泡沫混凝土配合比設(shè)計(jì)及性能研究

.@：2016屆畢業(yè)論文泡沫混凝土配合比設(shè)計(jì)及性能研究院、部：材料與化學(xué)工程學(xué)院完成時間：2016年5月摘要本次試驗(yàn)對干密度為700kg/m3的泡沫混凝土配合比設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。從泡沫混凝土的結(jié)構(gòu)特征著手，結(jié)合國內(nèi)外對泡沫混凝土的研究成果，對粉煤灰泡沫混凝土配合比進(jìn)行了設(shè)計(jì)及相關(guān)性能檢測。本次試驗(yàn)研究的是水泥—粉煤灰體系的泡沫混凝土配合比設(shè)計(jì)，原材料包括水泥、粉煤灰、生石灰、發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑、水。本次試驗(yàn)固定了0.4的水料比，分別摻入0%，10%，20%的粉煤灰，0%，5%，10%的石灰以及1%，1.5%，2%的發(fā)泡劑。結(jié)合L9（33）正交法分析了粉煤灰、石灰和發(fā)泡劑對泡沫混凝土干密度、吸水率、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度的主次影響，并確定了最佳配合比摻量。結(jié)論為：綜合分析影響泡沫混凝土性能的主要因素是粉煤灰和發(fā)泡劑，石灰次之。粉煤灰摻量0%，發(fā)泡劑摻量2%時無論是干密度、吸水率或者抗壓抗折都是最優(yōu)的，從而確定了粉煤灰和發(fā)泡劑的摻量。其次，石灰摻量10%時抗壓強(qiáng)度最高，吸水率最低。因此，此次A07級的泡沫混凝土最佳配合為粉煤灰摻量0%，石灰摻量10%，發(fā)泡劑摻量2%。關(guān)鍵詞：粉煤灰；泡沫混凝土；配合比設(shè)計(jì)；發(fā)泡劑；力學(xué)性能ABSTRACTTheexperimentonthedrydensityof700kg/m3offoamconcretemixdesignisstudied.Startfromthestructuralcharacteristicsoffoamconcrete,onthebasisoffoamconcreteresearchresultsathomeandabroad,ontheflyashfoamedconcretemixtureratiodesignandrelatedperformancetests.Thestudyisasystemofcement,flyashfoamedconcretemixtureratiodesign,rawmaterialsincludingcement,flyash,lime,foamingagent,stabilizingagent,water.Thistestfixedmaterialthanthe0.4water,mixedwith0%,10%,20%offlyash,0%,5%,10%limeand1%,1.5%,2%ofthefoamingagent.CombinedwithL9(33)orthogonalmethodtoanalysistheflyash,limeandfoamingagentforfoamconcretedrydensity,waterabsorption,compressivestrength,flexuralstrengthoftheprimaryandsecondaryeffects,andtodeterminetheproportionofoptimaldosage.Theconclusionis:thecomprehensiveanalysisofthemainfactorsinfluencingthepropertiesoffoamconcreteistheflyashandfoamingagent,lime.0%dosageofflyash,dosageoffoamingagent2%whenbothdrydensity,waterabsorptionorcompressiveflexuralisoptimal,todeterminethecontentofflyashandfoamingagent.Second,limecontentis10%whenthehighestcompressivestrength,bibulousrateislow.So,A07leveloffoamconcreteinthebestfitfor0%dosageofflyash,limecontentis10%,thefoamingagentcontentis2%.Keywords：Theflyash；Foamconcrete；Designofmixproportion；Foamingagent；Mechanicalproperty目錄1緒論 11.1泡沫混凝土的定義 11.2泡沫混凝土的結(jié)構(gòu)特征 11.3泡沫混凝土的特點(diǎn) 11.3.1輕質(zhì)性 11.3.2保溫隔熱 21.3.3良好的吸音效果 21.3.4優(yōu)越的抗震性 21.3.5耐火、耐久性好 21.3.6養(yǎng)護(hù)、施工方便 21.4泡沫混凝土的分類和用途 21.4.1分類 21.4.2用途 31.5泡沫混凝土的研究現(xiàn)狀 31.5.1國外研究現(xiàn)狀 31.5.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 41.6泡沫混凝土存在的問題 52原材料檢測 62.1水泥 62.1.1強(qiáng)度 62.1.2水泥細(xì)度 72.1.3水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度 72.1.4水泥凝結(jié)時間 82.2粉煤灰 82.2.1粉煤灰摻入混凝土的標(biāo)準(zhǔn) 92.2.2粉煤灰細(xì)度 92.2.3粉煤灰燒失量 102.3發(fā)泡劑 102.3.1發(fā)泡倍數(shù) 112.3.2泡沫密度 112.3.3沉降距與泌水量 122.4穩(wěn)泡劑 132.5石灰 132.6水 133泡沫混凝土配合比設(shè)計(jì)的方法和內(nèi)容 143.1泡沫混凝土配合比設(shè)計(jì)的原則 143.1.1尺寸偏差 143.1.2密度等級分類及要求 143.1.3強(qiáng)度等級分類及要求 143.2泡沫混凝土配合比設(shè)計(jì)方法 153.3配合比試驗(yàn)方案 174泡沫混凝土制備及性能檢測 194.1泡沫混凝土的制備 194.2泡沫混凝土的性能測試 204.2.1干密度實(shí)驗(yàn) 204.2.2吸水率實(shí)驗(yàn) 204.2.3抗壓抗折實(shí)驗(yàn) 214.3數(shù)據(jù)處理及分析 225總結(jié)與存在問題 295.1總結(jié) 295.2存在問題 29參考文獻(xiàn) 31致謝 331緒論1.1泡沫混凝土的定義泡沫混凝土也名發(fā)泡混凝土，是多孔混凝土的一個分支，與加氣混凝土同屬一類。