復(fù)合墻板性能試驗(yàn)研究

硅鈣板-華北輕混凝土剛性復(fù)合板（以下簡(jiǎn)稱復(fù)合板）是經(jīng)蒸壓法生產(chǎn)的低收縮硅鈣板。它是由中小學(xué)思想材料組成的新墻體材料。它具有重量、強(qiáng)度、抗隔熱、防火、防水、抗開(kāi)裂等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)發(fā)展較迅速,在廣州、深圳、香港等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),這種高性能復(fù)合墻板已占據(jù)一定的市場(chǎng)份額。本文通過(guò)系統(tǒng)性試驗(yàn),從芯體輕質(zhì)混凝土的組成材料方面,研究了復(fù)合墻板抗壓強(qiáng)度、干縮等關(guān)鍵性能的影響因素,以期為復(fù)合墻板的生產(chǎn)和品質(zhì)控制提供參考。1原材料1.1物理性能指標(biāo)低收縮硅鈣板,厚度為4mm,切割成600mm×610mm備用,具體物理性能指標(biāo)是,橫向抗折強(qiáng)度≥20MPa,縱向抗折強(qiáng)度≥15MPa,濕脹率≤0.1%,其他性能指標(biāo)滿足JC/T564-2000標(biāo)準(zhǔn)要求。1.2水泥的性能特性由于復(fù)合墻板對(duì)水泥特殊要求,我們將不同水泥以C1、C2標(biāo)識(shí),試驗(yàn)中選擇了兩種品牌的42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥,水泥主要性能見(jiàn)表1,其他相關(guān)性能滿足GB175-1999標(biāo)準(zhǔn)要求。1.3礦渣以S1、S2標(biāo)識(shí)兩個(gè)生產(chǎn)廠家的S95級(jí)磨細(xì)礦渣粉,質(zhì)量滿足GB/T18046-2000標(biāo)準(zhǔn)要求。1.4灰色粉末媽灣電廠二級(jí)灰,主要礦物組成見(jiàn)表2。1.5阿爾沙姆采用中砂,細(xì)度模數(shù)為2.6,級(jí)配良好,質(zhì)量滿足GB/T14684-2001標(biāo)準(zhǔn)要求的天然砂。1.6增加復(fù)合墻板的容重隔熱用聚苯乙烯泡沫,主要用來(lái)降低芯體容重,增加復(fù)合墻板的保溫性能。顆粒直徑3~5mm,松散容重12~14g/l。質(zhì)量要求滿足GB10801-1989。1.7面板和芯體混合比例早強(qiáng)減水劑、增稠劑、界面劑主要作用是提高芯體早期強(qiáng)度,調(diào)節(jié)混合料的工作性,保證芯體混合料與面板形成一個(gè)整體,無(wú)面板脫落、空鼓等不正?，F(xiàn)象。1.8水自來(lái)水,水質(zhì)滿足JGJ63-1989混凝土拌和用水標(biāo)準(zhǔn)要求。2抗壓強(qiáng)度檢測(cè)按表3的配比,參照成組立模工藝進(jìn)行成型,試件尺寸為610mm×600mm×90mm(厚度),24h后拆模,自然養(yǎng)護(hù)至7d齡期,進(jìn)行抗壓試件及收縮試件的切割,養(yǎng)護(hù)至28d齡期后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測(cè)和收縮值測(cè)試。3試件的制作和抗壓強(qiáng)度a.芯體混合料工作性評(píng)價(jià),檢測(cè)混合料的坍落度,測(cè)試方法參照《普通混凝土拌和物試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)要求,混合料保水性、粘聚性等性能通過(guò)目測(cè)方法檢測(cè)。具體工作性要求混合料粘聚性、流動(dòng)性良好,EPS泡珠與砂漿不分離,無(wú)泌水。b.