超轻水泥基材料强度测试的影响因素研究

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1、超轻水泥基材料强度测试的影响因素研究马一平王洋黎志杨晓杰（同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室上海201804）摘要：试验以普通硅酸盐水泥为胶凝材料，在中试基地利用化学发泡法制备了尺寸为1230mmx930mmx330mm的超轻发泡水泥大块。本文定义了大块制品的6个维度，并采用单因子方差分析法及拉依达准则分析了大块制品内部干表观密度、抗压强度及比强度的均匀性，以灰试件尺寸、受压方向、压缩变形程度、干燥状态及养护制度对超轻发泡水泥比强度测试结果的影响。结果表明，超轻发泡水泥大块制品内部具有较好的均匀性，但试件尺寸、受压方向、压缩变形程度、干燥状态及

2、养护制度等因素对比强度测试结果影响均较大。.jyqk3以上的普通发泡水泥，但随着水泥基材料向轻质化和更高保温性能方向发展，低于300kg/m3的超轻发泡水泥成为其发展的必然趋势。超轻发泡水泥作为一种新型的建筑节能材料，其建材行业标准《水泥基泡沫保温板》(JCIT2200-2013)颁布不久，标准中测试的相关要求较少，材料的制备和测试过程中的问题较多。如用某一配比制备出一块超轻发泡水泥大块制品，其内部强度与密度的均匀性以及不同测试方式对强度测试大小的影响等研究较少，但这些问题的研究对于未来超轻高性能发泡水泥的制备、检测及工业化生产具有重要的指导意义。由

3、于实验室的搅拌设备(1400r/min)转速较低，模具（西150mm×300mm）较小，同一配比制得的超轻发泡水泥，其强度和密度波动较大。因此课题组在上海松江中试基地通过中等规模试验，对超轻发泡水泥大块制品强度与密度的均匀性、强度测试方式等进行了相关研究。1试验1.1原材料与仪器原材料：水泥（上海海螺水泥厂生产的P.042.5普通硅酸盐水泥）；纤维(上海金山石化厂生产的聚丙烯纤维，纤维长度9mm)；粉煤灰（上海石洞口电厂出产的Ⅱ级粉煤灰）；外加剂（湖南岳阳产雨虹牌聚羧酸系减水剂）；发泡剂（上海产27.5%双氧水）；稳泡剂（河北产稳泡剂）；普通自来水。

4、仪器：高速搅拌机（北京清大农研科技有限公司生产的单罐搅拌机，转速2400r/min）；电热鼓风干燥箱（上海路达实验仪器有限公司生产的101-2型电热恒温鼓风干燥箱）；电子万能试验机（深圳市新三思材料检测有限公司生产的CMT4204型微机控制电子万能试验机）。1.2发泡水泥制备准确称量原材料，先将水泥、纤维、粉煤灰、硅灰以及外加剂充分搅拌，后加入温水(35℃~45℃)制得均匀的浆料，然后迅速加入发泡剂搅拌7s~8s后静停，快速将料浆注入模具。其制备流程如图1所示，制备模具及其尺寸如图2所示。1.3测试方法1.3．超轻发泡水泥干表观密度测试方法参照《水泥

5、基泡沫保温板>(JCIT2200-2013)进行测试。随机抽取3块样品，各加工成一块满足设备要求的试件，其长、宽不得小于lOOmm，厚度为制品厚度。将需要测试的试件放入干燥箱内，缓慢升温至65℃±2℃，烘干至恒定质量(恒温3h两次称量试件质量变化率小于0.2%)，称取自然状态下的质量M(kg)。干表观密度按照公式p=M/V计算，其中V为试件体积(m3)，p为试件的干表观密度(kg/m3)。`1.3.2超轻发泡水泥抗压强度测试方法参照《水泥基泡沫保温板》（JC/T2200-2013）进行测试。随机抽取4块样品，各加工成一个受压面为lOOmmxlO

6、Omm的试件，厚度为制品厚度，但不应大于其宽度，烘干方法同1.3.1。然后将试件移至干燥器中冷却至室温，以(lO±l)mm/min的速度对试件经行加荷，直至试件破坏，当试件在压缩变形5%时没有破坏，则以压缩变形5%时的荷载为破坏荷载F(N)。抗压强度按照公式P=F/S计算，其中S为试件受压面积(mm2)，P为试件抗压强度(MPa)。1.4分析方法1.4.1超轻发泡水泥维度定义超轻发泡水泥成型养护脱模后（如图3所示）削皮去边，加工为1200mm×900mm×300mm的大块制品，若考察其内部各点强度与密度的均匀性，需利用一定体积的试样来表征。因此将发泡

7、水泥大块制品切割为lOOmm×1OOmm×lOOmm的标准试件（如图4所示）。将距离大块边缘200mm以内的试件定义“边部”，200mm以外的试件定义“中部”，同时试件又来自“上、中、下”3层，因此试件可分为“边上、边中、边下、中上、中中、中下”6个维度。通过测试各个维度试件的密度与强度，并采用一定的分析方法来检测超轻发泡水泥大块制品内部密度与强度的均匀性。图3为刚脱模后的超轻发泡水泥大块制品及其尺寸，图4为超轻发泡水泥大块的切割方法以及6个维度的示意图，图5为超轻发泡水泥脱模后左半部切割现场图。1.4.2重复实验的单因子方差分析法由于试验样本多，且

8、测试过程中对强度的影响因素较多且相对独立，因此本试验主要采用重复实验的单因子方差分析法，对超轻发泡水泥抗压强