1、畢業設計（論文）任務書畢業設計（論文）任務書班 級 2010 級 學生姓名 xxx 學 號 發題日期： 2011 年 03 月 13 日 完成日期： 2010 年 06 月 25 日題 目 陶粒（砂）增強加氣混凝土的研制 1、本論文的目的、意義 我國建筑業的快速發展使得本行業的能耗越來越多，建造和使用建筑時直接、間接的能耗已經占到全社會總能耗的 30%。建筑節能對經濟的持續發展和生態環境的改善及保護具有重要意義，建筑節能已是迫在眉睫?，F國內正在大力開展對節能墻體材料的研究和利用，確保建筑節能目標的實現。在我國現階段經濟基礎條件下，外墻外保溫和墻體自保溫仍是實現建筑節能的二大主要保溫措施，而墻體

2、自保溫體系因其自身的優點必將成為建筑的主要保溫措施。加氣混凝土因其優良的熱工性能，在自保溫體系中得到了廣泛的應用。加氣混凝土是指以硅質材料和鈣質材料為主要原料，摻加發氣劑 ，經加水攪拌，由化學反應形成內部孔隙，經一定養護條件而形成的輕質人造石材。在上世紀二十年代，世界上就出現了加氣混凝土。隨著研究的深入，生產工藝水平的提高，加氣混凝土的質量和產量都得到了很大的提高，到 1999 年，國內加氣混凝土產量達 1000 萬立方米。但中國加氣混凝土工業的整體技術水平還較低，在 200 條生產線中，年生產能力不足 5 萬立方米，工藝設備簡陋的生產線占 70%以上，產品以加氣混凝土砌塊為主，板材和其它高附

3、加值的種類并不多，產品合格率也不高，生產經營和管理水平還較低，整個行業需加強技術改造，提高裝備技術水平與產品應用技術水平，淘汰生產能力小于 5 萬立方米/年，生產工藝裝備簡陋，手工切割的生產線。我國生產的加氣混凝土類型按原材料分主要包括三種。即水泥礦碴砂，水泥石灰粉煤灰，水泥石灰砂。因為水泥石灰粉煤灰加氣混凝土能夠使用大量工業廢料粉煤灰，減少工業廢料對環境的負擔，受到廣泛的關注。火力發電站的廢料粉煤灰，變廢為寶，即替代了粘土保護耕地，又減少了粉煤灰的堆放對耕地的占用，減少了環境污染。加氣混凝土具有保溫隔熱的性能，可以減少電力的浪費，從而節約一些不可再生的能源。加氣混凝土中陶粒的加入能大大增加材

4、料的強度，從而使加氣混凝土用于某些承重的結構中，擴大了加氣混凝土的使用范圍。陶粒（砂）增強加氣混凝土是一種建筑節能材料，可以節約大量的能源。本課題研究的陶粒（砂）增強加氣混凝土是由輕質陶粒（砂） ，粉煤灰，石灰，水泥，水和鋁粉及必要的化學外加劑經一系列物理化學過程形成的人造材料。在陶粒增強加氣混凝土中，陶粒（砂）起骨架作用，其主要作用是提高加氣混凝土的強度；粉煤灰為化學反應提供活性二氧化硅；石灰提供氧化鈣物質，并通過與水反應生成氫氧化鈣，為鋁粉的發氣提供堿性環境；水泥能加快坯體的硬化，形成強度；鋁粉是發氣劑。課題試驗部分將以正交分析方法為主，通過強度和密度兩方面的正交試驗，綜合考慮選擇最佳的正

5、交因素水平，得出原材料的最優配合比。最后將進行配合比驗證，測試陶粒（砂）增強加氣混凝土的強度，密度，吸水性等方面性能。本課題試驗設計的目標是陶粒（砂）增強加氣混凝土試件的 14 天立方體抗壓強度在 6.5mpa 以上，能滿足 a07 級加氣混凝土要求；試件的干密度在 1200kg/m3以下；試件內部膠凝材料的發氣效果好，膠凝材料與陶粒（砂）的粘聚性好，同時還要求新拌物的流動性和保水性好，成型過程中陶粒（砂）能均勻的分布在膠凝材料中，不產生陶粒（砂）上浮或下沉的現象。陶粒（砂）增強加氣混凝土是以輕質陶粒（砂）為骨料的加氣混凝土，采用常壓養護工藝，是一種輕質、高強、保溫、隔熱的優質墻體材料。200

6、6 年，上虞多元新型墻體有限公司與浙江大學建筑工程學院合作，利用管樁余漿及陶粒與引氣漿體的有機復合，成功開發了墻體材料新品種陶粒增強加氣砌塊。由浙江省科技廳組織的鑒定認為，其整體技術處國內領先水平。以期陶粒（砂）增強加氣混凝土能應用到更廣泛的工程中去。 2、學生應完成的任務 （1）原材料選擇及性能試驗； （2）試驗方案設計及試件制作并對試驗數據進行收集與整理； （3）試件性能測試及其研究 3、論文各部分內容及時間分配：（共 9 周）第一部分原材料選擇及性能試驗； (2 周) 第二部分試驗方案設計及試件制作并對試驗數據進行收集與整理； (5 周) 第三部分試件性能測試及其研究； (1 周)評閱及

7、答辯交老師評閱并修改 (1 周)備 注 指導教師： 年 月 日審 批 人： 年 月 日摘 要針對目前建筑物對墻體材料高強輕質保溫、隔熱和隔聲的要求，本文提出采用高強輕質陶粒作為骨料，以水泥石灰粉煤灰為膠凝材料，同時使用鋁粉為發氣劑，并以減水劑和石膏作為外加劑，從而形成以陶粒為骨料的新型自保溫墻體材料陶粒（砂）增強加氣混凝土。與傳統加氣混凝土不同的是，本課題所設計的陶粒增強加氣混凝土不需要蒸壓養護。傳統蒸養制度不僅要使用大量的熱源，而且還會降低生產效率。而沒有蒸壓養護的加氣混凝土則是利用石灰在消化過程中的放熱（體積很大時其中心溫度達 90） ，在常溫常壓下直接養護，不僅節約能源，降低成本，而且生

