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摘要:煤矸石的摻量對泡沫混凝土的性能影響很大，但是在不同的煤矸石摻量和不同養護方法下更體現了相異的特性，主要通過三種養護方法下不同煤矸石摻量試件的抗折強度和抗壓強度和體現出的不同規律，討論了其原因，總結了養護方法及煤矸石摻量對煤矸石泡沫混凝土強度的影響。

關鍵詞:煤矸石;泡沫混凝土;養護方法;抗壓強度

泡沫混凝土具有質輕、保溫、抗震性能好可減少噪聲以及調節室內濕度的優點，目前已經在建筑中廣泛應用［1］。一般的泡沫混凝土多用早強型高標號水泥作為膠凝材料，也有加入少量的粉煤灰、礦渣等礦物摻合料的［2］。我們在試驗中加入了粉磨后的煤矸石，摻入煤矸石之后，泡沫混凝土的工作性和力學性能與水泥泡沫混凝土相比不會出現明顯的降低，甚至還有不同程度的優化，那么泡沫混凝土生產中加入煤矸石，當然是求之不得的好事，既能降低成本又可以利費減排，與我國政策相順應。我們知道煤矸石摻量對泡沫混凝土的流動性、成型時的體積穩定性、凝結時間、強度等性能都有影響。在標準養護條件下，通過調整合適的煤矸石摻量，可以解決早期強度低，易破損的問題。為了減少養護時間，提高強度，考慮了更換養護條件，結果發現在不同養護條件下，煤矸石摻量對泡沫混凝土強度的影響也是不同的。

1實驗部分

1．1原材料

水泥:重慶法拉基水泥廠P．O．5R硅酸鹽水泥，其化學成分及性能見表1，表2。煤矸石:重慶中梁山煤礦的煤矸石，破碎后，7℃煅燒2h，磨細制得比表面積為．6m2/kg的活性煤矸石粉，其化學成分見表2．石灰:重慶歌樂山山洞所產生石灰，磨細后使用。其有效CaO質量分數81．45%。石膏:普通建筑石膏，四川眉山產，規格1目，CaSO4質量分數大于8%，執行國家標準GB6—88。泡沫劑:合成泡沫劑，發泡倍數20左右，泡沫穩定性好，不出現泌水現象。減水劑:FDN高效減水劑，摻量1．0%時，減水率為14%。

1．2試樣制備

按照所定的B04級泡沫混凝土的配合比見表3，稱取原材料，先加入攪拌機混合均勻，再加入水(減水劑用水稀釋后，與水一并加入)，同時用高速攪拌機制泡，將制成的泡加入漿體內，至攪拌均勻即可，攪拌時間不宜過長，會造成泡沫的損失。注模后在自然狀態下放置h，然后拆模，再進行不同的養護。本文中所指的齡期均從成型之日起算，不是從養護之日起算的。試件規格為1mm×mm×mm。本次試驗主要運用三種養護方法:1)標準養護，溫度(20±3)℃，相對濕度0%;2)低溫蒸汽養護，升溫5h，在125℃，0．12MPa氣壓下恒定2h，再自然降溫，然后再標準養護;3)℃溫養，將試件密封，放入℃的水浴箱中養護。

1．3性能測試

抗折強度和抗壓強度按照《泡沫混凝土標準》進行，在達到齡期后，把所測試的試件從養護條件下拿出，放置在25℃，相對濕度(±3)%的環境中24h，然后再進行相關的測試。

2試驗結果與分析

2．1標準養護

標準養護下，試件的強度結果見表4。從表4中可以看出，在標準養護條件下，B04煤矸石泡沫混凝土的最大抗折強度是C∶CG為2．5∶1的一組，最大值為0．MPa，最小的是C∶CG為1∶5的一組，最小值為0．MPa;最大抗壓強度為C∶CG為2．5∶1的一組，最大值為1．64MPa，最小的是C∶CG為5∶1的一組，最小值為1．35MPa。隨著煤矸石摻量的增加，泡沫混凝土3d的抗折強度逐漸降低，煤矸石的質量分數最大的一組，3d抗折強度只有0．20MPa。隨著養護齡期的增長，雖然各組試件的抗折強度也在不斷的提高，但是增長率并不相同，到28d時，C∶CG為2．5∶1的一組抗折強度最大達到0．MPa。這說明活化煤矸石的火山灰活性在早期并沒有發揮多大的作用［3］，因此煤矸石的質量分數越高抗折強度越低，但是隨著養護齡期的增長，活性煤矸石逐漸水化，同時也可以促進水泥的水化，從而試件的抗折強度也在增大。但是煤矸石的質量分數過高，則煤矸石未水化部分就越多，相對而言膠凝作用就少，抗折強度反而會降下來。隨著煤矸石摻量的增大，3d和7d的抗壓強度逐漸降低，C∶CG為1∶5的一組3d抗壓強度只有0．34MPa。隨著養護齡期的延長，到14d時已經表現出C∶CG為2．5∶1的一組強度最高，水泥的質量分數高的泡沫混凝土的強度增長的并不大，反而煤矸石的質量分數高的混凝土后期強度增長很大。這主要是由于煤矸石的火山灰活性在生石灰和石膏的激發下發展的比較慢，而且泡沫混凝土的孔隙率大，由許許多多的泡沫構成，其強度主要由凝膠材料的自身性能決定。但是也并不是膠凝材料水化的越完全，水化產物越多，強度越高，而是以一定量的未反應顆粒構成骨架，水化產物作為膠結料，包裹在未反應顆粒的表面并填充其孔隙構成混凝土整體，其強度和其他物理性能才最好［4］。

