轻集料混凝土最佳配合比试验(使墙板既能满足强度要求又.doc

轻集料混凝土最佳配合比试验摘要：保温隔热的墙板现广泛用于一般的建筑物中，所以对新型的隔板研制非常有必要。轻质墙板是保证其具有一定的强度条件下，尽可能地减低班密度。但是轻质隔板的强度一般比较低，而且高强度墙板的密度等级比较大。所以要通过一系列正交试验设计得出一组最佳的配合比，使墙板既能满足强度要求又能满足质量要求。关键词：正交试验；干表观密度；导热系数；抗压强度引言轻集料混凝土的定义，一般是由轻集料配制成、密度不大于1900kg/m3的轻集料混凝土，有时也称之为多孔集料轻混凝土。通常是以水泥为胶凝材料，煤矸石或再生的EPS颗粒作为保温骨料，陶砂、膨胀珍珠岩砂、浮石砂等作为细集料，经过搅拌、成型、养护而制成的轻质混凝土。本试验过程中会遇到一些问题，必须通过改良一些工艺来解决。例如材料EPS具有表面的憎水性，就是与一些无机的胶凝材料部黏结或者黏结效果很差，还有其密度小，在搅拌过程中可能出现上浮现象，所以在试验过程必须改良一些方法来解决试验材料物理性能引起的问题。本试验主要是正交试验设计进行多组试验，根据试验结果分析得出最佳一组配合比，在最佳配合比的基础上进行导热性和物理力学性能的试验，研究出我们所需要的轻集料混凝土。1.试验原材料及方法1.1试验原材料EPS：粒径为24mm，堆积密度为3.5kg/m3。粉煤灰：级粉煤灰。水泥：32.5。陶砂：体积密度为小于750kg/m3，导热系数为小于0.18W/(m.K)。水：城市自来水。1.2方法本试验的配合比设计方法主要根据轻骨料混凝土技术规程。根据技术规程，轻集料混凝土配合比设计方法主要有松散体积法和绝对体积法。由于本试验采用的是普通砂和陶砂，所以本试验的配合比设计采用的是松散体积法。规划出的正交试验表见表1。表1 正交试验表试验编号水泥用量（kg）净用水量（kg）陶砂体积与总体积之比轻骨料的总体积（m3）JZ-11（310）1（150）1（0.40）1（1.30）JZ-21（310）2（160）2（0.45）2（1.40）JZ-31（310）3（170）3（0.50）3（1.50）JZ-42（320）1（150）2（0.45）3（1.50）JZ-52（320）2（160）3（0.50）1（1.30）JZ-62（320）3（170）1（0.40）2（1.40）JZ-73（330）1（150）3（0.50）2（1.40）JZ-83（330）2（160）1（0.40）3（1.50）JZ-93（330）3（170）2（0.45）1（1.30）备注：JZ为基准组。2.结果与讨论2.1正交试验分析运用功效系数法对试验结果进行分析，根据试验的目的，对于本试验结果主要是研究导热系数和28d抗压强度两个考核指标。功效系数法的定义为：是根据多目标规划的原理，把所要评价的各项指标分别对照各自的标准，并根据各项指标的权数，通过功效函数转化为可以度量的评价分数，再对各项指标的单项评价分数进行加总，是一种常见的定量评价方法。本试验可根据功效系数法定义如下，设定正交试验研究考核的指标n个，给每个考核指标赋予一个功效系数法，如第k个考核指标的效果最好，则规定其指标的功效系数法为1，记为d=1。反之，如第j个指标的效果最差，则规定其指标的功效系数法为0，记为d=0。剩下指标的功效系数定义为其指标值与最好指标的指标值的比值。定义总的功效系数为d=（d1d2dn）1/n。d值的大小即表示总的n个指标的好坏优劣情况，d值越大越接近1表示总的效果好，反之，越小越接近0表示总的效果差。表1是正交试验考核指标和功效系数的数据。表2中有测得9组试验试块的导热系数和28d抗压强度。运用功效系数法，可以计算得出每组的导热系数和28d抗压强度的功效系数和总的功效系数。