8、產效率高。本課題將根據試制試件的情況確定正交實驗設計方案，再根據方案制作試件得出抗壓強度結果，而后采用材料最佳配合比，進行配合比驗證，在驗證時加入減水劑和石膏，以觀察它們對抗壓強度的影響。本課題最終得到了強度高（14 天強度可達 6.5mpa） ，密度適中（干密度在 10001200kg/m3） ，孔隙好的陶粒（砂）增強加氣混凝土。關鍵詞：自保溫墻體材料，陶粒（砂）增強加氣混凝土，干密度，抗壓強度，抗折強度目 錄摘 要.5第 1 章 緒 論.11.1 建筑節能的緊迫性和重要性 .11.2 建筑節能的發展現狀和發展規劃 .21.3 實現建筑節能的技術途徑 .31.4 國內外節能墻體體系分類及其材

9、料的研究現狀 .31.5 本課題的目的、意義和主要研究內容 .41.5.1 本課題的目的.41.5.2 本課題的意義.51.5.3 本課題的主要研究內容.5第 2 章 原材料選擇及性能試驗.62.1 陶粒（砂） .62.1.1 篩分析試驗 .72.1.2 堆積密度.72.1.3 表觀密度 .82.1.4 空隙率 .92.1.5 筒壓強度 .102.1.6 吸水率 .102.1.7 粒形系數 .102.2 水泥 .112.3 生石灰粉 .122.4 粉煤灰 .122.5 減水劑 .132.6 石膏 .13第 3 章 試驗方案設計及試件制作.143.1 試驗方案設計 .143.1.1 整體試驗方案

10、的制訂 .143.1.2 正交實驗設計.143.2 試件制作 .153.2.1 試驗方案的確定.153.2.2 試件的制作 .163.2.3 小結 .18第 4 章 試件性能測試及其研究.194.1 干體積密度,含水率及吸水率試驗 .194.1.1 試驗方法 .194.1.2 試驗結果及討論 .194.2 強度試驗 .214.2.1 強度測試說明 .214.2.2 測試結果及分析 .224.2.3 小結 .324.3 破裂面分析 .32第 5 章 結論與展望.345.1 結論 .345.2 展望 .34參考文獻.36附 錄.37第 1 章 緒 論1.1 建筑節能的緊迫性和重要性我國建筑業的快速

11、發展使得本行業的能耗越來越多，建造和使用建筑時直接、間接的能耗已經占到全社會總能耗的 30%。更令人擔憂的是我國現有建筑中 95%達不到節能標準，新增建筑中節能不達標的超過 80%，單位建筑面積能耗是發達國家的 23倍，這將成為未來社會沉重的能源負擔。根據最新的調研結果，在施工圖設計審查階段，北方嚴寒和寒冷地區大城市新建居住建筑執行建筑節能設計標準比例為 90%，夏熱冬冷地區比例只有 20%，夏熱冬暖地區比例僅為 11%。而實際在施工過程中按節能設計標準施工的建筑又大打折扣，北方地區的比例為 50%，夏熱冬冷地區的比例為 14%，夏熱冬暖地區的比例僅為 11%左右。夏熱冬冷地區的主要分區指標是

12、最冷月平均溫度 010，最熱月平均溫度2530。重慶年平均氣溫為 18，1 月份氣溫最低，月平均氣溫為 7，最低極限氣溫為零下 3.8，7 月至 8 月份氣溫最高，多在 2738之間，最高極限氣溫可達 43.8，是長江流域 3 大“火爐”城市之一。重慶還是中國日照最少城市之一，年均日照時 1259.5 小時。7 月至 8 月份略高，月均日照時 230 小時。其它月份在 150 小時以下。由于這種一年四季相對較大的溫差，同時隨著經濟的快速發展，人們對生活水平的要求越來越高，而普通的墻體材料根本不能起到保溫隔熱的作用，因此夏熱冬冷時節使用空調等致冷取暖設備已成為普遍的現象。這必然會導致電力和能源的

13、大量浪費，甚至局部地區的電力短缺。建筑節能對經濟的持續發展具有重要意義。能源是現代經濟建設的基本物質基礎，在很大程度上決定和制約著整個國家國民經濟的發展。自 1973 年爆發世界性能源危機后，能源問題一直是各國關注的重點。能源為經濟發展提供動力，經濟的持續發展依賴于能源的發展，能源短缺會制約經濟的發展。而能源資源絕大部分是不可再生的，對于有限的能源資源，除了開發新的能源資源外，其它節約而有效的方法就是節能。建筑節能是整個節能工作的主要組成部分，這是因為建筑的使用壽命一般為 50 年左右，有的甚至長達 100 年，在這漫長的“生命周期”里建筑物要消耗巨大的能源，一般建筑總能耗占全社會能耗的 20

14、%30%。歐美發達國家建筑使用能耗一般占全社會能耗的 30%40%，建筑總能耗占全社會能耗的 40%50%。同時建筑節能節地的開展能帶來建筑結構、材料的創新發明，保持建筑市場的持續發展，從而保障經濟的持續發展。建筑節能對生態環境的改善和保護具有重要意義。人們占地建房、毀田制磚不僅占用了寶貴的可利用土地資源，又因為粘土實心磚制造耗能多、保溫性能差，造成能源浪費。建筑節能帶來了環保綠色的建筑產品，這些綠色產品不僅在生產過程中耗能少，又具有很好的保溫隔熱效果。同時利用一些工業廢料，減少了工業廢料對環境的污染。為持續發展經濟，保護生態環境，開展建筑節能工作將具有重大意義。1.2 建筑節能的發展現狀和發

15、展規劃1986 年發布試行的國家第一部民用建筑節能設計標準(采暖居住建筑部分)(jgj26-86)標志我國建筑節能工作正式啟動。1993 年發布的民用建筑熱工設計規范(gb50176-93) ,旅游旅館建筑熱工與空調節能設計規范(gb50189-93)不僅對民用建筑節能做要求，對商業建筑節能也做出規定要求。1995 年在舊的民用建筑節能設計標準(jgj26-86)上修改發布新的標準 jgj26-95。但長期以來我國建筑節能工作進展緩慢，主要有三方面原因:一是受經濟利益的困擾。二是宣傳力度不夠。三是建筑節能法律不健全。直到 1998 年頒布的中華人民共和國節約能源法使中央、地方政府制定的各類建筑