2．2低壓蒸汽養護

低壓蒸汽養護下，試件的強度結果見表5。從表5中可以看出，泡沫混凝土在低壓蒸汽養護條件下，抗折強度和抗壓強度都有不同程度的提高。各組試件的3d抗折強度已經超過0．MPa，3d抗壓強度超過了1．30MPa，養護齡期到達28d后，C∶CG為1∶5的一組抗折強度最大達到0．4MPa，此組的抗壓強度也最大為3．0MPa。在低壓蒸汽養護條件下，泡沫混凝土的強度增長趨勢與在標準養護下的截然相反，無論是3d還是28d齡期，隨著煤矸石量的增加抗折強度不斷增大，而且這五組試件28d抗折強度比3d的提高的都不太大，更甚者C∶CG為1∶5的一組28d抗折強度出現了比7d強度降低的現象，但是在此養護條件下的3d抗折強度已經超過了標準養護下28d的相應強度。在不同齡期，煤矸石泡沫混凝土的抗壓強度都是在隨著煤矸石摻量的增加而增大，而且各組的抗壓強度隨著養護齡期的延長，強度的增長并不太明顯，C∶CG為1∶5的一組，其抗壓強度與標準養護條件下的相比抗壓強度提高了近兩倍;而C∶CG為5∶1的一組強度最低1．3MPa，與標準養護條件下相比并沒有明顯的提高，僅僅提高了早期的強度而已。由此可見，壓強和溫度較高的情況下，煤矸石的火山灰反應比較快而且較徹底［5］，煤矸石的二次反應消耗了富集在水泥水化產物周圍的Ca(OH)2晶體，而且生成物附著在未反應的煤矸石顆粒上，界面結構更加致密，減少了硅酸鹽水泥中界面區間隙和氫氧化鈣富集對硬化漿體造成的不利影響［6］。可能由于蒸壓時試件出現了微裂縫，在以后的養護中在裂縫間隙出現了鈣礬石，鈣礬石的膨脹使得28d的強度反而有些降低［7］。

2．3℃溫養

℃溫養狀態下，試件的強度結果見表6。從表6中可以看出，試件在℃溫養狀態下，其抗折強度和抗壓強度都要比標準養護狀態下大，最大的抗折強度和抗壓強度分別為0．1MPa(C∶CG=1∶1)和3．01MPa(C∶CG=1∶5)，而且，3d的抗折強度和抗壓強度已經達到28d的%左右，7d的可以高達0%多。在℃溫養條件下，泡沫混凝土的抗折強度是先上升后下降，C∶CG為1∶1的最高，可達0．1MPa，盡管3d強度要較低壓蒸汽養護下要略低一些，但還是比標準養護下的高近1/2，28d的抗折強度與低壓蒸汽養護下的相近。而且3d到7d的增長率比7d到28d的增長率還要高。在℃溫養條件下，煤矸石泡沫混凝土的抗壓強度隨著煤矸石摻量的增加而增大，與低壓蒸汽養護條件下的規律近似，但3d和7d齡期時C∶CG為1∶5的一組強度并不比C∶CG為1∶2．5的高，反而要低一些。由此可見，煤矸石在℃狀態下，二次火山灰反應也是比較快比較充分的，雖然比不上低壓蒸汽養護但是也要比標準養護在早期強度方面有明顯的提高。

3結語

1)泡沫混凝土中用部分煤矸石替代水泥，不僅對泡沫混凝土的孔隙結構有優化作用，而且提高了物理機械性能，但替代量與所采用的養護方式主要與溫度有關。

2)煤矸石在℃或者更高的溫度下，火山灰二次反應的速度會加快，且反應的越充分，生成產物與偏高嶺土的水化產物相似。

3)在標準養護下時，C∶CG=2．5∶1的一組強度最高，在低壓蒸汽養護下時，C∶CG=1∶5強度最高，而在℃溫養時，C∶CG=1∶2．5的一組的強度最高。

4)提高養護溫度，對煤矸石泡沫混凝土的早期強度有明顯的提高，可以改善早期強度過低、易壞、養護周期長的不足。

作者：李月香 馬軍霞 李超剛 單位：河北工程技術學院 河北浚源工程勘察設計有限公司