泡沫混凝土是將發(fā)泡劑通過機(jī)械攪拌的方法進(jìn)行充分發(fā)泡后，將泡沫與其他原材料均勻混合，通過自然養(yǎng)護(hù)使內(nèi)部形成了大量微小氣孔并存在相對強(qiáng)度的新型混凝土。隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，使建筑物高度、跨度的大數(shù)據(jù)不斷更新，因此選取的建筑材料的重量引起了人們的重視。具備重量輕、密度小、保溫隔熱等優(yōu)良特性的泡沫混凝土成為了建筑行業(yè)中首選的建筑材料，成為了其中一種可以代替粘土磚材料。1.2泡沫混凝土的結(jié)構(gòu)特征通過觀察泡沫混凝土的剖面可以發(fā)現(xiàn)泡沫混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)中存在大量的微小氣泡和微孔，這些氣孔是由于向膠凝材料中加入發(fā)泡劑產(chǎn)生的，并在水泥硬化的過程中固定到混凝土內(nèi)部的。隨著泡沫混凝土密度的增加，孔隙率是逐漸減小的，孔隙不僅影響了泡沫混凝土的密度也改變了它的強(qiáng)度[1]，與此同時也提高了泡沫混凝土的保溫隔熱性能與抗凍融性能。1.3泡沫混凝土的特點(diǎn)1.3.1輕質(zhì)性泡沫混凝土的表觀密度較低，其干密度基本在200～700kg/m3，是普通混凝土干密度的10～20%[2]，人們?yōu)榱擞行У慕档徒ㄖ锏淖陨碇亓?，廣泛的在建筑物的墻體屋面材料中使用，減小了建筑物對地基的壓力，樓層高度得以增加，節(jié)約占地面積。1.3.2保溫隔熱相對普通混凝土而言，泡沫混凝土的一個獨(dú)特之處就是內(nèi)部存在著大量封閉的氣泡和微孔，這些孔隙內(nèi)含空氣，有效的降低了制品的導(dǎo)熱系數(shù)，提高了熱阻，保證了泡沫混凝土杰出的熱工性能，明顯提高了保溫隔熱的效果。1.3.3良好的吸音效果泡沫混凝土不論表面還是內(nèi)部結(jié)構(gòu)中都存在很多均勻、細(xì)小的氣孔，當(dāng)聲波傳入到氣孔時會引起氣孔中的空氣振動，使空氣分子相互摩擦做功并受到粘滯阻力，將部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能，進(jìn)而達(dá)到吸音的效果[3]。1.3.4優(yōu)越的抗震性由于墻體材料的重量占總建筑重量的70%，而泡沫混凝土的自身重量最大不超過1000kg/m3，大大降低了建筑物的重量，降低了地基荷載，增加了建筑物抗震性能[4]。1.3.5耐火、耐久性好泡沫混凝土所用原材料屬于無機(jī)材料，不易燃燒，因此具有較好的耐火性。又因泡沫混凝土中含有大量孔隙，有效的緩沖了酸鹽的腐蝕及抗凍融的性能。1.3.6養(yǎng)護(hù)、施工方便相比與加氣混凝，泡沫混凝土大多通過自然養(yǎng)護(hù)成型，而加氣混凝土必須采用蒸壓養(yǎng)護(hù)[5]，因此泡沫混凝土不僅能像加氣混凝土一樣生產(chǎn)墻板和輕質(zhì)砌塊，還能進(jìn)行現(xiàn)場澆筑，施工可行性提高，被人們廣泛使用。1.4泡沫混凝土的分類和用途1.4.1分類泡沫混凝土的種類繁多，分類方法更是不盡相同，以下是按照分類標(biāo)準(zhǔn)的不同進(jìn)行分類的，列舉其中的部分幾類，分別為：（1）根據(jù)膠凝材料的添加種類不同可分為，水泥泡沫混凝土、火山灰質(zhì)泡沫混凝土、石膏泡沫混凝土、菱鎂泡沫混凝土[6]。（2）按照泡沫混凝土中所用的填充物料的種類不同可以分為，礦渣泡沫混凝土、秸稈泡沫混凝土、粉煤灰泡沫混凝土等[7]。（3）按照泡沫混凝土的密度等級可以分為八個等級，300kg/m3、400kg/m3、500kg/m3、600kg/m3、700kg/m3、800kg/m3、900kg/m3、1000kg/m3。（4）按照泡沫混凝土的使用功能可以分為，保溫型泡沫混凝土、結(jié)構(gòu)型泡沫混凝土、保溫結(jié)構(gòu)型泡沫混凝土三種。（5）按照養(yǎng)護(hù)方式的不同常用的可以分為三種分別為，自然養(yǎng)護(hù)泡沫混凝土、蒸壓養(yǎng)護(hù)泡沫混凝土、蒸汽養(yǎng)護(hù)泡沫混凝土。（6）按照孔徑的不同可以分為三類分別為，大孔泡沫混凝土（大于3毫米）、中孔泡沫混凝土（1-3毫米）、微孔泡沫混凝土（小于1毫米）。此外，泡沫混凝土的應(yīng)用范圍也極為廣泛，如應(yīng)用在屋內(nèi)墻面、地面、地下采暖等制品的房建泡沫混凝土；應(yīng)用在假山、園林、水上等裝飾品材料的園林泡沫混凝土；應(yīng)用于工業(yè)管道、爐窯、化工濾質(zhì)等的工業(yè)泡沫混凝土，以及應(yīng)用與地下工程的地基修補(bǔ)、抗凍等特性的工程泡沫混凝土。1.4.2用途目前泡沫混凝土最廣泛的用途就是在建筑節(jié)能方面。再細(xì)致的劃分可將其分為兩類，一是制品類，二是現(xiàn)澆類。例如制品類的屋面保溫隔熱有泡沫色彩水泥瓦，現(xiàn)澆類的有現(xiàn)澆泡沫混凝土屋面保溫隔熱層。墻體保溫隔熱、墻面保溫隔熱、地面保溫隔熱這些也是如此。工程上的應(yīng)用雖然起步比建筑節(jié)能晚，但應(yīng)用量、應(yīng)用范圍上升的很快，是近年發(fā)展前景較好的領(lǐng)域[8]。例如地基工程、擋土墻等。園林建筑方面的應(yīng)用雖然還不是十分廣泛，但是發(fā)展勢頭可觀，是一個新興領(lǐng)域，像漂浮植物、漂浮假山、發(fā)泡仿木材料這些都是泡沫混凝土在園林建筑方面的應(yīng)用。1.5泡沫混凝土的研究現(xiàn)狀1.5.1國外研究現(xiàn)狀國外早在十九世紀(jì)三十年代就開始對泡沫混凝土的組成結(jié)構(gòu)、物理性能及應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行研究探索，隨著科技的不斷進(jìn)步歐美國家將泡沫混凝土的性能不斷的延伸，賦予了泡沫混凝土新的定義，使它在建筑材料領(lǐng)域有了全新的發(fā)展。2010年AhmadMujahidAhmadZaidi等人在《美國工程和應(yīng)用科學(xué)雜志》提出[9]，目前測量泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)方法是使用無側(cè)限抗壓測試。但無側(cè)限抗壓試驗(yàn)沒有真正抓住泡沫混凝土的性能,因此通過分析比較標(biāo)準(zhǔn)的抗壓試驗(yàn)和承壓抗壓試驗(yàn)后，得出利用準(zhǔn)靜態(tài)壓痕試驗(yàn)可以妥善的檢測出泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度。2016年奧克蘭理工大學(xué)的AliA.Sayadi等人在《建筑材料結(jié)構(gòu)》中發(fā)表了發(fā)泡聚苯乙烯顆粒的著火阻力、導(dǎo)熱系數(shù)和泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度[10]。以密度為800kg/m3的泡沫混凝土，0%的發(fā)泡聚苯乙烯體積設(shè)計(jì)為聚苯乙烯泡沫混凝土作為參考，得出每增加體積會顯著降低熱導(dǎo)率、火的耐力和混凝土的抗壓強(qiáng)度。