陶粒隔墙板解决方案

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嘉兴基于装配式建筑的陶粒轻质隔墙板制备研究


[摘要]以陶粒为轻骨料、机制砂为细骨料,采用轻骨料混凝土技术制备装配式建筑用轻质隔墙板,对砂率、胶凝材料用量、掺和料种类和掺量等因素对工作性能、力学性能和密度的影响进行研究。结果表明,砂率和胶凝材料的增加有利于提高轻质隔墙板的工作性能和抗压强度,但同时也会增加隔墙板的密度; 粉煤灰和矿渣粉在轻质隔墙板中最佳掺量分别是 20% 和 30% ,2 种掺和料复掺后对抗压强度的提高作用更明显。
[关键词]装配式建筑; 陶粒; 轻质隔墙板; 机制砂; 工作性能; 抗压强度1 原材料及试验方法1) 原材料 水泥采用海螺 P·C 32. 5,机制砂采用粗砂,细度模数 3. 4,松散堆积密度 1 770kg /m3,紧密堆积密度 1 918kg /m3。陶粒的粒径 < 10mm,松散堆积密度 456kg /m3,紧密堆积密度 525kg /m3。
粉煤灰 采 用 市 售 产 品,技 术 指 标 满 足 GB /T1596—2005《用于水泥和混凝土的粉煤灰》要求。

矿渣粉采用市售,技术指标满足 GB /T18046—2008《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》要求。

外加剂采用聚羧酸减水剂,减水率 22% ~ 24% ,固含量 12% 。
2) 试验方法 根据 GB /T23451—2009《建筑用轻质隔墙条板》要求,90mm 厚的轻质隔墙板面密度不大于 90kg /m2,制备的隔墙板空心率为 31% ,则实心板密度应≤1 449kg /m3。根据标准含水率应为 0~ 10% ,按含水率为 10% 进行计算,则试验设计的轻骨料混凝土最大密度≤1 610kg /m3。
按照 JGJ51—2002《轻骨料混凝土技术规程》的工作性能和力学性能试验方法,对按照试验配合比配制和搅拌好的轻骨料混凝土,先进行工作性能测试,再成型 100mm × 100mm × 100mm 的立方体试件,拆模后在实验室条件下进行自然养护,到龄期后进行表干密度和力学性能测试。表干密度是指用干毛巾擦拭试件表面水分后所测试的密度。所有试验配合比外加剂均按 0. 4% 掺量掺加。
2 试验结果与讨论2. 1 砂率对工作性能和力学性能的影响按照 JGJ51—2002《轻骨料混凝土技术规程》进行配合比设计,根据前期试验经验和机制砂特点,砂率为 16% ~ 40%,分析砂率变化对工作性能、强度和密度的影响。砂率是指机制砂在机制砂和陶粒组成的骨料中所占的比例,试验结果如图 1,2 所示。
图 1 砂率对工作性能的影响Fig. 1 Effect of sand rate on working performance图 2 砂率对抗压强度和密度的影响Fig. 2 Effect of sand rate on compressive strengthand density从图 1 可知,总体上料浆的工作性能随着砂率的增加而不断提高。砂率 < 22. 5% 时,工作性能随着砂率的增加而不断增加; 砂率在 22. 5% ~ 35%时,工作性能随着砂率的增加呈现先降低再增加的趋势; 砂率 > 37% 以后,虽然坍落度和扩展度均继续增加,但料浆黏聚性和工作性能均较差,试验时出现坍塌 的 情 况,影响料浆浇筑的均匀性; 砂 率 为36% 及 22. 5% 时,料浆的坍落度和流动度均较高,工作性能在这 2 个砂率附近时较好。
从图 2 可知,总体上试件早期强度、28d 强度和表干密度均随着砂率的增加而不断增加。砂率 <31. 5% 时,强度和表干密度均随着砂率的增加而不断增加; 砂率在 31. 5% ~ 34. 5% 时,强度和表干密度开始出现降低的趋势; 砂率 > 34. 5% 后,强度和表干密度又出现增加的趋势。
试件强度和表干密度的变化趋势是一致的,通过砂率的调整可以改善试件的密实度,提高试件的强度。
综合考虑工作性能、力学性能和密度,砂率在22. 5% 附近时易于浇筑,且抗压强度和密度均能满足模板要求。

2. 2 胶凝材料用量对工作性能和力学性能的影响( 见表 1,图 3)从表 1 可知,随着胶凝材料的增加,料浆坍落度表 1 胶凝材料对工作性能的影响Table 1 Effect of cementing material onworking performance胶凝材料用量/% 33 35 36 38 40 42坍落度/mm 130 150 180 180 190 170图 3 水泥材料用量对抗压强度和密度的影响Fig. 3 Effect of cementing material oncompressive strength and density从 130mm 增加到 190mm。胶凝材料的增加对工作性能的提高作用有一定限度,当胶凝材料用量 >38% 以后,对工作性能的增加所起作用不大。

