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。

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。

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。

从表1可知, 随着胶凝材料的增加, 料浆坍落度从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。

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。

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。

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。

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%。

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。

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。