16、節能的規程、規范和標準有了法律的依據。我國建筑節能從起步到現在大致經歷了兩個階段:第一階段，從 1986 年起，要求節能率在 1980 年當地通用設計能耗水平的基礎上節能 30%。進入 20 世紀 90 年代，經過多方努力，全國節能建筑已達 5000 萬 m2，但這些節能建筑與當時全國采暖地區新建居住面積相差甚遠。第二階段，從 1996 年起到 2010 年，為實現“建筑節能九五計劃和 2010 規劃” ，在達到第一階段節能要求的基礎上實現節能 50%的目標。為加大第二階段節能工作力度，政府出臺一系列標準和規范。如既有居住建筑節能改造技術規程(jgj129-2000)、 夏熱冬暖地區居住建筑節

17、能設計標準(jcj75-2003)、 建筑照明節能標準(gb50034-2004)以及公共建筑節能設計標準(gb50189-2005)。并對未來建筑節能發展進行了規劃，建設部下發的關于發展節能省地型住宅和公共建筑的指導意見中指出到 2010 年，我國不同氣候地區城鎮新建建筑實現節能率為 50%，并開展城市既有居住和公共建筑的節能改造，大城市完成改造面積 25%，中等城市完成 15%，小城市完成 10%。到 2020 年，北方和沿海經濟發達地區和特大城市新建建筑實現節能 65%的目標，并實現大部分既有建筑的節能改造。1.3 實現建筑節能的技術途徑建筑節能就是建筑中提高能源利用效率，用有限的資源和

18、最小的能源消費代價取得最大的經濟和社會效應。我們一般把建筑節能范圍定義為減少建筑使用過程中的能耗，它涉及到建筑、建材、施工、采暖、通風、空調、照明、電器、熱工、能源、環境等許多專業內容，是許多學科交叉結合形成的一門綜合性技術。由于受經濟、歷史條件的限制，建筑節能在不同的發展時期，有著不同的含義和內容。在發達國家，建筑節能經歷了三個階段:第一階段，在建筑中節約能源;第二階段，在建筑中保持能源、減少熱損失;第三階段，提高建筑中能源的利用效率。建筑節能具體的實施過程中一般通過以下技術途徑實現的：(1)通過建筑構造主要是圍護結構上采取節能措施。建筑圍護結構組成部分(如墻、屋頂、門窗等)的設計對建筑能耗

19、有著根本的影響。通過改善建筑圍護結構的熱工性能，夏季可減少熱量由室外傳入室內，冬季可減少室內熱量的流失，從而減少建筑冷、熱消耗。一般增加圍護結構的費用為總投資的 3%6%時，節能可達 20%40%;增加造價 6%10%，建筑節能可達 50%。所以提高圍護結構尤其是外墻的熱工性能，改善其組成材料的熱工性能，是目前建筑節能最有效的技術措施之一。(2)通過建筑規劃設計節能。建筑師與能源分析專家、環境專家、設備工程師、結構工程師緊密配合，利用全新的設計理念設計出低能耗建筑、零能耗建筑、綠色建筑等。具體措施可歸納為三個方面:合理選擇建筑地址;合理的外部環境設計;合理設計建筑形體。(3)通過提高建筑用戶用

20、能效率。這主要指建筑的采暖、空調與通風、電器照明等方面采取的措施，如采用節能燈、高能效的采暖空調系統等1。1.4 國內外節能墻體體系分類及其材料的研究現狀節能墻體體系一般分為兩大類，一類是復合保溫墻體體系，該保溫墻體體系包括以下幾種：(1)外墻外保溫墻體體系。外墻外保溫就是在承重墻體外面附加聚苯板等保溫性能良好的絕熱保溫材料作保溫層或外涂保溫砂漿。它的優點是:能避免產生熱橋，避免內墻面冬季結露，有利于保護主體結構，大大減少溫度應力對結構的破壞，增加結構的使用壽命。同時它不占用建筑使用面積。但這一保溫墻體體系施工較復雜且施工質量要求高，如聚苯烯板粘貼、粘釘或嵌固質量不好時，容易出去板間裂縫;保溫

21、砂漿由于施工質量問題使其在溫、濕作用下出現開裂空鼓，甚至脫落，這些都影響其保溫效果及使用年限。其次此保溫墻體體系成本較高，每平方米造價增加近 100 元。(2)外墻內保溫墻體體系。這種外墻內保溫體系把保溫材料設在墻體的內側，所用材料有聚苯乙烯板、巖棉板、水泥膨脹珍珠巖板、充氣石膏板或保溫砂漿等，現在最常用保溫砂漿。這種保溫墻體體系施工難度不大，價格也便宜，但會降低室內空間的有效使用。(3)夾心復合保溫墻體體系。這種保溫墻體體系有兩種做法，一種是建筑墻體采用混凝土空心砌塊或其它空心砌塊，在砌塊孔洞中填充隔熱保溫材料(如聚苯顆?；蚺蛎浾渲閹r等)。另一種是混凝土砌塊等墻體主材料砌筑在保溫材料的兩側。

22、這種保溫墻體體系不存在內外表面面層處理問題，但施工較為復雜，同時整個墻體較厚，影響建筑有效使用面積。 另一類是以單一墻體材料的節能外墻體系，也就是自保溫墻體體系。自保溫墻體體系有著其自身的優點。(1)熱工性能穩定，不受施工質量的影響；(2)施工作業簡單，無需二道工序；(3)避免了二次裝修對內保溫材料的破壞作用；(4)排除了外保溫材料耐久性不能與建筑物使用壽命相一致的矛盾(聚苯板外保溫體系所能承諾的使用年限最高為 30 年)；(5)能解決高層建筑的墻體保溫問題(聚苯板外保溫體系的使用高度目前限于 50m以下)；(6)通過材料塊體結構形式的設計，可以解決外墻滲漏問題；(7)綜合成本和性能優于外墻外