2016年泰國帕納空皇家?guī)煼洞髮W(xué)的NattMakul等人在《清潔生產(chǎn)日報(bào)》中對輕質(zhì)泡沫混凝土的特性(LFC)進(jìn)行了探討[11]。將普通硅酸鹽水泥(OPC)與被焚燒甘蔗濾餅(ISF)按重量(wt%)為0%,5%,10%,15%,和20%，LFC密度為900、1000和1100kg/m3，進(jìn)行了水膠材料(OPC+ISF)比(W/B)0.5，進(jìn)行了研究。結(jié)果表明在功能性質(zhì)方面,隨著ISF的比例增加,混合物的導(dǎo)熱系數(shù)降低。然而,混合物中摻入10wt%ISF替代水泥LFC的強(qiáng)度最好。1.5.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀在我國泡沫混凝土在經(jīng)歷了政策法規(guī)和行業(yè)產(chǎn)業(yè)的深度調(diào)整后，現(xiàn)以進(jìn)入了快速轉(zhuǎn)型的重要時期。通過大家不懈的努力，將泡沫混凝土推向了多元化進(jìn)程，并創(chuàng)造出了新型泡沫混凝土制品。2011年西南科技大學(xué)的牛云輝等人研究了外加劑對泡沫混凝土的影響[12]，他們通過以P.O32.5水泥、Ⅲ級粉煤灰為原材料，探究了聚羧酸減水劑、速凝劑、PP纖維、穩(wěn)泡劑四種外加劑對泡沫混凝土的性能影響，并確定了它們的最佳摻量。有效解決泡沫混凝土現(xiàn)澆承重墻體時容易出現(xiàn)的塌模、開裂等問題。2012年西南科技大學(xué)的鄧均等人自制蛋白類發(fā)泡劑對聚乙烯醇纖維泡沫混凝土進(jìn)行了性能試驗(yàn)，制備出粉煤灰-水泥基泡沫混凝土。探究了不同長度、摻量的聚乙烯醇纖維對表觀密度為700～800kg/m3的泡沫混凝土吸水率、抗壓抗折強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度、收縮率的影響。結(jié)果表明,聚乙烯醇纖維有效地提高了泡沫混凝土的抗折強(qiáng)度,當(dāng)纖維長度為12mm、體積率為0.23%時,28d抗折強(qiáng)度增大了43.24%；纖維體積率0.08%時,纖維長度為6mm的泡沫混凝土抗壓抗折強(qiáng)度最高。煙建集團(tuán)混凝土分公司的武斌等人在濟(jì)南大學(xué)實(shí)驗(yàn)室通過采用普通硅酸鹽水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥、礦渣和粉煤灰等原材料,通過化學(xué)發(fā)泡方法制備高性能、環(huán)保、輕質(zhì)泡沫混凝土。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)普通硅酸鹽水泥:快硬硫鋁酸鹽水泥:礦渣:粉煤灰為5:2:2:1,水膠比為0.5時,可制得干密度為250～300kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)為0.056W/(m.K)輕質(zhì)泡沫混凝土。重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的楊長輝等人以堿礦渣水泥為膠凝材料、采用壓縮空氣發(fā)泡方式制備出一種新型泡沫混凝土,并對該泡沫混凝土基本性能進(jìn)行了研究[13]。結(jié)果表明:當(dāng)密度在250～600kg/m3,堿礦渣水泥泡沫混凝土導(dǎo)熱系數(shù)在0.070～0.139W/(m.K),齡期為28d時抗壓強(qiáng)度在0.6～3.5MPa。與普通水泥制備的泡沫混凝土相比,堿礦渣泡沫混凝土具有導(dǎo)熱系數(shù)相近、抗壓強(qiáng)度更高的特點(diǎn)。1.6泡沫混凝土存在的問題混凝土是廉價的建設(shè)材料，隨著基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，混凝土占據(jù)著越來越重要的位置。隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展，全球混凝土產(chǎn)業(yè)在2011年消耗了10億噸的天然骨料，生產(chǎn)1噸硅酸鹽水泥需要消耗大量的燃料以及電能，水泥熟料的生產(chǎn)量與其生產(chǎn)工程中釋放的二氧化碳的量幾乎是1比1，而二氧化碳又是使得全球變暖的罪魁禍?zhǔn)?，除此之外，水泥工業(yè)還向大氣中排放了很多污染物，隨著我國環(huán)境保護(hù)意識的加強(qiáng)，硅酸鹽水泥工業(yè)已被認(rèn)定為高污染、高耗能的產(chǎn)業(yè)。因此，水泥工藝的改革、尋找新的發(fā)展道路成為了混凝土的必經(jīng)之路。泡沫混凝土不但面臨工藝上的挑戰(zhàn)，技術(shù)上也不成熟。由于配比、施工方法和養(yǎng)護(hù)等方面的因素,使配制的泡沫混凝土特別在使用性能上往往使人大失所望,如干密度為800kg/m3～850kg/m3的泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度嚴(yán)重偏低,一般低于2.0MPa,有的甚至不足1.0MPa；由于外在因素，在泡沫混凝土硬化過程中會出現(xiàn)表面開裂的現(xiàn)象,使得空氣中的水分進(jìn)入到泡沫混凝土的內(nèi)部等這些都加大了探究泡沫混凝土潛在性能的難度。2原材料檢測普通的混凝土是由粗、細(xì)集料作為填充材料，水泥凈漿作為膠凝材料構(gòu)成的。而泡沫混凝土在此基礎(chǔ)上又進(jìn)行了更加細(xì)致的劃分，第一部分為最基礎(chǔ)的材料——膠凝材料，有水泥、水、發(fā)泡劑；第二部分為改善材料——填充材料，有粉煤灰、石膏、窯灰等；第三部分為彌補(bǔ)材料——外加劑，穩(wěn)泡劑、增稠劑、促凝劑等。泡沫混凝土的種類繁多，可根據(jù)不同的需求添加不同的摻和料以達(dá)到理想效果，本次試驗(yàn)選用水泥—粉煤灰型，原材料包括水泥、粉煤灰、石灰、發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑、水。2.1水泥我國是水泥生產(chǎn)大國，作為應(yīng)用最廣泛的水硬性膠凝材料，種類也成千上萬，可以按照不同的分類條件劃分成不同的種類。比如按照礦物組成可分為硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥以及少熟料或無熟料水泥；按用途和性能可分為通用水泥、專用水泥和特種水泥。不同種類的水泥摻入的熟料與混合材的品種也不同，因?yàn)楣杷猁}水泥及普通硅酸鹽水泥的熟料含量大，混合材摻入量小，相對于其他水泥漿體稠化快，澆注時有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，比較適合摻入到泡沫混凝土中。