨在通过试验,在保证混凝土强度的前提下, 进一步提高泡沫玻璃混凝土的保温性能,尽可能将以 泡沫玻璃为粗骨料的轻集料混凝土应用于市场。 1 新型泡沫玻璃轻骨料混凝土的正交试验 设计 影响因素如下: 骨胶LL(G/C):骨胶比的大小除了影响混凝土的 冯伟,等:一种新型泡沫玻璃轻骨料混凝士配比正交试验分析 和易性,对混凝土的强度和热导率也有直接的影响。 本实验中骨料强度均较低,混凝土强度主要由水泥提 供,当水泥用量一定时,增大G/C,混凝土保温性能提 高,但强度降低;反之,保温性能降低,强度提高。 砂率:砂率即泡沫玻璃颗粒与玻化微珠的质量 比,因前者热导率较后者高,当泡沫玻璃每立方米用 量一定时,增大砂率,即每立方米玻化微珠用量增加, 热导率相应降低。泡沫玻璃颗粒较大,以适量的玻化 微珠填充能更有效地降低热导率及水泥的使用量。 发泡剂水泥取得量:即发泡剂与水泥的质量比, 在混凝土中掺入发泡剂能使水泥浆中产生大量气泡 即增大孔隙率。适量的掺入发泡剂能很好地降低热 导率及水泥的使用量,但过量会导致水泥浆与骨料 问结合处有较大空隙产生而在抗压过程中容易应力 集中。 2具体实施方式 (1)使用电子秤分别称量泡沫玻璃轻骨料、玻化 微珠、水泥与的发泡剂质量,加入混凝土搅拌机进行 初拌。 (2)初拌后约1 min加入水,待混凝土具有一定和 易性后根据拌和情况再加入适量水直至混凝土具有 一定流动性且发泡充分。 (3)停止搅拌,将搅拌完成的混凝土卸至混凝土推 车内,用铁抹子简单拌和。 (4)装入1 L的量筒中捣实抹平称得容重,并快 速加入已提前刷脱模剂的100 mm ̄100 mmx100 mm 混凝土试块钢模与400 mmx400 mm ̄40 mm混凝土 板钢模进行装模,装模过程需尽快并尽可能减少振 捣次数。 f51混凝土填满试模时,用铁抹子插捣边缘并刮平 表面,用记号笔分别标记并按顺序排列。 (6)1~2 d后,试块已具有一定强度(若试块存在 掉角的情况继续放置1 d1,将混凝土试块拆模,移至 蒸压养护箱内快速养护,快速养护时间为2~3 d。 (7)取出试块,移至烘干机内高温烘干,烘干需 1 d。 (8)取出试块,使用抗压强度测试仪与热导率测定 仪分别测定试块的抗压强度与热导率,记录数据。 (9)用热导率快速测定仪对热导率数据进行核实, 对有偏差的数据重新测试。 (1O)整理数据,进行分析。 3正交试验表 本试验以骨胶比、砂率、发泡剂水泥取得量作为 因素考虑。其中,骨胶比取0.33、0.36、0.38三个水平; 砂率取0.87、1.00、1.20三个水平;发泡剂水泥取得量 取5%o、6%o、7%o三个水平。由此,选用L9(3 )即阴因 素三水平的正交,参见正交表(表1)。 4试验结果分析 将试验结果进行极差分析,参见表2。 由表1的试验结果及表2的极差分析可看出,混 凝土抗压强度各项因素的影响顺序为(去除误差列): ①发泡剂水泥取得量,②骨胶比,③砂率。可见本混凝 土的强度主要取决量为发泡剂水泥取得量和骨胶比, 而砂率对强度的影响微乎其微;混凝土热导率各因素 的影响顺序为:①发泡剂水泥取得量D;②骨胶比A、 砂率B,而图表中各因素的相差不大,可见各因素对 热导率影响并不太明显,而相对骨胶比与砂率,发泡 剂水泥取得量对热导率的影响更大。综合来看,发泡 剂水泥取得量对抗压强度与热导率的影响均最大,其 次为骨胶比,再次为砂率。
表1 正交试验方案和试验结果 冯伟,等:一种新型泡沫玻璃轻骨料混凝:匕配比正交试验分析 表2正交试验结果的极差分析 考核指标 因素 K1 R1 R 28 d抗压强度/MPa
热导率/[W/(m・K)】 发泡剂水泥取得量D l4_3l 骨胶比A 0.362 砂率B 0.361 误差列C 0.392 发泡剂水泥取得量D 0.409
4.770 4.377 3.110 1.660
由此结果大致可得出以下结论: (1)因混凝土中主要强度由水泥提供,而发泡剂掺 量增加会直接导致混凝土中水泥结合部分强度降低, 从而直接也最直观地影响混凝土强度。 (2)虽然骨胶比中骨料与水泥结合部分的强度相 差很大,却仍是影响强度的次要原因,但可通过选择 其他强度更高的保温轻骨料来提高强度。 (3)因砂率中两种骨料强度均不高且与水泥结合 部分强度相差很大,因此,对强度基本没影响。 (4)本混凝土中骨料热导率均很低,因此,影响热 导率最大的因素便成了虽然发泡但热导率相对较大 的水泥结合部分。 (5)因骨胶比中泡沫玻璃轻骨料与水泥结合部分, 以及玻化微珠与泡沫玻璃轻骨料热导率相差均较大, 因此,对热导率也存在较大的影响。 另由图表可得,各性能指标的最优配合比为: 28 d强度是A2、B3、D2,热导率是A2、B1、D3。 然后,由图1给出的是混凝土热导率与强度的关 系,该变化趋势可用指数函数:A(o-)=Aexp(x/t)+y 加 以描述,其中A1=2.55x10一,t=1.242 25,yo=0.015 61, 可见混凝土热导率随抗压强度的增大而增大。 5结语 (1)通过本泡沫玻璃、玻化微珠轻骨料混掺保温混 凝上的正交试验,发泡剂水泥取得量与骨胶比对本混 凝土的抗压强度与热导率的影响最大。 (2)低强度的骨料在混凝土中易产生应力集中而 大大影响混凝土的强度,因此,本实验仍需另寻一种 新型的相对高强度低热导率的材料作为骨料来提高 混凝土的强度。 (3)因发泡剂在混凝土中的使用会很大程度地影 响混凝土的性能,本实验组之后将尽可能去学习成熟 的加气砌块技术以提高本产品性能。
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