23、保溫體系；在我國現階段經濟基礎條件下，外墻外保溫和墻體自保溫仍是二大主要保溫措施。但從墻體保溫體系的發展趨勢來看，墻體自保溫體系因其自身的優點必將成為建筑的主要保溫措施?，F國內正在大力開展對節能墻體材料的研究和利用，確保建筑節能目標的實現。1.5 本課題的目的、意義和主要研究內容1.5.1 本課題的目的本課題針對目前國內建筑節能方面的要求以及自保溫墻體材料的發展現狀，旨在采用陶粒（砂）粉煤灰石灰和水泥，同時采用鋁粉作為膠凝材料的發氣劑,在此之后再加入減水劑和石膏，在標準養護條件下制作出密度小強度相對較高的陶粒（砂）增強加氣混凝土，具體的目標為：1） 試件的 14 天立方體抗壓強度在 6.5mp

24、a 以上，能滿足 a07 級加氣混凝土要求； 2） 試件的干密度在 1200kg/m3以下；3） 試件內部膠凝材料的發氣效果好，膠凝材料與陶粒（砂）的粘聚性好。并且要求新拌物的流動性好保水性好，成型過程中陶粒能均勻的分布在膠凝材料中，不產生上浮或下沉的現象。1.5.2 本課題的意義采用火力發電站的廢料粉煤灰，變廢為寶，即替代了粘土保護耕地，又減少了粉煤灰的堆放對耕地的占用，減少了環境污染。加氣混凝土具有保溫隔熱的性能，可以減少電力的浪費，從而節約一些不可再生的能源。加氣混凝土中陶粒的加入能大大增加材料的強度，從而使加氣混凝土用于某些承重的結構中，擴大了加氣混凝土的使用范圍。陶粒（砂）增強加氣混

25、凝土是一種建筑節能材料，可以節約大量的能源。1.5.3 本課題的主要研究內容（1）原材料的選用及其性能的測試選用粉煤灰石灰水泥及陶粒作為陶粒（砂）增強加氣混凝土的主要原材料，采用鋁粉作為膠凝材料的發泡劑，根據需要加入減水劑和石膏。石灰采用生石灰粉，因此要使用粉碎機將其粉碎到需要的細度；水泥需使用新鮮的水泥。（2）正交因素及水平的合理選擇在這期間，要先根據組成材料的重要性選出幾個需要考慮的因素，然后根據相關資料數據暫定出合適的因素水平，設計出正交試驗表格。試做其中一部分試驗的試件，7 天齡期之后測試其強度，如達不到估計的強度值，可調整因素水平，重新設計正交水平表，直到滿足要求為止。（3）正交因素

26、對力學性能影響的研究一定齡期的試件抗壓強度結果出來之后，通過數據分析，得出結論，選擇最優的材料配合比。（4）采用最佳材料配合比制作試件，加入外加劑進行配合比驗證。第 2 章 原材料選擇及性能試驗考慮到強度的要求，本研究采用具有較好耐久性和穩定性的水泥基膠凝材料，同時以粉煤灰替代一部分水泥，以增加后期的強度。陶粒作為骨料，能改變加氣混凝土強度方面的不足。摻加生石灰的主要目的是提供氧化鈣成分，同時在制作體積較大的試件時生石灰的消化放熱，可為強度的快速形成提供熱能。生石灰消化反應后的氫氧化鈣能增加料漿的堿性，使鋁粉能夠在水泥初凝之前的短時間內完成發氣，從而形成料漿的多孔隙結構。粉煤灰主要起到微集料效

27、應和火山灰效應，能使陶粒（砂）增強加氣混凝土在后期強度繼續增加，同時利用廢料粉煤灰又能順應當今社會環保的潮流和趨勢。鋁粉作為發氣劑，其用量雖少，卻在加氣混凝土形成過程中占有至關重要的地位。在后期的配合比驗證的試驗中會摻入減水劑和石膏，研究兩種外加劑對強度的影響。摻加減水劑的目的是在保持料漿的稠度和流動性的情況下，減少水的用量，使自由水蒸發的裂縫盡可能少。石膏的加入主要起硫酸鹽激發作用。因此，本課題的主要原材料為水泥石灰粉煤灰和陶粒，發氣劑為鋁粉，外加劑為萘系高效減水劑和石膏。2.1 陶粒（砂）根據輕集料標準的定義，輕集料是指堆積密度不大于 1100kg/m3的輕粗集料和堆積密度不大于 1200

28、kg/m3的輕細集料的總稱。頁巖陶粒（砂）是輕集料中的一種，它是指由粘土質頁巖板巖等為主要原料經破碎篩分，或粉磨制粒，燒脹而成的一種人造輕集料2。本課題設計時預計加氣混凝土料漿的干密度會在 800kg/m3左右，濕密度將有可能達到 1000kg/m3。為了節約試驗經費，根據就地取材的原則，陶粒（砂）選用了宜昌光大陶粒制品有限責任公司生產的高強輕質結構頁巖陶粒，粗輕集料陶粒（以下簡稱陶粒）密度等級為 800 級，即堆積密度在 710800kg/m3之間；細輕集料陶砂（以下簡稱陶砂）密度等級為 600 級，即堆積密度在 510600kg/m3之間。光大陶粒（砂）的執行標準為 gb/t17431.1

29、-1998。其性能測試及結果如下（采用中華人民共和國國家標準輕集料及其試驗方法 標準號 gb/t17431.1-1998）：2.1.1 篩分析試驗測試結果及數據處理（見表 2.1）表 2.1 陶粒（砂）篩分析試驗報告：材料名稱：陶粒品種：高強輕質頁巖陶粒產地：湖北.宜昌試驗項目：篩分析篩孔尺寸（mm）191613.29.54.75篩底總量03.546.6304.8614.830.0999.7篩余品質（g）08.129.9241.5648.271.8999.400.44.730.461.53.0100ai(%)00.83.024.264.87.210000.45.135.597.0100ai(%