抗壓試件參照J(rèn)G3063-1999標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行切割,試驗(yàn)中切割成100mm×100mm×90mm(板厚),并對(duì)上下兩受壓面用砂漿(配比,水泥:砂=1:2)進(jìn)行坐漿處理,試件抗壓強(qiáng)度按下式計(jì)算。P=N/S式中P—試件的抗壓強(qiáng)度,MPa;N—試件的極限承載力,N;S—試件的受壓面積,m2。試驗(yàn)中不考慮試件尺寸效應(yīng)對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響。c.收縮試件及收縮值的測(cè)量方法參照J(rèn)G3063-1999標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行,試件沿長(zhǎng)度方向切成600mm。4試驗(yàn)結(jié)果與分析4.1礦渣對(duì)收縮值的影響水泥是復(fù)合墻板芯體材料的主要膠凝材料,水泥的品種、品質(zhì)及摻量直接影響墻板的性能。由表3序號(hào)1~6及15、16的試驗(yàn)結(jié)果可知,不同的水泥由于其礦物組成、細(xì)度和水化程度不同,試件相同齡期的強(qiáng)度、收縮值不同,特別是對(duì)收縮值的影響較大。同一種水泥隨摻量的不同,試件性能也不同,水泥摻量增加,強(qiáng)度提高,收縮值增大,這主要是水泥用量增加,芯體混合料中水化產(chǎn)物濃度增加,因此強(qiáng)度增大;而水化產(chǎn)物C-S-H等系列凝膠屬玻璃態(tài)膠體,其彈性模量較砂等集料及未水化的水泥顆粒低,因此其體積穩(wěn)定性也低,同時(shí)水化產(chǎn)物的增加,使得系統(tǒng)中水化產(chǎn)物的總吸附水、水化產(chǎn)物的層間水增加,干燥失水時(shí),產(chǎn)生的應(yīng)力增加,因此收縮也增大。兩種水泥對(duì)礦渣不同取代率時(shí)的收縮值變化見(jiàn)圖1。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),礦渣S1取代水泥C1時(shí),隨取代率增加,試件收縮值先降低后增大,而取代水泥C2時(shí),收縮值增大。說(shuō)明不同水泥與礦渣有適應(yīng)性或者說(shuō)同一種礦渣對(duì)不同的水泥作用效果不同。4.2礦渣對(duì)試件作用的影響表3中序號(hào)1、2、3、9、10、11試驗(yàn)是不同礦渣對(duì)試件性能的影響。從作用機(jī)理分析,礦渣對(duì)試件的性能具有雙重作用,在芯體材料中摻入礦渣一方面可以改善膠凝材料的級(jí)配,使得細(xì)顆粒更趨密實(shí),同時(shí)礦渣可與水泥的水化產(chǎn)物Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng),從而降低混合料系統(tǒng)中Ca(OH)2的濃度,減小Ca(OH)2晶體的尺寸,改善芯體輕質(zhì)混凝土的微觀結(jié)構(gòu),降低孔隙率,強(qiáng)化集料與膠結(jié)料、面板與芯體混合料的界面黏結(jié)力。同時(shí)促進(jìn)水泥的進(jìn)一步水化,未反應(yīng)的礦渣及水泥顆粒作為系統(tǒng)中的細(xì)集料,填充粗集料間的孔隙及水泥顆粒間的間隙,也對(duì)水化產(chǎn)物起到分散、均布作用,提高混合料的密實(shí)性,從而提高強(qiáng)度,降低收縮,增加體積穩(wěn)定性。另一方面,礦渣與Ca(OH)2的反應(yīng)生成的水化產(chǎn)物使得系統(tǒng)中水化產(chǎn)物濃度增加,且礦渣細(xì)度較水泥更細(xì),礦渣的摻入在混合料稠度相同時(shí),用水量增加,從而導(dǎo)致干縮增加。礦渣對(duì)試件的作用結(jié)果,實(shí)際上是上述兩種作用的疊加的結(jié)果。