从图 3 可知,力学性能随着胶凝材料的增加不断增加。胶凝材料掺量 < 36% 时,早期强度和 28d强度均随着胶凝材料的增加迅速增加; 胶凝材料掺量 > 36% 后,早期强度和 28d 强度均呈现先降低再增加的趋势。
试件密度和强度的变化基本一致,胶凝材料掺量在 36% 附近时,密度达到较大值。胶凝材料掺量> 36% 后,密度呈现先降低再增加的趋势。从工作性能、力学性能和密度进行综合考虑,胶凝材料用量在 36% 左右时性能较好。
2. 3 粉煤灰掺量对力学性能的影响( 见图 4)图 4 粉煤灰掺量对抗压强度和密度的影响Fig. 4 Effect of fly ash comsumption on compressivestrength and density从图 4 分析可知,试件早期强度( 3d 强度) 随着粉煤灰掺量的增加不断降低,中后期强度( 7,28d 强度) 随着粉煤灰掺量的增加呈现先增加后降低的趋势。粉煤灰掺量 < 20% 时,7,28d 强度随掺量的增加而增加; 粉煤灰掺量 > 20% 时,7,28d 强度随掺量增加而降低,但仍高于未掺粉煤灰的试件。试验结果中还可以看出,粉煤灰掺量越高,试件后期强度的增长幅度越大,这是粉煤灰火山灰效应的结果。
增加粉煤灰掺量的表干密度出现先增加后降低的趋势,变化趋势总体上与后期强度的变化趋势一致: 粉煤灰掺量 < 30% 时,表干密度随着掺量的增加而增加; 粉煤灰掺量 > 30% 时,表干密度随着掺量的增加而降低。试验结果表明粉煤灰有较好的微集料效应,在轻质隔墙板中起到了良好的填充效应,但是当掺量 > 30% 后,填充效应对密度的增加开始呈现下降的趋势。
2. 4 矿渣粉掺量对力学性能的影响矿渣粉对轻质隔墙板力学性能的影响结果如图 5 所示。从图 5 分析可知,矿渣粉对早期强度的增加作用不大,7,28d 龄期试件强度随着矿渣粉掺量增加出现先增加后降低的趋势。矿渣粉掺量 >30% 后,对强度增加所起作用有所降低。
图 5 矿渣粉掺量对抗压强度和密度的影响Fig. 5 Effect of slag powder comsumption on compressivestrength and density增加矿渣粉掺量表干密度呈现先增加后降低的趋势,矿渣粉掺量 < 30% 时,表干密度随着掺量的增加而增加; 矿渣粉掺量 > 30% 时,表干密度随着掺量的增加而降低。和粉煤灰类似,矿渣粉有较好的微集料效应,在轻质隔墙板中发挥了良好的填充效应,但是当掺量 > 30% 后,填充效应对密度的增加开始呈现下降的趋势。
2. 5 复合掺和料对力学性能的影响研究粉煤灰和矿渣粉 2 种掺和料复掺对轻质隔墙板力学性能和密度的影响,复合掺和料的组分: 1,2,3 号中粉煤灰分别占比 10% ,15% ,20% ,矿渣粉分别占比 20% ,15% ,10% 。试验结果如图 6 所示。

从图 6 分析可知,掺加复合掺和料以后,试件强度和表观密度都有不同程度的增长,并且比单掺其中一种掺和料的效果好。复合掺和料中粉煤灰掺量越高,强度和表观密度增长幅度越低; 复合掺和料中矿渣粉掺量越高,强度和表观密度增长幅度越高。综合考虑轻质隔墙板强度和密度,复合掺和料中粉煤灰和矿渣粉比例分别为 10% ,20% 。2. 6 轻质隔墙板制备试验选择的砂率 22. 5% 、胶凝材料掺量 36% 、粉煤灰和矿渣粉掺量分别 10% 和 20% 、外加剂掺量0. 4% ,采用不同品种的原材料制成板厚 90mm 的轻质隔墙板并进行性能测试,测试结果显示: 隔墙板28d 抗压强度为 8 ~ 10MPa,面密度为 78 ~ 86kg /m2,各项指标均满足 GB /T23451—2009《建筑用轻质隔墙条板》标准要求。

3 结语1) 随着砂率的增加,轻质隔墙板的工作性能、抗压强度和表干密度整体呈现不断增加的趋势。
综合考虑性能指标和经济性,砂率控制在 22. 5% 附近时较适宜。
2) 随着胶凝材料用量的增加,轻质隔墙板的工作性能、抗压强度和表干密度快速增长; 当胶凝材料用量 > 36% 后,性能的增长趋于缓和。
3) 粉煤灰和矿渣粉中掺量分别是 20% 和 30%时轻质隔墙板抗压强度最好,2 种掺和料复合后对抗压强度的提高效果更明显。