30、)00.83.828.092.810010099.694.964.53.00pi(%)10099.296.272.07.20執行標準：gb/t17431.2-1998試驗結果：合格材料名稱：陶砂品種：高強輕質頁巖陶粒產地：湖北.宜昌試驗項目：篩分析篩孔尺寸（mm）9.54.752.361.180.60.30.150.075篩底總量04.3273.895.362.628.421.37.57.5500.7篩余品質（g）02.1270.7113.478.622.56.51.94.5500.200.954.719.012.55.74.21.51.5100ai(%)00.454.122.715.74.5

31、1.30.40.910000.955.674.687.192.897.098.5100ai(%)00.454.577.292.997.498.799.110010099.144.425.412.97.23.01.50pi(%)10099.645.522.87.12.61.30.90公式=xm75. 475. 436. 218. 16 . 03 . 015. 01005)(aaaaaaa第一次篩分=(97+92.8+87.1+74.6+55.6)-50.9/(100-0.9)=4.061xm第二次篩分=(54.5+77.2+92.9+97.4+98.7)-50.4/(100-0.40=4.202

32、xm=(4.06+4.20)/2=4.13xm執行標準：gb/t17431.2-1998試驗結果：4.132.1.2 堆積密度采用自然堆積密度，即自然堆積狀態下陶粒單位體積的質量。結果及數據處理如下（見表 2.2）表 2.2 陶粒（砂）堆積密度材料名稱：陶粒品種：高強輕質頁巖陶粒產地：湖北.宜昌試驗項目：堆積密度1m=3.3=11.05,11.1mv=10=7751=7802=778執行標準：gb/t17431.2-1998試驗結果：778材料名稱：陶砂品種：高強輕質頁巖陶砂產地：湖北.宜昌試驗項目：堆積密度1m=1.15=3.77,3.77mv=51=5242=524=524vmm1000)

33、(11m容量筒重，kg；筒和試樣總重，kg；mv容量筒體積，l；1，第一次堆積密度，kg/m3；12，第二次堆積密度，kg/m3；2,堆積密度平均值，kg/m3。執行標準：gb/t17431.2-1998試驗結果：5242.1.3 表觀密度結果及計算見表 2.3.表 2.3 陶粒（砂）表觀密度陶粒表觀密度=13 1v=711,710 v=300m=1515 1ap=1522 2ap=1518 ap30010001vvmap金屬塊體積，ml；1v總體積，ml；v陶粒的干質量，g；m表觀密度，kg/m3。ap陶砂表觀密度=1500m=9371m=973,9712m=13161ap=12932ap=

34、1305ap；2100mmmmap陶砂初始質量,g；0m瓶+水質量,g；1m瓶+水+陶砂質量總和,g；2m表觀密度,kg/m3。ap2.1.4 空隙率在測定粗細集料的堆積密度和表觀密度的基礎上，通過計算，可以得出在自然堆積狀態下的空隙率。粗集料空隙率計算公式：=（1-）100ap=（1-778/1518）100=49（%）細集料空隙率計算公式：=（1-）100ap=（1-524/1305）100=60（%）2.1.5 筒壓強度只有陶粒才測筒壓強度，陶砂不測。粗集料筒壓強度計算公式：=，測試結affp果為 5.4mpa。2.1.6 吸水率結果及計算見表 2.4。表 2.4 陶粒（砂）的吸水率陶粒

35、的吸水率=3000m=305.4,306.4,308.21m=1.8,2.1,2.7aw=2.2aw陶砂的吸水率=3000m=358.5,356.8,357.61m=19.5,18.9,19.2aw=19.2aw計算公式： ；100001mmmwa干試樣質量,g；0m飽和面干試樣質量,g；1m3 組試驗結果平均值,%。aw2.1.7 粒形系數粒形系數是指粗集料的長向最大尺寸與中間截面最小尺寸的比值，適用于測定輕粗集料，結果及評定（見表 2.5）表 2.5 粒形系數表1.7，1.1，1.4，1.1，1.6，1.5，1.2，1.1，2.5，1.51.2，1.2，1.3，1.4，1.5，1.5，1.

36、4，1.5，1.5，1.51.2，1.4，1.4，2.6，1.3，1.8，1.3，1.8，1.1，1.41.2，1.5，2.2，1.2，1.2，1.9，1.1，2.1，1.7，1.71.1，1.2，1.5，1.8，1.1，1.5，1.1，1.8，1.2，1.550 次粒形系數1.7，1.5，1.3，1.8，1.1，2.0，1.1，1.4，1.4，1.11.4，1.2，1.5，1.5，1.6，1.4，1.4，1.5，1.5，1.71.3，1.6，1.9，1.6，1.7，1.4，1.9，1.1，1.5，1.41.3，2.3，1.1，1.1，1.5，1.3，1.5，1.3，1.4，1.41.2，1.

37、9，1.6，1.5，1.5，1.5，1.2，1.2，1.4，1.41.5粒形系數平均值1.5兩次結果平均值1.5由于輕集料具有強吸水性的特點，因此在制作試件時，陶粒采用預濕工藝，摻入一定量的水使陶粒處于表干狀態后，再與料漿混和攪拌，以防止陶粒周圍料漿中的水被陶粒吸走，影響這些料漿的發氣效果強度及與陶粒之間的粘結力。2.2 水泥水泥在本課題中和石灰一起作為混合鈣質材料，主要起保證澆注穩定及加速坯體硬化的作用。本課題選用的水泥是重慶天助水泥其性能見表 2.6。表 2.6 水泥性能試驗表品種：普通硅酸鹽水泥 p.o42.5r原材料產地：重慶天助水泥有限公司試驗項目：水泥細度試驗儀器設備：0.075m

38、m 方孔篩，塑料袋試驗方法：負壓篩法篩余百分率（%）：5.0試驗項目：標準稠度用水量（%）試驗方法：標準法試驗結果：24.6試驗項目：凝結時間（min）初凝時間：110終凝時間：165試驗項目：膠砂強度（mpa）3 天：抗折：3.74抗壓：17.628 天：抗折：8.91抗壓：44.52.3 生石灰粉石灰是石灰石等物質經高溫煅燒分解，放出二氧化碳，但未達到燒結狀態的以氧化鈣為主要成分的白色塊體，磨細之后就成了生石灰粉。生石灰粉在加氣混凝土中的作用：一是向其中提供有效的氧化鈣，使之在水熱條件下與硅質材料中的sio2al2o3作用，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，從而使砌塊獲得強度；二是提高料漿的堿度