即使選擇在泡沫混凝土中摻入硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，但是由于泡沫混凝土特殊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使得應(yīng)用的水泥除了要符合國家的標(biāo)準(zhǔn)外，還需要適應(yīng)泡沫混凝土的生產(chǎn)需要，尤其是需要縮短凝結(jié)時間、增強(qiáng)強(qiáng)度要求，這些因素使得對水泥的要求有別于一般的泡沫混凝土。本次試驗(yàn)選用的是衡陽金雷水泥廠生產(chǎn)的P.O42.5的普通硅酸鹽水泥。2.1.1強(qiáng)度泡沫混凝土內(nèi)部存在著大量的氣孔，使得氣孔率非常高，而這些氣孔的存在大大降低了泡沫混凝土的強(qiáng)度，承重能力也大大減弱，為了克服這一缺點(diǎn)現(xiàn)階段最有效的解決措施就是盡量選用高強(qiáng)度的水泥。一般要求水泥的三天抗壓強(qiáng)度要高于國家標(biāo)準(zhǔn)的3～6MPa，表1為普通硅酸鹽水泥在不同強(qiáng)度等級及齡期下的強(qiáng)度，由此可以得出普通硅酸鹽水泥的抗壓強(qiáng)度應(yīng)至少大于42.5MPa。表1普通硅酸鹽水泥在不同強(qiáng)度等級及齡期下的強(qiáng)度強(qiáng)度等級抗壓強(qiáng)度(MPa)抗折強(qiáng)度(MPa)3d28d3d28d42.5≥17≥42.5≥3.5≥6.542.5R≥22≥4.052.5≥23≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥27≥5.02.1.2水泥細(xì)度本次試驗(yàn)選45μm篩進(jìn)行負(fù)壓篩析法對進(jìn)行了水泥細(xì)度的試驗(yàn)。試驗(yàn)前先將試驗(yàn)篩清洗干凈并擦干后，放入篩座上。然后用精確度為0.01g的電子天平稱10g待測水泥后放入篩中，蓋上篩蓋，開動負(fù)壓篩連續(xù)篩兩分鐘，期間可輕輕敲打篩蓋防止水泥粘在上面，試驗(yàn)結(jié)束后用天平稱量篩余物，試驗(yàn)結(jié)果見表二。計(jì)算公式如下：F=RS式中：F-RW-表2水泥細(xì)度水泥重量（g）篩余物重量（g）水泥細(xì)度（%）100.5水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度本試驗(yàn)采用不變水量方法。恒定水的用量為142.5ml，加入適量的水泥，將儀器調(diào)制自動攪拌。攪拌結(jié)束后，立刻將水泥凈漿放入置于玻璃板上的模具內(nèi)，用直邊刀輕拍高出試模的漿體，然后刮掉多余漿體。刮平后迅速將其挪動到維卡儀上，將試針對準(zhǔn)模具中心，使試桿固定在與凈漿表面接觸位置，然后擰開螺絲使試桿做自由落體，記錄標(biāo)尺的讀數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果見表3。計(jì)算公式如下：P=33.4-0.185S式中：P-標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，（%）S-試錐下沉深度，（mm）表3水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度下沉高度（mm）標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量（%）27282.1.4水泥凝結(jié)時間為了穩(wěn)固泡沫混凝土中的泡沫，使得水泥的凝結(jié)速度要快于一般情況，具體參數(shù)見表4。表4不同混凝土對不同水泥的凝結(jié)時間的規(guī)定初凝時間終凝時間硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥普通混凝土≤45min≤45min≥6.5h≥10h泡沫混凝土≥1h≥4h按照測定的水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的標(biāo)準(zhǔn)制備好凈漿，按照2.1.3的裝模步驟裝好后，放入濕氣養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)，30分鐘后進(jìn)行第一次測定，將換成初凝所用試針，測定方法與2.1.3的方法一致。快要達(dá)到初凝狀態(tài)時，每隔5分鐘進(jìn)行一次測試，當(dāng)試針據(jù)玻璃板4±1mm時，水泥達(dá)到初凝。完成初凝測試后，將模具小端朝下放置，繼續(xù)放入到養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)。快要達(dá)到終凝時每隔15min測定一次，當(dāng)試錐不能再試塊表面產(chǎn)生標(biāo)記時終凝完成。表5為此試驗(yàn)結(jié)果：表5水泥凝結(jié)時間初凝時間（min）終凝時間(min)1213192.2粉煤灰粉煤灰叫飛灰，是一種能在空氣中流動的細(xì)粉狀顆粒，是指煤爐排出的煙氣通過收塵裝置收集到的粉塵，是排放量最大的工業(yè)廢料。我國的粉煤灰的年產(chǎn)量居高不下，今年預(yù)計(jì)達(dá)到6.2億噸，巨量堆放的粉煤灰不僅污染環(huán)境，而且造成資源浪費(fèi)。合理的使用和推廣粉煤灰不僅節(jié)約土地和能源，還有利于改善環(huán)境。粉煤灰作為一種人工火山灰質(zhì)材料，在混凝土中作為礦物摻合料，代替了部分水泥作為膠凝材料，減少了水泥的摻量，降低了生產(chǎn)的成本。高速將煤粉噴入到溫度為1000～1500℃的燃燒爐中，使得煤粉燃燒，在高溫下煤粉將發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化，煤粉達(dá)到熔融狀態(tài)后在表面張力的作用下是煤粉顆粒的棱角收縮為球形，充分燃燒后會迅速移動到溫度較低的區(qū)域形成細(xì)小的顆粒物，稱為煤粉。煤粉與CO、CO2、SO2及水蒸氣發(fā)生二次反應(yīng)后在排除煙道的過程中被收塵裝置收集。圖1粉煤灰的產(chǎn)生過程2.2.1粉煤灰摻入混凝土的標(biāo)準(zhǔn)不同種類的混凝土對粉煤灰的等級、摻量有著不同的標(biāo)準(zhǔn)，本次實(shí)驗(yàn)選用的是Ⅱ級粉煤灰，此粉煤灰符合GB/T1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》和JGJ28-86《粉煤灰在混凝土和砂漿中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》：表6粉煤灰應(yīng)用范圍粉煤灰等級應(yīng)用范圍Ⅰ級粉煤灰后張預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)跨度小于6m的先張預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件Ⅱ級粉煤灰普通鋼筋混凝土和輕骨料鋼筋混凝土Ⅲ級粉煤灰無筋混凝土和砂漿普通混凝土中，粉煤灰取代水泥率不得超過表2中的范圍：表7粉煤灰取代水泥率混凝土等級普通硅酸鹽水泥（%）礦渣硅酸鹽水泥（%）C15以下15～2510～20C2010～1510C25～C3015～2010～15表8GB/T1596-2005粉煤灰質(zhì)量指標(biāo)分級粉煤灰等級細(xì)度（%）燒失量（%）需水量比（%）SO3含量（%）含水率（%）Ⅰ≤12≤5≤95≤3≤1Ⅱ≤20≤8≤105≤3≤1Ⅲ≤45≤15≤115≤3不規(guī)定2.2.2粉煤灰細(xì)度將待測的粉煤灰樣品置于溫度為105℃-110℃的干燥箱內(nèi)烘至恒重后冷卻至室溫。