泡沫混凝土的抗壓強度對比試驗研究

宮家良 姚文杰

(安徽理工大學土木建筑學院，安徽 淮南 232001)

·建筑材料及應用·

泡沫混凝土的抗壓強度對比試驗研究

宮家良 姚文杰

(安徽理工大學土木建筑學院，安徽 淮南 232001)

介紹了泡沫混凝土的特點，通過試驗，分析了粉煤灰和聚丙乙烯摻量對泡沫混凝土抗壓強度的影響，指出使用粉煤灰代替部分水泥可以有效降低泡沫混凝土的自重，在泡沫混凝土中摻入纖維可增加其抗壓強度，且聚丙乙烯的摻量為0.9 kg/m3時抗壓強度最大，達到了減少水泥用量，增加抗壓強度的目標。

泡沫混凝土，聚丙乙烯，粉煤灰，抗壓強度

0 引言

泡沫混凝土因其在生產的過程中，不需要經過蒸養、蒸壓或者高溫熔融等高耗能環節，使得生產成本大大降低，符合未來建筑材料的優質節能要求。加上泡沫混凝土生產成本低、經濟技術好、不燃性能、安全環保、經久耐用、施工性能好，國內生產條件也趨于成熟，對于在全國進行推廣使用有著良好基礎。縱觀泡沫混凝土在我國的發展趨勢，從20世紀80年代的少量應用，到90年代的迅猛發展，再至21世紀在交通巖土工程方面開始大范圍的應用，都顯示著泡沫混凝土將會在未來建筑材料占據一席重要地位。與普通混凝土相比，泡沫混凝土以發泡形成，其密度低，重量比混凝土小很多，且發泡形成內部小孔，隔音和保溫效果也優于普通混凝土。因此，在未來的行業建筑中，泡沫混凝土有望成為極其重要的建筑材料。因此，開發以普通水泥為膠凝材料的性能優異的混凝土勢在必行，本文是研究以普通水泥為膠凝材料的情況下，將其部分水泥用粉煤灰代替，或者摻雜部分纖維，分析其對泡沫混凝土的影響作用。

1 泡沫混凝土的主要特點

1)質輕。

泡沫被制備的時候，因利用發泡劑將空氣泡沫引入混凝土砂漿中形成氣孔，有效的降低了混凝土自重，建筑物負重也隨之降低?，F在市場上的泡沫混凝土干密度多數在300 kg/m3～1 000 kg/m3，但在實際工程應用中，泡沫混凝土的干密度可降低至200 kg/m3～700 kg/m3。因此，泡沫混凝土在礦井回填等或建筑物輕質結構應用中十分廣泛。

2)保溫性能良好。

泡沫混凝土中氣孔含量遠多于普通混凝土，使得導熱較強的固相體相對減少，且氣泡形成了空氣隔熱層，讓泡沫混凝土具有更低的導熱系數。因此泡沫混凝土是非常理想的建筑物保溫隔熱材料。

3)施工方便。

泡沫混凝土使用了發泡劑后產生泡沫，混凝土的流動性增強，適合泵送、現澆，在許多復雜的施工條件下依然可以使用，符合現行機械施工大時代趨勢。

4)節能。

泡沫混凝土主要材料仍為水泥，不以高耗能源為原料，現場機械攪拌即可獲得，避免了高溫蒸壓、高溫蒸養、熔融等高耗能環節，符合未來節能材料的發展要求。

5)耐久性好。

泡沫混凝土的耐久性良好，一般可滿足普通建筑物的使用壽命需求。在規范施工的前提下，通過添加纖維可大大提升泡沫混凝土的抗壓強度和耐磨性，其使用年限也可大大延長，在重點工程中的部分范圍也可使用。

6)隔音性能好。

泡沫混凝土發泡劑形成的氣泡在一定的技術操作下可以連通成片，而聲波在空氣中的傳播是依靠空氣密度稀疏變化的縱波。當聲波經固相傳入泡沫混凝土內再通過發泡劑形成的氣泡層時，縱波經固相過濾，再與孔壁發生摩擦產熱，聲能已極為消弱。因此泡沫混凝土具有良好的隔音效果。

2 原材料和試驗方法

2.1 原材料

1)水泥。

本次試驗水泥是普通硅酸鹽水泥，采用的是淮南豐遠水泥有限公司生產的P.O42.5普通硅酸鹽水泥，其化學及物理性能見表1和表2。

表1 水泥的化學性能

表2 水泥的物理性能

2)粉煤灰。

粉煤灰采用洛河電廠二級粉煤灰，其主要性能如表3所示。

表3 粉煤灰的物理性能

3)發泡劑。

一般的泡沫混凝土制備過程是利用發泡機將發泡劑發泡之后，再將發泡產生的泡沫與水泥漿均勻混合形成泡沫混凝土。目前市場上應用較廣的發泡劑種類有鋁粉類、表面活性劑類和蛋白質類。其中蛋白質類發泡劑以其發泡速度快、產泡穩定性好、泡沫尺寸可控制等優點，在國際上得到廣泛應用。本次試驗采用植物蛋白型發泡劑中的茶皂素發泡劑進行發泡。