39、，提供鋁粉發氣條件，促進鋁粉進行發氣反應；三是水化放熱為提高加氣混凝土料漿溫度提供有效的熱源，促進坯體中膠凝材料的進一步凝結硬化，加快強度的形成。值得注意的是，生石灰粉在水化過程中會產生體積的膨脹，要盡可能使這種情況發生在料漿完全凝固之前。生石灰粉 0.075mm 方孔篩篩余百分率為 49.8%。2.4 粉煤灰粉煤灰是以煤為燃料的發電廠排出的廢渣，它在加氣混凝土中的作用是提供二氧化硅成分，在有一定熱量的條件下與氧化鈣反應，生成水化硅酸鈣。本課題采用的粉煤灰是重慶發電廠的級粉煤灰。表 2.7 粉煤灰技術指標項目名稱細度（45 微米方孔篩）需水量燒失量（%）含水量（%）三氧化硫gb1596-200

40、5（）質量指標25105813實測值37.51027.10.812.5 減水劑通過加入減水劑在料漿相同稠度情況下減少水的用量，可以減少水在遷移過程中形成的孔道和縫隙，以期提高強度。本課題采用的是萘系高效減水劑。2.6 石膏石膏是一種較常用的膠凝材料，在加氣混凝土中做發氣過程中的調節劑。石膏的調節作用主要體現在兩個方面：一是生成水化硫鋁酸鈣及其凝膠，并使 csh(i)向托貝莫來石轉化，使制品增加強度降低收縮值；二是石膏作為緩凝劑延緩水泥凝結速度，抑制石灰消解，延緩料漿的稠化速度。本課題石膏是選用的重慶潔宇脫硫石膏綜合利用有限公司的二水脫硫石膏粉，其技術參數為（見表 2.8）：表 2.8：石膏的技

41、術參數鐳-226（bq/kg）10.641.64三氧化二鐵0.08%釷-232（bq/kg）2.311.08三氧化二鋁0.15%鉀-40（bq/kg）22.1446.96氧化鈣30.93%ira0.05氧化鎂0.40%ir0.04三氧化硫44.08%附著水10%燒失量（800）20.97%結晶水19.88%caso4+caso4.2h2o96%二氧化硅1.08%第 3 章 試驗方案設計及試件制作3.1 試驗方案設計3.1.1 整體試驗方案的制訂陶粒（砂）增強加氣混凝土是以陶粒（砂）為骨料的加氣混凝土，陶粒(砂)通過骨架作用增加加氣混凝土的強度。本課題的主要任務是研究在沒有蒸壓養護制度的情況下各

42、原材料最佳的配合比，使陶粒（砂）增強加氣混凝土能具有最佳的性能。同時也研究原材料是如何影響陶粒（砂）增強加氣混凝土的性能以及影響程度的大小，以及在今后的研究和生產中應該注意的問題，并提供一些建議性的意見供參考。因此，本課題采取了如下的試驗方案：（1）本課題以陶粒（砂）增強加氣混凝土的 7d、14d 抗壓強度和干密度為設計技術指標，采用正交實驗設計方法，4研究原材料及組成對陶粒（砂）增強加氣混凝土性能的影響；（2）在正交試驗結果分析基礎上，研究化學外加劑對陶粒（砂）增強加氣混凝土強度發展及孔結構的影響；3.1.2 正交實驗設計本課題正交實驗設計的步驟如下：（1）實驗指標是陶粒增強加氣混凝土的強度

43、（mpa）和密度（kg/m3） 。實驗目的提高陶粒增強加氣混凝土的力學性能和空隙率，降低它的密度，以保證陶粒（砂）增強加氣混凝土的力學性能和熱工性能。（2）選定因素和水平。課題的目的是通過正交實驗設計研究陶粒（砂）增強加氣混凝土性能變化規律，并確定最佳的配合比。為了便于分析和研究，本課題做了下面的處理，確定了影響指標的因素：1）假定一種狀態，在該狀態下，陶粒（砂）增強加氣混凝土的發氣完全結束，水分未散失。2）從空間上考慮陶粒（砂）增強加氣混凝土的構成，它的體積是陶粒（砂）的體積與加氣混凝土的體積之和。選定陶粒（砂）的體積率（陶粒（砂）的體積占該狀態下材料總體積的百分率，%）為第一個正交因素。3

44、）假定一個該狀態下加氣混凝土合理的密度，然后根據體積算出加氣混凝土質量。它是水的質量和膠凝材料的質量之和，水和膠凝材料的質量比為水料比，作為第二個正交因素。4）膠凝材料包括水泥、石灰和粉煤灰，選定水泥和石灰占整個膠凝材料的質量百分率（%）作為另兩個正交因素。這樣，在知道陶粒（砂）增強加氣混凝土體積情況下，就可以根據陶粒的體積率計算使用陶粒的體積和質量，同時也可計算加氣混凝土料漿的體積，從而計算出水的用量和各膠凝材料的質量。因素水平的確定先要經過理論的分析，然后需再做試驗，最后認為合理，才能夠完全確定。比如說陶粒（砂）的體積率的確定就是先通過陶粒（砂）的空隙率，它的體積率應該小于 1 減空隙率，

45、在這個范圍內進行試驗，確定 3 個較合理的水平。而水泥，石灰及水料比可以借鑒加氣混凝土的經驗進行試驗。確定的 3 個因素水平要使測試的結果能夠看出明顯的差別，間隔不能太小，才能進行相互之間的比較，也不能太大，否則得不到合理的配合比。（3）選擇正交表。本課題采用四因素三水平，選用 (l934)正交表，共九組試驗。3.2 試件制作首先，根據加氣混凝土砌塊生產過程中的一些經驗確定一個料漿的配合比，再根據陶粒的空隙率能確定陶粒的大致體積率，最后確定正交因素水平。3.2.1 試驗方案的確定首先，本課題還是從陶粒（砂）加氣混凝土入手，通過理論分析，借鑒前人的經驗和長時間的試件試制，選擇了各因素的水平。據相