在電子天平上稱量10g待測粉煤灰，放入篩中，蓋上篩蓋，開動負(fù)壓篩連續(xù)篩三分鐘，期間可輕輕敲打篩蓋防止粉煤灰粘在上面，試驗(yàn)結(jié)束后用天平稱量篩余物，試驗(yàn)結(jié)果見表9。計(jì)算結(jié)果如下：F=G式中：F-45um方孔篩篩余，（%）G1G-稱取試樣的質(zhì)量，（g）表9粉煤灰細(xì)度測定數(shù)據(jù)粉煤灰重量（g）篩余物重量（g）粉煤灰細(xì)度（%）101．9192.2.3粉煤灰燒失量表10《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》規(guī)定了不同級別粉煤灰的燒失量。表10用于水泥和混凝土中的粉煤灰粉煤灰等級燒失量（%）Ⅰ≤5Ⅱ≤8Ⅲ≤15按四分法取樣，稱1g烘干后的粉煤灰放入烘干后的坩堝中，稱其質(zhì)量，一同放入950～1000℃的高溫爐中加熱至恒重后，取出冷卻至室溫后稱量其共同的質(zhì)量。計(jì)算公式如下：S=（G式中：S-粉煤灰燒失量，（%）G1-烘干前的總質(zhì)量，（gG2-烘干后的總質(zhì)量，（g經(jīng)計(jì)算，此次試驗(yàn)所用粉煤灰的燒失量為5.4%。2.3發(fā)泡劑泡沫混凝土的產(chǎn)生機(jī)理是由于水泥自身的膠凝作用使泡沫固定在水泥凈漿內(nèi)部。因此，泡沫是形成泡沫混凝土的一個重要指標(biāo)，也是生產(chǎn)泡沫混凝土的關(guān)鍵。而發(fā)泡劑的性能決定了泡沫的氣孔的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、尺寸、數(shù)量等各種技術(shù)特征。所以研究泡沫混凝土，就要從發(fā)泡劑開始。通俗講發(fā)泡劑就是能與水在有空氣存在的條件下通過攪拌，產(chǎn)生大量泡沫的一類物質(zhì)。例如離子表面活性劑、非離子表面活性劑等。本次試驗(yàn)根據(jù)表11泡沫混凝土對泡沫劑制成泡沫的要求分別對十二烷基硫酸鈉和a-烯基磺酸鈉（AOS液）的性能進(jìn)行了檢測：表11泡沫劑制成泡沫要求技術(shù)指標(biāo)技術(shù)要求發(fā)泡倍數(shù)>201h沉降距≤10mm1h泌水量≤80ml2.3.1發(fā)泡倍數(shù)發(fā)泡倍數(shù)的測定方法是將制成泡沫注滿容積為250ml，直徑為60mm的無底玻璃桶內(nèi)，兩端刮平，稱其質(zhì)量。具體參數(shù)見表12、13中的不同配合的發(fā)泡劑與水的摻量，并得出了結(jié)論。（1）發(fā)泡倍數(shù)M可按下式計(jì)算：…………………(6)式中：M-G表12AOS液不同配比的發(fā)泡倍數(shù)發(fā)泡劑與水的配比1：301：351：401：451：50發(fā)泡倍數(shù)2538273425表13十二烷基硫酸鈉不同配比的發(fā)泡倍數(shù)發(fā)泡劑與水的配比1：301：351：401：451：50發(fā)泡倍數(shù)2217201814通過發(fā)泡倍數(shù)的測定可知a-烯基磺酸鈉（AOS液）與水的比例為1：35時發(fā)泡倍數(shù)最大為38；十二烷基硫酸鈉取發(fā)泡劑與水的配比為1：30時發(fā)泡倍數(shù)最大為22。2.3.2泡沫密度表14泡沫質(zhì)量1：35a-烯基磺酸鈉（AOS液）1：30十二烷基硫酸鈉泡沫質(zhì)量（g）6.5511．36泡沫密度根據(jù)下列公式計(jì)算：………………(7)式中：ρmmv表15泡沫密度1：35a-烯基磺酸鈉（AOS液）1：30十二烷基硫酸鈉泡沫密度26.22kg/m345.44kg/m32.3.3沉降距與泌水量將制好的泡沫在30秒內(nèi)裝滿圖1中的容器中，將浮標(biāo)輕輕放置在泡沫上，1h后開啟下端的水龍頭，稱量流出的液體質(zhì)量。沉降距為浮標(biāo)下降的距離。圖1泡沫沉降距與泌水量的測量儀器泡沫1h泌水率按公式計(jì)算:…………………(8)式中：—泡沫1h泌水率，（%），（g）—泡沫密度，(g/ml)，（ml）圖16沉降距和泌水率沉降距（mm）泌水率（%）a-烯基磺酸鈉（AOS液）987十二烷基硫酸鈉14111綜合上述數(shù)據(jù)本次試驗(yàn)選取a-烯基磺酸鈉（AOS液）為此次發(fā)泡劑。2.4穩(wěn)泡劑泡沫的穩(wěn)定性就是指泡沫能夠長時間存在而不破裂，泡沫的穩(wěn)定性越高，泡沫混凝土的成型效果越好，如果泡沫消失的時間過快，還沒使泡沫混凝土凝結(jié)，就會出現(xiàn)塌模的現(xiàn)象。穩(wěn)泡劑的加入就是降低泡沫的消泡速率。通過試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)泡劑加入穩(wěn)泡劑后，發(fā)泡倍數(shù)明顯降低，但延長了泡沫的消泡時間，綜合以上因素選擇最優(yōu)的摻入量對發(fā)泡劑的使用起到了積極的作用。本次試驗(yàn)選用的穩(wěn)泡劑是聚乙烯醇，摻入量為6.5%。2.5石灰此次試驗(yàn)選用的生石灰。生石灰消化時放出的熱量有利于泡沫混凝土早期強(qiáng)度及質(zhì)量的提高。它的技術(shù)性質(zhì)應(yīng)符合《硅酸鹽建筑制品用生石灰》(JC/T621-2009)合格品要求。隨著石灰摻量提高,泡沫混凝土強(qiáng)度也隨之增加,但石灰的最佳摻量區(qū)域在5～15%之間。選用的石灰密度為1200kg/m3。2.6水在發(fā)泡混凝土的制備過程中,對水是有一定要求的。例如,水中雜質(zhì)不能太多,否則直接影響發(fā)泡劑發(fā)泡效率,而本試驗(yàn)中均采用自來水。3泡沫混凝土配合比設(shè)計(jì)的方法和內(nèi)容3.1泡沫混凝土配合比設(shè)計(jì)的原則JG/T266-2011《泡沫混凝土砌塊》中規(guī)定了泡沫混凝土的各項(xiàng)性能指標(biāo)，如允許的尺寸偏差、干密度、抗壓強(qiáng)度的規(guī)定如下表：3.1.1尺寸偏差表17尺寸允許偏差應(yīng)符合表的規(guī)定項(xiàng)目名稱指標(biāo)長度(mm)±4寬度(mm)±2高度(mm)±23.1.2密度等級分類及要求按切塊的干表觀密度分為A03、A04、A05、A06、A07、A08、A09、A10八個等級。對應(yīng)的干密度值見表18，允許有+5%的誤差。