試驗(yàn)表明,不同礦渣對(duì)水泥的取代效果(對(duì)收縮值的影響)不同,S1對(duì)C1的不同取代值對(duì)試件收縮值的影響效果不如S2的取代效果(見(jiàn)圖2)。4.3復(fù)合入膠合料的作用機(jī)理表3中序號(hào)2、7、8試驗(yàn)是不同粉煤灰摻量時(shí)試件的收縮值試驗(yàn)結(jié)果。粉煤灰是煤粉燃燒后的產(chǎn)物,是一種由具有一定潛在活性的玻璃態(tài)物質(zhì)和非活性固體粉末組成的混合物,具有體積穩(wěn)定、質(zhì)量輕,加入到混合料中能改變混合料的級(jí)配,改善和易性、增加保水性,但單獨(dú)摻入時(shí)試件的強(qiáng)度下降,特別是早期強(qiáng)度下降明顯。當(dāng)粉煤灰和礦渣復(fù)合摻入能改善混合料的工作性,同時(shí)能提高芯體的體積穩(wěn)定性,減少收縮而強(qiáng)度不降低。其作用機(jī)理主要表現(xiàn)為:①改善力學(xué)性能:不同種類、特性的摻和料進(jìn)入水泥系統(tǒng)中,水化過(guò)程相互誘導(dǎo),水泥水化產(chǎn)生的Ca(OH)2及CaSO4等激發(fā)摻和料中活性組分參與水化,使得系統(tǒng)中的Ca(OH)2濃度降低,從而加速了水化速度,新增的水化物使得系統(tǒng)中的C-S-H、C-A-H、Al(OH)3膠體等組分更加豐富、密實(shí),同時(shí)未參與反應(yīng)的部分細(xì)集料可起到填充水泥顆粒之間空隙和部分毛細(xì)孔,降低孔隙率,減小孔徑,使得芯體更密實(shí),強(qiáng)度提高而收縮性降低;②改善工作性:粉煤灰具有球形或光滑的表面,摻入混合料中具有一定的塑化、潤(rùn)滑作用,部分細(xì)集料與水泥顆粒相互包裹,使得混合料稠度損失小,水泥漿屈服應(yīng)力降低,粘度增大,表現(xiàn)出具有保水性好、粘聚性好等良好的工作性。粉煤灰摻量對(duì)收縮值的影響見(jiàn)圖3。4.4芯體砂摻量的影響砂是芯體混合料中性能最穩(wěn)定的材料,由表3序號(hào)2、12、13、14試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果可知:在一定范圍內(nèi)隨著砂摻量的增加,試件的抗壓強(qiáng)度增加,而收縮值降低。砂的主要成分是SiO2晶體,常溫下自身的干燥收縮可以忽略,因此體積穩(wěn)定性好,當(dāng)芯體混合料中砂的摻量增加時(shí),試件的穩(wěn)定性也增加,因此收縮降低。芯體混合料成型后形成由EPS泡沫-砂漿構(gòu)成的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu),其中EPS泡沫提供隔斷、保溫和降低容重的作用,砂漿提供強(qiáng)度,一定范圍內(nèi)砂摻量的增加,可以增加混合料中砂漿的比例,從而增加混合料中EPS泡沫顆粒間的網(wǎng)架壁厚,使骨架作用增強(qiáng),抗壓強(qiáng)度增加而收縮降低。砂的摻量對(duì)收縮值和強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖4和圖5。5復(fù)合墻板原料配比的選擇a.水泥是影響復(fù)合墻板性能的主要材料之一,在保證強(qiáng)度要求的前提下,使用收縮低、摻量少的水泥,有利于降低干縮,提高墻板性能的穩(wěn)定性。b.一定摻量范圍內(nèi),礦渣、粉煤灰等礦物摻和料在芯體混合料中既具有微集料的填充效應(yīng)、分散效應(yīng),能改善混合料的工作性,提高密實(shí)性,又具有一定的化學(xué)活性,能與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)生成C-S-H膠體等強(qiáng)度組分,降低Ca(OH)2濃度,改善芯體的結(jié)構(gòu)組成,提高墻板的性