46、關資料，生產體積密度為500kg/m3蒸壓加氣混凝土的配合比：水泥（425 號硅酸鹽水泥）10%，生石灰 20%，二水石膏（占鈣質材料用量）10%，粉煤灰約 70%，鋁粉 0.6，氣泡穩定劑少量，水料比 0.60.7。3通過該配合比，對料漿的組成有了一些了解。陶粒的空隙率為 49%，所以陶粒的體積率要在 51%以下，就可以使陶粒的表面包裹上一層加氣混凝土料漿，混合料的工作性就會很好。最先試做試件水泥和石灰的質量百分比均取的是10%，20%，30%，陶砂的體積率取的 0.35，0.40 和 0.45，水料比0.55，0.60，0.65。通過 7 天抗壓強度試驗，強度極低，進行了因素水平調整。最終

47、確定的因素水平（見表 3.1） 。表 3.1 因素水平表水平水泥(%)石灰(%)陶粒(%)w/s13010300.5024020350.5535030400.60根據因素水平表，試驗的方案也就出來了（見表 3.2）表 3.2 試驗方案設計表試驗號水泥（%）石灰（%）陶粒（%）水料比13010300.5023020350.5533030400.6044010350.6054020400.5064030300.5575010400.5585020300.6095030350.503.2.2 試件的制作當因素水平確定后，就可以計算出各原材料的用量（原材料用量表見附錄 2，陶粒（砂）增強加氣混凝土在減

48、水劑加入后相應減少 15%用水量） ，試件就可以開始制作了。前期試驗原材料除水泥、石灰、粉煤灰、陶粒（砂）和水外，還有用量雖少卻很重要的鋁粉。根據資料，鋁粉的摻量取加氣混凝土料漿質量的 6。（1） 試件規格。根據試驗條件和研究需要，最初制作的空白對比試驗純加氣混凝土和陶砂增強加氣混凝土試驗試件尺寸規格是 4040160mm 的膠砂試件，陶粒加氣混凝土試件是 100100100mm 的立方體試件。后期的所有試件都是100100100mm 的立方體試件。（2） 集料預處理。由于陶粒（砂）是吸水性極強的骨料，所以在陶粒（砂）與在膠砂攪拌機里拌制好的加氣混凝土漿料漿混合前，要事先用水將陶粒（砂）濕潤至

49、表干的狀態，以防止陶粒（砂）過分吸水導致其周圍的料漿比別處料漿干，使質量不均勻。（3） 攪拌和裝模。料漿的拌制按計算好的水泥、石灰、粉煤灰和鋁粉稱量后，將計算出的所需的水倒入濕潤的攪拌鍋中，然后將膠凝材料倒入，用砂漿攪拌機手控快攪 3 分鐘即可?？瞻讓Ρ仍囼灱兗託饣炷林苯訉⒘蠞{倒入事先準備好的試模，各試模料漿均勻分布，然后輕輕抖動兩次，讓其平整，等待發泡。陶砂加氣混凝土膠砂試件制作在料漿攪拌好后再將濕潤好的陶砂倒入攪拌鍋中快速攪拌一分鐘裝模，輕輕抖動，讓其密實，如果流動性較小，就要插搗密實。陶粒加氣混凝土試件的制作是在料漿攪拌完成后，再將料漿倒入裝在盆中潤濕了的陶粒上，然后攪拌均勻，再均勻的

50、裝入試模中。類似于流態混凝土5，勿需震搗。裝模時一定要小心仔細均勻的鏟入試模中，不能直接倒，否則會使裝填不均勻，測試結果會出現很大誤差。（4） 發氣和刮平。本課題采用的是鋁粉發氣劑。鋁粉發氣質量是用發氣曲線評定的。瑞典西波列克思規定的鋁粉標準發氣曲線的定義為：在 45的溫度下用 70g 鋁粉摻入到 50g 水泥、30ml 水、20ml 濃度為 0.1ml/l 的 naoh 溶液組成的水泥漿中進行發氣，其發氣量與發氣時間的關系曲線。一般要求在 2min 前發氣要慢，3min 后發氣速度要快，80%以上的發氣應在 38min 內完成。8min 后發氣減慢，16min 時發氣基本結束。6 本課題使用

51、的鋁粉可能與上述的鋁粉有所不同，但如果按照這種溫度和發氣速度，將無法保證試件成型。本人也曾用 45溫水做過試驗，結果沒有一個試件成功發氣。因此，在既要保證鋁粉和其它原料能夠均勻混合，又要保證發氣過程大部分在裝填試模后完成，本課題使用水溫為 20左右的冷水。這樣發氣速度在前 5 分鐘左右的時間都較慢，而后回緩慢進行，到 1 個小時左右的時間發氣將會完成，這在初凝之前，從而保證發氣不會產生不良后果。一般要在發氣完全結束，水泥終凝之前將試模上多余的混合料刮掉，凹陷的部位用濕的漿體或小集料填好，然后抹平。刮和抹要輕輕進行，不能破壞試件內部的孔隙結構。一次抹平之后過一段時間要二次抹平。試件的制作圖見圖

52、3.1a,b。3.1a 發氣后3.1b 刮平后（5） 拆模與養護。由于試件強度低，形成強度時間長，因此拆模的時間是在試件成型兩天后。拆模后的試件放到標準養護室中，在強度很小時不要將試件浸在水中，否則試件可能會因此而壞掉。3.2.3 小結在大約一個星期的試制試件過程中，總結了試件制作經驗，也確定了要重點研究的因素及大致的因素水平，為正交試驗的設計提供了試驗依據。在試件的制作過程中，最為關鍵的就是要保證料漿發氣的質量。保證發氣質量最重要的兩個方面一是鋁粉稱量的準確，另一方面就是攪拌之后鋁粉必須能均勻的分布在料漿中。由于流動度較大，制作試件的試模密封性要好，否則料漿就會流掉，影響成型。溫水制作加氣混

