陶粒增加加氣混凝土砌塊最有配合比和力學性能研究

李耀

【摘要】本文通過對水泥用量、石灰用量、石膏用量、水膠比及陶粒摻量五個因素選四個水平進行正交試驗，得到最優配合比，陶粒對加氣混凝土砌塊的增強效果明顯，通過其砌體基本性能和力學進行了實驗研究，表明符合《蒸壓加氣混凝土砌塊》的要求，砌塊砌體抗壓破壞形態同普通磚砌體，其抗剪和抗彎破壞具有明顯的脆性；抗壓強度按規范計算是偏于保守，抗剪和抗彎強度與規范計算值相近。

【關鍵詞】正交實驗；陶粒；最優配合比；增強效果；脆性

據節能建筑的檢測和試點經驗表明，建筑節能50%目標的實現，圍護結構貢獻率為25%～30%，其占25%～30%【1】。由此可見，圍護結構的熱工性能決定建筑節能的成敗。加氣混凝土砌塊具有導熱系數低、隔熱防火、彈性模量低、抗凍性能好等特點得到了廣泛的應用，但是目前蒸壓加氣混凝土砌塊存在以、強度偏低、收縮較大等不足。本文擬用陶粒增強加氣混凝土砌塊，將加氣混凝土良好的物理性能和其承重能力合二為一【2】。

1、正交實驗研究

1.1原材料選擇

采用P.O 42.5級普通硅酸鹽水泥，Ⅱ級的標準粉煤灰，一等品石灰，脫硫石膏、600級陶粒【3】、陶砂、水劑型鋁粉膏、自來水為基本原料。

1.2正交實驗設計

正交試驗選擇水泥用量（A，5%、10%、15%、20%）、石灰用量（B，10%、15%、20%、25%）、石膏用量（C、1%、3%、5%、7%）、水膠比（D、0.55、0.60、0.65、0.70）及陶粒（采用600級普通陶粒，10%、30%、50%、70%）摻量E五個因素，并以干密度和立方體抗壓強度作為考核指標進行正交試驗。

1.3砌塊制作

試件的制作過程為先進行各材料含水率的測試，再對表1.3的配合比進行調整，稱量后經過攪拌后，將料漿澆注到100mm×100mm×100mm的三聯模、600mm×240mm×200mm和600mm×200mm×100mm磨具中，經過發氣膨脹后，靜停，再經過蒸養后，切割“面包頭”。

1.4試驗方法

干密度、立方體抗壓強度試驗方法參照《蒸壓加氣混凝土性能試驗方法》GB/T11969-2008步驟進行。

2、實驗結果分析

2.1正交實驗結果分析

對試件干密度影響程度為水泥最為顯著，水膠比次之，石膏影響最小，要使得砌塊的干密度最小，對試件強度影響程度為水泥最為顯著，水膠比次之，石膏影響最小，要使得砌塊的強度最大。

2.2各因素水平影響分析

通過實驗可以總結出各個因素對實驗指標的影響規律和各個因素間的主次關系，現在對各個因素水平的影響進行分析如下：

（1）水泥摻量對砌塊干密度和抗壓強度的影響 。水泥對砌塊干密度和強度的影響是隨著水泥用量的逐漸增加而逐漸增加。

（2）石灰摻量對砌塊干密度和抗壓強度的影響。砌塊干密度和抗壓強度隨著石灰用量的增加先增后減，在用量為小于20%時隨用量增加而增加，用量超過20%時隨著用量的增加而減小，在用量為20%干密度達到最大，同時抗壓強度也達到最大。

（3）石膏摻量對砌塊干密度和抗壓強度的影響。砌塊干密度和抗壓強度隨著石灰用量的增加先增后減，當石膏的摻量為5%的時候，干密度最大，當石膏的摻量為3%的時候，抗壓強度最大。

（4）水膠比對砌塊干密度和抗壓強度的影響。試件的密度和強度都是隨著水膠比的增加呈現先增后減小的趨勢。但水膠比在0.60時料漿的稠度有利于發氣，這時密度和強度都達到最大值。

（5）陶粒摻量對砌塊干密度和抗壓強度的影響。試件的密度隨著陶粒用量的增加而增加，而強度隨著陶粒用量的增加呈現先增后減的趨勢。

3、砌塊基本性能研究

3.1生產工藝研究

本次采用生產工藝是建立在加氣混凝土砌塊傳統的生產工藝上，在配料、投料順序和攪拌時間上進行改進得到的：流程為按配合比進行原材料稱量——混合攪拌——澆注成型——切割——入釜蒸養（1.25MPa，恒溫八小時，其中195℃情況下2h）——出釜自然養護。

3.2砌塊性能測試

對產品進行型式檢驗，檢驗指標均符合GB 11968-2006《蒸壓加氣混凝土砌塊》標準要求。干密度小于725kg/m3，屬于B07級，含水率大約為15.0%，吸水率在26.0%左右；立方體抗壓強度達到5.0MPa以上，屬于A5.0級；干燥收縮值測試值為0.42 mm/m<0.80mm/m；經過15次凍融后砌塊的質量損失率小于5%，凍后強度大于4.0 MPa；導熱系數為0.157W/（m.K），屬于B06級，

4、砌塊砌體力學性能研究

主要研究采用陶粒加氣混凝土砌塊和專用砂漿砌筑的砌體的基本力學性能，包括砌體的軸心抗壓強度、砌體沿通縫截面抗剪強度試驗和砌體彎曲抗拉強度試驗。

4.1砌體軸心抗壓強度試驗

（1）試件制作與試驗步驟

本試驗設計一組試件，每組6個試件。由主規格600mm×200mm×200mm和輔規格300mm×200mm×200mm砌塊砌成600mm×610mm×200mm的試件。

（2）破壞特征

試驗表明，陶粒加氣混凝土砌塊砌體和其它受壓砌體相似，從開始受壓至破壞的過程分為應力-應變彈性階段、裂縫開展階段及破壞階段。

（3）試驗結果

陶粒加氣混凝土砌體的抗壓強度試驗結果分別為3.91MPa、4.05MPa、3.90MPa、3.89MPa、3.89MPa、3.92MPa。

（4）與規范計算值對比

我國現行的《砌體結構設計規范》（GB 50003-2011）采用統一的表達式為： 。計算得fm=3.52。根據表4.1砌體抗壓強度可知按規范公式計算是偏于保守的。