4)纖維。

在泡沫混凝土中加入一定量的纖維，可以改善混凝土抗壓強度，尤其能夠顯著提高泡沫混凝土的抗劈裂拉性能。本次試驗中加入了一定量的聚丙乙烯纖維(又稱為乙丙橡膠)，探究纖維摻量對抗壓強度和抗劈裂拉性能的影響。試驗中選用的纖維的主要物理力學性能見表4。

表4 聚丙乙烯纖維的物理力學性能

2.2 試驗內容

1)泡沫混凝土試件制備。

試件尺寸為100 mm×100 mm×100 mm，分3組，每組12個，采用室內標準養護條件養護，待養護至預定齡期取出試塊。將測試試塊放入壓力試驗機中以0.3 MPa/s的速度連續均勻加荷，直至試件接近破壞而開始迅速變形時停止，并收集測試所得數據，收集數據見表5。

表5 泡沫混凝土的抗壓強度試驗結果

2)試驗數據采集。

分析：a.由圖1～圖3可知，不同齡期的泡沫混凝土抗壓強度隨著聚丙乙烯的摻量增加而發生變化，且變化規律受到粉煤灰含量的影響；b.由圖1～圖3可知，不同齡期的泡沫混凝土抗壓強度隨著粉煤灰含量的增加而發生變化，且變化規律受到聚丙乙烯摻

量的影響，不同齡期混凝土抗壓強度隨著粉煤灰的增加而發生降低；c.由圖1～圖3可知，泡沫混凝土的抗壓強度與聚丙乙烯的摻量有關，且摻量在0.9 kg/m3的時候抗壓強度達到最大。

3 結語

1)通過試驗研究表明：泡沫混凝土的抗壓強度與粉煤灰摻量有關，粉煤灰摻量的增加在降低泡沫混凝土的自重時也降低了其抗壓強度；

2)通過試驗研究表明：泡沫混凝土的抗壓強度與纖維摻量，在聚丙乙烯的摻量為0.9 kg/m3時抗壓強度最大；

3)將泡沫混凝土用作墻體材料時，在不降低抗壓強度情況下用聚丙乙烯和粉煤灰替代水泥，節約材料成本，具有較為廣泛的應用前景。

[1] 孫慶豐.超低密度泡沫混凝土的研究.長沙：湖南大學，2003.

[2] 張巨松.國內外泡沫混凝土發泡劑及發泡技術分析.低溫建筑技術，2001(4)：66-67.

[3] 楊奉源.泡沫混凝土的影響因素研究.綿陽：西南科技大學，2012.

[4] 肖力光.高摻量粉煤灰泡沫混凝土砌塊的試驗研究.新型建筑材料，2003(1)：33-35.

[5] 周明杰，王娜娜，趙曉艷.泡沫混凝土的研究和應用最新進展.實用技術，2009(4):104-107.

[6] 關博文，劉開平，趙秀峰.泡沫混凝土研究及應用新進展.廣東建材，2008(7)：30-32.

[7] 陳 兵，劉 睫.纖維增強泡沫混凝土性能試驗研究.建筑材料學報，2010(3)：286-290.

[8] 潘志華，程 麟，李東旭.新型高性能泡沫混凝土制備技術研究.新型建筑材料，2002(5)：1-4.

[9] 劉曉軍，楊 杰，李浩然，等.泡沫混凝土強度性能提升研究.低溫建筑技術，2014(9)：8-10.

[10] 單星本，文 婧，周運燦,等.泡沫混凝土抗壓強度影響因素研究.低溫建筑技術，2014(9)：6-8.

Foam concrete compressive strength of the contrast test research

Gong Jialiang Yao Wenjie

(SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,AnhuiUniversityofScienceandTechnology,Huainan232001,China)

This paper introduced the characteristics of foam concrete, through the experimental analyzed the influence of fly ash and poly acrylic dosage to foam concrete compression strength, pointed out that using fly ash to replace partial cement could effectively reduce the weight of foam concrete, mixed fiber in foam concrete could increase the compression strength, and the content poly acrylic was 0.9 kg/m3had the maximum compression strength, to reduce the dosage of cement, aim to increase the compression strength.

foam concrete, poly acrylic, fly ash, compression strength

1009-6825(2016)14-0104-02

2016-03-05

宮家良(1990- )，男，在讀碩士； 姚文杰(1991- )，男，在讀碩士

TU528.572

A