表18泡沫混凝土干密度分類密度等級A03A04A05A06A07A08A09A10干表觀密度≤3004005006007008009001000由表18可知，欲制備A07級的泡沫混凝土砌塊，算上最大誤差，則其干密度不應(yīng)超過735kg/m3，范圍在630kg/m3.1.3強(qiáng)度等級分類及要求砌塊抗壓強(qiáng)度可分為八個等級，C0.3、C0.5、C1、C2、C3、C4、C5、C7.5，表19為JG/T266-2011泡沫混凝土，對比表20不同干密度等級對應(yīng)的泡沫混凝土強(qiáng)度范圍可知，A07級的泡沫混凝土的強(qiáng)度范圍在1.2～2.0，由此可以推出本次試驗(yàn)的泡沫混凝土的強(qiáng)度等級為C1～C2之間。表19泡沫混凝土強(qiáng)度等級強(qiáng)度等級C0.3C0.5C1C2C3C4C5C7.5強(qiáng)度每組平均值0.300.501.002.003.004.005.007.50單塊最小值0.2250.4250.5501.7002.5503.4004.2506.375表20不同干密度等級對應(yīng)的泡沫混凝土強(qiáng)度范圍干密度等級強(qiáng)度范圍（MPa）A030.3～0.7A040.5～1.0A050.8～1.2A061.0～1.5A071.2～2.0A081.8～3.0A092.5～4.0A103.5～5.0在制備混凝土?xí)r，強(qiáng)度是其考慮的首要因素。由于混凝土的強(qiáng)度容易受到外因素的影響，所以在設(shè)計(jì)泡沫混凝土配合比時，應(yīng)計(jì)算上標(biāo)準(zhǔn)差σ，保證實(shí)際配制的混凝土強(qiáng)度高出設(shè)計(jì)時的計(jì)算強(qiáng)度。3.2泡沫混凝土配合比設(shè)計(jì)方法本次試驗(yàn)的泡沫混凝土設(shè)計(jì)體系為水泥—粉煤灰—石灰，具體的配合比設(shè)計(jì)步驟如下：1、先確定泡沫混凝土的干密度，然后計(jì)算出水泥、粉煤灰、石灰的總用量。2、通過水泥、粉煤灰石灰的總用量，確定水料比，確定試驗(yàn)的用水量。3、按照干物料總量及用水量，確定料漿總體積。4、通過料漿的總體積確定泡沫液體積。5、按照泡沫液的體積及實(shí)測的泡沫密度，確定泡沫劑的用量。在確定泡沫混凝土中個原材料的配合比時，應(yīng)考慮到它們的增大或減小會不會對泡沫混凝土的和易性和穩(wěn)定性造成不良的影響，影它們的早期強(qiáng)度，因此得當(dāng)?shù)母淖冇昧浚彩谴偈乖囼?yàn)成功的基本因素。本次試驗(yàn)中的膠凝材料是水泥和粉煤灰，因此應(yīng)注意這兩者摻量的增大或減小對試驗(yàn)結(jié)果的影響。3.2.1配合比計(jì)算方法本次試驗(yàn)采用的表觀密度法，欲制備密度等級為700kg/m3，水料比為0.4的泡沫混凝土。水泥—粉煤灰—石灰體系的泡沫混凝土配合比計(jì)算關(guān)系式為：………(9)……………………(10)…………………(11)………………(12)……………………(13)…………………(14)式中：ρg-泡沫混凝土設(shè)計(jì)的干密度—質(zhì)量系數(shù)，普通硅酸鹽水泥取1.2，鋁酸鹽水泥取1.4—泡沫混凝土的水泥用量,（kg/m3）—泡沫混凝土粉煤灰用量,（kg/m3）—泡沫混凝土石灰用量,（kg/m3）—泡沫混凝土基本用水量,（kg/m3）—基本水料比—水泥密度,（取3100kg/m3）—粉煤灰密度,（取2600kg/m3）—石灰密度,（取1200kg/m3）—水的密度,（取1000kg/m3）—富余系數(shù)，通常大于1，一般情況下取1.1～1.3—實(shí)測泡沫密度，（kg/m3）—泡沫混凝土的泡沫質(zhì)量，（kg）此次試驗(yàn)要制備干密度為700kg/m3的試塊，1m3泡沫混凝土硅酸鹽水泥、粉煤灰、石灰的總質(zhì)量為：，其中，質(zhì)量系數(shù)取1.2。泡沫量的計(jì)算，選取一個計(jì)算實(shí)例，假設(shè)粉煤灰占10%，則粉煤灰的質(zhì)量為583.33×10%=58.33g，石灰占5%，則石灰的質(zhì)量為583.33×5%=29.17g，水泥占85%，則水泥的質(zhì)量為583.33×85%=495.83g，水料比為0.4，則用水量為583.33×0.4=233.33g。凈漿總體積和泡沫添加量的計(jì)算如下：在分別將水泥、粉煤灰、石灰、用水量、需要的泡沫質(zhì)量都擴(kuò)大1.5倍后，就是此配合比下的各物料的摻量。3.3配合比試驗(yàn)方案此次試驗(yàn)采用多因素配合比設(shè)計(jì)，采用正交表設(shè)計(jì)試驗(yàn)，進(jìn)行抗壓、抗折強(qiáng)度，干密度，吸水率的測試，找出最佳的泡沫混凝土配合比。此次試驗(yàn)改變粉煤灰、石灰、發(fā)泡劑的摻量，具體摻量如下：表21改變的變量及變量摻量水平因素粉煤灰摻量（A）石灰摻量（B）發(fā)泡劑摻量（C）10%0%1%210%5%2%320%10%1.5%3.3.1正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)?zāi)芡ㄟ^少量的代表性很強(qiáng)數(shù)據(jù)分析出每個因素對試驗(yàn)影響的主次及影響規(guī)律，確定最佳的配合比設(shè)計(jì)。此次試驗(yàn)是以改變粉煤灰摻量、石灰摻量、發(fā)泡劑摻量設(shè)計(jì)的三因素三水平的正交試驗(yàn)表，見表22。表22正交試驗(yàn)表試塊編號水料比粉煤灰石灰發(fā)泡劑水泥穩(wěn)泡劑10.40%0%1%100%6.5%20.40%5%2%95%6.5%30.40%10%1.5%90%6.5%40.410%0%2%90%6.5%50.410%5%1.5%85%6.5%續(xù)表2260.410%10%1%80%6.5%70.420%0%1.5%80%6.5%80.420%5%1%75%6.5%90.420%10%2%70%6.5%本次試驗(yàn)的目的是想根據(jù)正交試驗(yàn)，通過改變粉煤灰摻量、石灰摻量、發(fā)泡劑摻量這三個因素找出它們對泡沫混凝土干密度、吸水率、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度的影響規(guī)律，通過極差分析計(jì)算出這三個因素對泡沫混凝土的影響主次順序，最后找出最佳的泡沫混凝土配合比。4泡沫混凝土制備及性能檢測4.1泡沫混凝土的制備當(dāng)下，有兩種泡沫混凝土的制備方法：一是先將泡沫制備好，再摻入到砂漿中進(jìn)行攪成型，這稱之為預(yù)制泡沫混合法。二是將水泥砂漿和發(fā)泡劑一起預(yù)制澆筑，再將胚體靜停發(fā)泡，這稱為混合攪拌法。本次試驗(yàn)采用預(yù)制泡沫混合法，實(shí)驗(yàn)步驟如下：1、按照配合比算出的水泥、粉煤灰、石灰的重量進(jìn)行稱量，加入到凈漿攪拌機(jī)中干拌混合，之后加入稱好的水混合攪拌。2、稱量出所需的發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑和發(fā)泡所需的水，先將穩(wěn)泡劑攪拌均勻，再將發(fā)泡劑和余下的水倒入凈漿攪拌機(jī)中進(jìn)行快速攪拌5分鐘。