表2 试验结果分析表试验编号考核指标功效系数总功效系数d= （d1. d2）1/2导热系数W/（m.K）28d强度（MPa）导热系数d1导热系数d2JZ-10.1912.71.000.490.70JZ-20.1962.90.970.530.72JZ-30.2323.900.820.710.76JZ-40.1973.20.970.580.75JZ-50.2405.20.800.950.87JZ-60.2304.60.830.840.83JZ-70.2264.50.850.820.83JZ-80.2314.60.830.840.83JZ-90.2435.50.791.000.89分析表2中数据可以得出，JZ-9试块总的功效系数0.89最大，但其导热系数0.243过大，所以不够理性。编号JZ-7的试块总的功效系数为0.83，导热系数为0.226，是我们最理想的数据，所以JZ-7试块的配合比是最佳的。2.2表观密度与导热系数的关系表3 试验测得有关导热系数与表观密度试件编号试件在自然条件下表观密度（kg/m3）导热系数值W/（m.K）18200.18928310.20138580.20348690.21359420.240对于一般保温材料而言，导热系数是衡量其隔热性能的一个重要目标。导热系数的大小直接影响其保温性能，导热系数大保温性能差，反之保温性能好。对于保温隔热的板材，其干表观密度也是一个重要的性能指标。所以对研究干表观密度与导热系数之间的关系式很有必要的。表3是试验测得有关导热系数与表观密度的数据。表4 正交试验结果试验编号干表观密度（kg/m3）28d抗压强度（MPa）JZ-18072.7JZ-28192.9JZ-39093.9JZ-48213.2JZ-59285.2JZ-69034.6JZ-78944.5JZ-89074.6 从表3可知，试块的导热系数随着表观密度的增大而增大。轻集料混凝土的表观密度大，其内部的密试度就会高，导热系数就会大，反之如果表观密度较小，其内部的空隙率就大，内部就会有一定量的气泡，阻断导热，导热系数就会小。所以我们要想得到导热系数好的材料其表观密度就会低，表观密度低，其强度就会随之降低，这又不符合我们研究的目的，所以这是一种矛盾的关系，寻求它们的最佳组合，就是本试验研究的目的。2.3干表观密度与抗压强度的关系本试验的目的寻求一种密度小强度高的保温隔墙，表观密度和抗压强度时轻集料混凝土的主要性能指标，研究它们之间的影响关系式很有必要的，表4是正交试验所有编号组的干表观密度和28d抗压强度的统计数据。从表4可知，试块的抗压强度总体是随着表观密度的增大而增大的。这主要的原因是因为混凝土试块的干表观密度大，混凝土就会密试，强度就会高。3.结论对正交试验9组试块一些数据的统计，运用功效系数对28d抗压强度和导热系数两个考核指标进行数据的分析，最终得出所需要的轻集料混凝土的最佳配合比（表5）。表5 最佳配合比水泥用量（kg/m3）粉煤灰用量（kg/m3）总用水量（kg/m3）陶砂用量（kg/m3）EPS颗粒用量（kg/m3）干表观密度（kg/m3）28d抗压强度（MPa）33066188410.22.458944.54.致谢感谢淮南市平玗电厂以及八公山为本次试验提供原材料。在试验的过程中遇到了无数的困难和障碍，都在研究生指导老师舒志乐老师的帮助下完成。他对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助对试验以及论文的修改和改进。还有，谢谢刘怀斌、唐思源等同学对本试验提供的帮助。5.参考文献1 姜德明，杜明君，潘大林，等.提高EPS轻骨料混凝土强度的研究J.建筑技术，2009（1）：27-292 李俊，尹健，周士琼，等.基于正交试验的再生骨料混凝土强度研究J.土木工程学报，2006（9）：43-463 付殿武，李凤起，王祥，等.EPS轻集料混凝土强度破坏理论的研究J.沈阳建筑大学学报（自然科学报），2010（5）：469-4734 曾珍，张雄.泡沫EPS保温砂浆的最佳配合比及其性能研究J.新型建筑材料，2005（12）：18-215 赵晓艳，田稳苓，周明杰，等.EPS轻集料混凝土配合比及性能试验研究J.混凝土，20