53、凝土雖有可能增大材料的強度，但溫水會導致發氣的加快，如不能在鋁粉加入后較短的時間范圍內將混合料填模，會讓鋁粉產生的大部分氣體白白浪費掉。用冷水制作較好，發氣會在一個小時之內完成。但如果水溫太低會導致發氣時間過分延長，甚至是在水泥初凝之后的很長時間才完成，這樣會導致很大的內應力，同樣會影響強度。一般加氣混凝土用水的溫度在 2025較為合理。粉煤灰的用量不能太大，否則彌水現象將會劇增。陶粒（砂）增強加氣混凝土試件的制作是相對較復雜的事，在制作之前，必須經過多次的實驗，確定出一種簡單可行且準確的方法，將其程式化。這樣在后來的試件制作中就可以制作出質量較一致的試件，測試結果也就會更加精確一些，更具有研

54、究的價值。同時，由于加氣混凝土的強度較低，即使不用集料或者用的是細集料，最好也制作 100100100mm 規格的試件，因為這樣在做強度試驗的時候由于受壓面積增大，在讀數盤上顯示的壓力數值就會更大，測試的結果會更準確些。第 4 章 試件性能測試及其研究4.1 干體積密度,含水率及吸水率試驗4.1.1 試驗方法（1）干體積密度和含水率。通過干體積密度試驗結果能夠比較詳細的了解陶粒增強加氣混凝土的質量情況，判斷混凝土在密度上能否滿足預定要求，并在有需要的時候進行調整，使得到滿意的結果。方法是重新做六個試件，3 個為陶砂增強加氣混凝土試件，3 個為陶粒增強加氣混凝土試件，成型后 14 天進行干體積密

55、度測試。測試時將試件從標準養護室中取出，量取試件長寬高尺寸（mm） ，算出試件體積(l)。然v后試件先稱初始質量(g)，后放在烘箱中 23 天，溫度 100左右，烘干直至恒0m重，冷卻后再稱試件干重(g)。gm干體積密度的計算公式為：（kg/m3） ；vmg含水率計算公式為： (%)。ggmmmw)(0（2）吸水性試驗。吸水性是墻體材料的一個重要性質，因為在住房裝修的時候需要在粗糙的墻體表面抹上一層砂漿，后在砂漿的表面再做需要的處理。當砂漿抹在墻體材料表面時，如果墻體材料吸水率太大，將砂漿中的水分吸走，就會導致砂漿質量不均勻，甚至抹面的砂漿因此而剝落。因此，本課題用做完干體積密度和含水率試驗后

56、的試件再進行吸水率測試。方法是，試件完全冷卻后將試件放在水中，試件高度的至少 2/3 以上部分浸入水里 12 天，取出后用濕毛巾將表面多余的水擦掉，稱重，質量用（g）表示。吸水率越小越好。wm吸水率計算公式為：（%） 。ggwrmmmw4.1.2 試驗結果及討論陶粒（砂）增強加氣混凝土試件干體積密度，含水率及吸水率測試結果及計算見表 4.1：表 4.1 干體積密度，含水率及吸水率測試結果實驗號 0m(g) gm(g) wm(g)試件尺寸（mm） v(l)(kg/m3)(%)w(%)rws11175.91015.21234.31001001001.001015.215.821.6s21210.4

57、1045.91258.91011011001.021025.415.720.4s31238.91075.81296.11001011031.041034.415.220.5小計3625.23136.93789.33.063075.046.762.5平均1208.41045.61263.11.021025.015.620.8l11260.31105.61316.61001001001.001105.614.019.0l21249.41123.81310.41001001011.011112.711.216.6l31278.51152.01340.91001001011.011120.812.11

58、6.4小計3788.23381.43967.93.023339.137.252.0平均1262.71127.11322.61.011113.012.417.3s陶砂增強加氣混凝土試件；l陶粒增強加氣混凝土試件；其它符號說明前文已作表述。從表 4.1 的結果可以看出，陶砂增強加氣混凝土試件的干體積密度要小于陶粒增強加氣混凝土試件，而前者的吸水率卻要大于后者。原因是陶砂的表觀密度小于陶粒的表觀密度，陶砂的吸水率遠大于陶粒的吸水率?？瞻讓Ρ仍囼灱託饣炷猎嚰母审w積密度 7 天測試結果為 732kg/m3，14 天測試結果為 741kg/m3，平均為 736.5kg/m3。而陶粒的表觀密度為 151

59、8kg/m3,吸水率為2.2%，陶砂為 1305kg/m3，吸水率為 19.2%。理論計算可得陶粒增強加氣混凝土試件的干體積密度應為 1035kg/m3,陶砂增強加氣混凝土試件的干體積密度應為 880kg/m3。而實際陶粒增強加氣混凝土干體積密度為 1113kg/m3，陶砂加氣混凝土試件干體積密度為 1025kg/m3。造成此結果可能有三個原因：1）摻入陶?；蛱丈昂笱b填要慢些，加氣混凝土在裝填前已有部分發氣；2）陶?；蛱丈凹尤牒螅託饣炷恋陌l氣行為受到了部分限制；3）陶?；蛱丈氨旧碓诹蠞{中下沉了，造成實際陶粒（砂）體積率增大，因此實際密度比理論密度增加了。4.2 強度試驗4.2.1 強度測試

60、說明由于加氣混凝土中摻入了石灰，石灰是一種氣硬性的膠凝材料，遇水強度會急劇下降，試件含水率改變對強度影響很大。7因此， 加氣混凝土力學性能試驗方法（gb/t11971-1997）標準中規定加氣混凝土“抗壓強度和劈裂抗拉強度試件在質量含水率為 2545%下進行試驗” 。8由于陶粒（砂）加氣混凝土中陶粒（砂）的加入，使大部分試件在標準養護室中取出時含水率不足 20%，不能滿足立方體抗壓強度試驗對含水率的要求，也不可能滿足要求。本課題后期試驗試件的強度測試一律在標準養護室中取出后直接進行，然后再取試樣測試含水率。有資料表明，加氣混凝土的抗壓強度與含水率具有以下關系：粉煤灰加氣混凝土： 4.2.1；w