3、將攪拌好的泡沫倒入水泥凈漿中進(jìn)行快速攪拌1分鐘。4、將攪拌好的泡沫混凝土倒入40mm×40mm×160mm三聯(lián)模中進(jìn)行裝模成型。泡沫混凝土制備要嚴(yán)謹(jǐn)，盡可能的減小在原材料及試劑的稱取、料漿的攪拌等工藝流程的誤差，對試驗(yàn)的成功性起到了良好的推動作用，試塊成型后的養(yǎng)護(hù)也是至關(guān)重要的。泡沫混凝土的簡單制備流程圖及養(yǎng)護(hù)工藝如下所示：圖2泡沫混凝土制備流程圖4.2泡沫混凝土的性能測試泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度、干密度和吸水率試驗(yàn)測定參照J(rèn)C/T1062-2007《泡沫混凝土砌塊》和GB/T11969-2008《蒸壓加氣混凝土性能試驗(yàn)方法》進(jìn)行。4.2.1干密度實(shí)驗(yàn)1、試驗(yàn)儀器：直尺精確值為1mm、電子天平，精確值為0.1g。2、試驗(yàn)步驟：取待測試塊，每個試塊分別測量三次，量出待測試塊的長、寬、高的尺寸，取三次測量的平均值，精確至1mm，并計(jì)算出每塊試塊的體積V。將測量好的試塊放入干燥箱內(nèi)，在60±5℃下放置24小時，然后在80±5℃下放置24小時，再在105±5℃下烘至恒質(zhì)，稱出其質(zhì)量m0。3、計(jì)算公式如下：（15）式中：4.2.2吸水率實(shí)驗(yàn)1、試驗(yàn)儀器：電子天平，精確值為0.1g、101-1電熱鼓風(fēng)干燥箱2、試驗(yàn)步驟：將待測試塊放入干燥箱內(nèi)，在60±5℃下放置24小時，然后在80±5℃下放置干密度24小時，再在105±5℃下烘至恒重，稱其質(zhì)量M0。等試塊冷卻至室溫，將其放入水溫在20℃左右的恒溫水槽內(nèi)，然后加水至試塊的高度的三分之一，保持24小時，再加水至試塊高度的三分之二，保持24小時，再加水高出試塊的30mm，保持24小時。然后將試塊從水中取出，擦干其表面水分，稱量每塊試塊的重量M，精確至1g。3、計(jì)算公式如下：（16）式中：4.2.3抗壓抗折實(shí)驗(yàn)1、試驗(yàn)儀器：TYE-10C型抗折抗壓試驗(yàn)機(jī)2、實(shí)驗(yàn)步驟:選取試塊受壓面,測量并計(jì)算受壓面積(精確至lmm),調(diào)整模具擺放位置，使其擺放到儀器正中間，采用TYE-10C型抗折抗壓試驗(yàn)機(jī)測定抗壓、抗折強(qiáng)度。3、計(jì)算公式如下：（1）抗壓強(qiáng)度計(jì)算公式:（17）式中：-試塊破壞載荷，（KN）（2）、抗折強(qiáng)度計(jì)算公式：（18）式中：圖3TYE-10C型抗折抗壓試驗(yàn)機(jī)圖4101-1電熱鼓風(fēng)干燥箱4.3數(shù)據(jù)處理及分析表23泡沫混凝土正交試驗(yàn)結(jié)果試樣編號干密度(kg/m3)(X)吸水率(%)(Y)28天抗壓強(qiáng)度（MPa）(Z)28天抗折強(qiáng)度(MPa)(P)18752727376467617.03.92.4571716.04.51.9687317.94.03.0784888968217.04.0極差分析采用極差分析法可以找出不同粉煤灰摻量、石灰摻量、發(fā)泡劑摻量對泡沫混凝土性能的影響。試樣編號1、2、3的體現(xiàn)A1對泡沫混凝土的影響，試樣編號為1、4、7的體現(xiàn)B1對泡沫混凝土的影響，試樣編號為1、6、8的體現(xiàn)的體現(xiàn)C1對泡沫混凝土的影響。因此，可以得到如下計(jì)算方法：A1對應(yīng)的所有指標(biāo)之和為：KA1=X1+X2+X3=2363B1對應(yīng)的所有指標(biāo)之和為：KB1=X1+X4+X7=2266C1對應(yīng)的所有指標(biāo)之和為：KC1=X1+y6+y8=2406其他六組指標(biāo)之和也按照上述方法計(jì)算，可以得出粉煤灰（A）、石灰（B）、發(fā)泡劑（C）三水平三因素的K1、K2、K3的值。極差值R為Ki（i=1，2，3）的最大值與最小值之差的平均值，各變量的Ki值的和相等，都等于指標(biāo)的總和7035。將抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和吸水率按照干密度的計(jì)算方法計(jì)算，將得出的數(shù)值填入表24中，可得到極差分析表。表24極差分析表序號A粉煤灰B石灰C發(fā)泡劑干密度kg/m3吸水率%抗壓強(qiáng)度抗折強(qiáng)度1001875205272730101.5764100267617.03.92.451051.571716.04.51.9續(xù)表2461010187317.94.03.072001.584820518892010268217.04.02.4干K12363239326307035密K2226623262085度K3240623162320R46.625.6181.6抗K112.611.611.124.6壓K211.311.412.4強(qiáng)K310.711.611.1度R0.630.070.43吸K148.550.351.1151.3水K248.750.150.9率K354.150.949.3R1.870.270.6抗K18.29.310.523.7折K強(qiáng)K度R4.3.2極差分析的因素與指標(biāo)關(guān)系圖分別從泡沫混凝土的干密度、抗壓強(qiáng)度、吸水率、抗折強(qiáng)度方面分析，將它們干密度、抗壓強(qiáng)度、吸水率、抗折強(qiáng)度的K1、K2、K3取平均值，得到的平均值如下表：表25干密度的K1、K2、K3均值表K的均值KiABCK1787797876K2755775695K3802772773表26抗壓強(qiáng)度的K1、K2、K3均值表K的均值KiABCKKK表27吸水率的K1、K2、K3均值表K的均值KiABC續(xù)表27K116.217.016.8K216.217.016.7K318.016.417.0表28抗折強(qiáng)度的K1、K2、K3均值表K的均值KiABCKKK圖5干密度的K1、K2、K3均值圖圖6抗壓強(qiáng)度的K1、K2、K3均值圖圖7吸水率的K1、K2、K3均值圖圖8抗折強(qiáng)度的K1、K2、K3均值圖A因素（粉煤灰摻量）、B因素（石灰摻量）、C因素（發(fā)泡劑摻量）對泡沫混凝土的性能影響：1、A因素（粉煤灰摻量）由圖5可知隨著KA（粉煤灰摻量）的增大，干密度出現(xiàn)小幅上下波動。但是本次試驗(yàn)事先預(yù)設(shè)了泡沫混凝土的干密度，因此干密度既不是越大越好也不是越小越好，而是越接近700kg/m3越好；由圖6的KA可知，粉煤灰摻量為0%的時候抗壓強(qiáng)度最大，伴著粉煤灰摻量的增加抗壓強(qiáng)度逐漸降低；隨著圖7中KA的增大，吸水率在逐漸升高；由于圖8中KA的增大，抗折強(qiáng)度先減小后增大。2、B因素（石灰摻量）由圖5中的KB（石灰摻量）可知，干密度幾乎不受KB影響；由圖6的KB可，隨著KB的增加，泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度先減小后增大；由圖7的KB可知它的增加使得泡沫混凝土的吸水率逐漸降低；由圖8的KB可知隨著它的增加，泡沫混凝土抗折強(qiáng)度先減小后增大。3、C因素（發(fā)泡劑摻量）由圖5、圖6、圖7、圖8的KC（發(fā)泡劑摻量）可知，隨著KC的增加，泡沫混凝土的干密度、吸水率、抗折強(qiáng)度都是先減小后增加，抗壓強(qiáng)度先增大后減小。以圖6，28天抗壓強(qiáng)度為例，比較KA、KB、KC三個因素的大小，得到最優(yōu)水平組合為A1B2C2或A1B3C2。因?yàn)锳因素中KA1的抗壓強(qiáng)度值最高，B因素中KB1與KB3的的抗壓強(qiáng)度值相等，因此B1、B3都可。C因素中KC2的抗壓強(qiáng)度值最高。但這A1B1C2和A1B3C2兩組數(shù)值都沒有出現(xiàn)在本次正交試驗(yàn)中，更加體現(xiàn)了正交實(shí)驗(yàn)的特色。4.3.3確定優(yōu)水平和最優(yōu)組合以干密度為例，如果A因素對干密度沒有影響，那么KA1、KA2、KA3的數(shù)值應(yīng)該相等，但從圖中可以看出，其數(shù)值并不相等，說明A因素的不同摻量對干密度是有影響的[14]。由于干密度在試驗(yàn)前已經(jīng)預(yù)先決定了，因此最接近預(yù)定數(shù)值的摻量，就是干密度的最優(yōu)值。即A2B3C2，粉煤灰摻量10%，石灰摻量10%，發(fā)泡劑摻量2%。抗壓強(qiáng)度也進(jìn)行上述分析，因?yàn)榭箟簭?qiáng)度值越大越好，因此KA1>KA2>KA3，因此在A因素中KA1的抗壓強(qiáng)度最好，因此選擇KA1為A因素中的最優(yōu)值。同理可得到B因素中抗壓強(qiáng)度的最優(yōu)值是KB1或KB3，C因素中抗壓強(qiáng)度的最優(yōu)值是C2。因此抗壓強(qiáng)度的最優(yōu)配比為A1B1C2或A1B3C2，即粉煤灰摻量為0%，石灰摻量為0%或10%，發(fā)泡劑摻量為2%。在分析吸水率時，由于吸水率越低對泡沫混凝土越好，因此可以從圖中看出吸水率最優(yōu)的配比為A3B1C3或A3B2C3，即粉煤灰摻量為20%，石灰摻量為0%或5%，發(fā)泡劑摻量為1.5%。分析抗折強(qiáng)度時與分析抗壓強(qiáng)度的原理一致，抗折強(qiáng)度越高越好，因此抗折強(qiáng)度最優(yōu)的配比為A1B1C1或A3B1C1，即粉煤灰摻量為0%或20%，石灰摻量為0%，發(fā)泡劑摻量為1%。4.3.4確定因素的主次順序極差R的大小可以反映出粉煤灰摻量、石灰摻量及發(fā)泡劑摻量中對試驗(yàn)指標(biāo)的影響誰大誰小[15]。以28天抗壓強(qiáng)度為例，表中R值的的順序?yàn)镽A>RC>RB，即因素的主次順序?yàn)锳>C>B，因此對28天抗壓強(qiáng)度影響最大的是粉煤灰，其次是發(fā)泡劑，最后是石灰。由圖6可以看出，A因素粉煤灰和C因素發(fā)泡劑對28天抗壓強(qiáng)度值的影響較大。隨著粉煤灰的增加，28天抗壓強(qiáng)度有著明顯的降低，原因是粉煤灰會發(fā)生二次水化，在水化過程中，抗壓強(qiáng)度會明顯下降。干密度、吸水率、抗折強(qiáng)度也按照上述方法分析，根據(jù)極差R可以確定各個因素對泡沫混凝土相應(yīng)性能影響的主次順序：干密度：RC>RA>RB吸水率：RA>RC>RB抗折強(qiáng)度：RC>RB>RA抗壓強(qiáng)度：RA>RC>RB因此，粉煤灰摻量（A）、石灰摻量（B）、發(fā)泡劑摻量（C）三個因素的影響順序?yàn)椋焊擅芏龋篊>A>B吸水率：A>C>B抗折強(qiáng)度：C>B>A抗壓強(qiáng)度：A>C>B4.4最佳配合比的確定檢測的泡沫混凝土性能的不同，得出的各個因素影響性能的順序主次的結(jié)果也不同，因此我們需要通過綜合各個因素更深層的分析得到試驗(yàn)的最佳配合比。進(jìn)行多指標(biāo)綜合平衡時，可參照以下原則進(jìn)行[16]：1、某個因素既是一個試驗(yàn)水平的主要因素又是另一個水平的次要因素時，那么應(yīng)選取作為主要因素時的優(yōu)水平為該因素的水平。2、當(dāng)確定了某個各試驗(yàn)指標(biāo)相對比較重要時，那么應(yīng)當(dāng)首先確定該指標(biāo)，然后再選擇因素水平。3、因素相對應(yīng)的各試驗(yàn)水平差別不是很明顯時，可依據(jù)具體的或是實(shí)際條件選取合適的水平，力求達(dá)到既經(jīng)濟(jì)節(jié)約又環(huán)保。根據(jù)上述分析可知，28天抗壓強(qiáng)度與吸水率的因素影響主次順序都是A>C>B，由此可以推出粉煤灰和發(fā)泡劑對混凝土性能的影響較大，石灰的影響性較小。在確定最佳配合比時，應(yīng)想考慮這兩個因素。由28天抗壓強(qiáng)度圖可知KA1、KC2在A因素、C因素中的抗壓強(qiáng)度最大，其中KA1達(dá)到最大值，KC2也接近最大值，并且KC2的干密度最接近700kg/m3，KA1、KC2的吸水率是其同因素中最低的，綜合以上原因，再考慮到應(yīng)盡可能的制備出高強(qiáng)度的泡沫混凝土，因此選擇KA1粉煤灰的摻量為0%，KC2發(fā)泡劑的摻量為2%。B因素（石灰）為次要影響因素，綜合干密度、抗壓強(qiáng)度、吸水率、抗折強(qiáng)度的均值圖可以確定KB3為最佳配合比的摻量，因?yàn)楫?dāng)石灰摻量為10%（KB3）時抗壓強(qiáng)度最高，吸水率最低，干密度最接近700kg/m3，抗折強(qiáng)度居中，這些條件使得石灰的摻量為10%，成為了石灰摻入量的最佳摻量。綜上粉煤灰摻量為0%，石灰摻量為10%，發(fā)泡劑摻量為2%為干密度A07級的最佳配合比。5總結(jié)與存在問題5.1總結(jié)泡沫混凝土的獨(dú)特之處就是它的“泡沫”，因此在試驗(yàn)前預(yù)先選取了十二烷基硫酸鈉和a-烯基磺酸鈉（AOS液）這兩種發(fā)泡劑，通過對其性能的檢測最后決定使用a-烯基磺酸鈉（AOS液）作為此次的發(fā)泡劑，發(fā)泡倍數(shù)為38，泡沫密度為26kg/m3。本次試驗(yàn)用到的其他原材料有，金雷水泥廠生產(chǎn)的P.O42.5的普通硅酸鹽水泥，Ⅱ級粉煤灰，穩(wěn)泡劑聚乙烯醇和水，通過檢測它們都符合標(biāo)準(zhǔn)。本文取粉煤灰摻量0%、10%、20%，石灰摻量0%、5%、10%，發(fā)泡劑摻量1%，1.5%、2%，進(jìn)行了三水平三因素的正交法對泡沫混凝土的干密度、吸水率、抗壓抗折強(qiáng)度進(jìn)行了分析。得出，影響干密度的主次順序?yàn)椋喊l(fā)泡劑>粉煤灰>石灰；影響吸水率的主次順序?yàn)椋悍勖夯?gt;發(fā)泡劑>石灰；影響28天抗壓強(qiáng)度的主次順序?yàn)椋悍勖夯?gt;發(fā)泡劑>石灰；影響28天抗折