基于密度评估粉煤灰泡沫混凝土抗压强度的方法

本发明属于混凝土，具体来说涉及一种基于密度评估粉煤灰泡沫混凝土抗压强度的方法。

背景技术：

1、随着经济的发展，能源消耗已经成为全球面临的一个重大问题。建筑业具有能源高消耗、二氧化碳高排放的特点，在全球能源消耗中占较大比重。实行节能减排是建筑领域发展的必然趋势。

2、新型墙体材料逐步得到推广和应用。目前，新型墙体材料种类日益增多，各项性能逐步得到优化，但对于理想的集保温结构一体化的墙体材料还在探索研发中。由于泡沫混凝土是一种轻质多孔材料，具备一定的强度、优异的保温隔热性能，将其应用于研究集保温结构一体化的墙体材料是一种理想创新。但在制备泡沫混凝土的过程中会使用大量的水泥，不符合低碳节能的可持续发展理念。

3、据统计，每燃烧1t煤，约产生250kg～300kg粉煤灰，粉煤灰作为一种工业固体废弃物，将其应用于泡沫混凝土中替代部分水泥，既降低了浆体的孔隙率、提高了泡沫混凝土的耐久性，还减少了资源消耗和环境负担，可促进固体废弃物的资源化利用。

4、泡沫混凝土的应用日渐广泛，但由于其内部存在大量气孔，导致一些泡沫混凝土受冻胀力作用出现强度低、抗冻性差等问题。因而，泡沫混凝土在南北方的应用差异较大。南方地区气候较温暖，对材料的抗冻性能要求不高，在使用泡沫混凝土作为墙体、屋面的保温材料时满足性能要求。但是对于北方较寒冷的地区，不但要求泡沫混凝土具备良好的保温性能，还应具备一定的抗冻性能。因此，如何有效提高泡沫混凝土的抗冻性能是其在寒冷地区推广应用的关键问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种承重抗冻的粉煤灰泡沫混凝土的制备方法。

2、本发明的另一目的是提供上述制备方法获得的承重抗冻的粉煤灰泡沫混凝土。

3、本发明的另一目的在于提供一种基于粉煤灰掺量评估粉煤灰泡沫混凝土抗压强度的方法。

4、本发明的另一目的在于提供一种基于密度评估粉煤灰泡沫混凝土抗压强度的方法。

5、本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

6、一种承重抗冻的粉煤灰泡沫混凝土的制备方法，包括：

7、步骤1，将水泥、粉煤灰、石英粉、石英砂、聚丙烯纤维、稳泡剂和二氧化锰混合，搅拌至均匀，得到干料，其中，按质量份数计，所述水泥、粉煤灰、石英粉、石英砂、聚丙烯纤维、稳泡剂和二氧化锰的比为（400~960）：（240~600）：（374~672）：（160~288）：（0.67~1.25）：（0.4~1.3）：（0.5~1.6）；

8、在所述步骤1中，通过搅拌90~120s实现所述搅拌至均匀，得到干料。

9、在所述步骤1中，所述稳泡剂为羟丙基甲基纤维素(hpmc)。

10、步骤2，将所述干料、减水剂和水混合均匀，得到浆料，按质量份数计，所述干料中水泥、减水剂和水的比为（400~960）：（6~12）：（334~600）；

11、在所述步骤2中，所述减水剂为聚羧酸。

12、在所述步骤2中，通过搅拌120~240s实现所述混合均匀。

13、步骤3，向所述浆料中加入发泡剂，搅拌至均匀，静置发泡，养护，得到粉煤灰泡沫混凝土，按质量份数计，所述浆料中水泥和发泡剂的比为（400~960）：（14~20）。

14、在所述步骤3中，所述发泡剂为过氧化氢。

15、在所述步骤3中，加入发泡剂后搅拌60~90s实现搅拌至均匀，所述搅拌的转速为120~150r/min。

16、在所述步骤3中，静置发泡的时间为24~30h。

17、在所述步骤3中，所述养护的时间为28~35天。

18、在所述步骤3中，所述养护所处环境的温度为18~22℃，所述养护所处环境的相对湿度>95%。

19、一种基于粉煤灰掺量评估粉煤灰泡沫混凝土抗压强度的方法，包括以下步骤：

20、s1，制备n个密度相同的粉煤灰泡沫混凝土作为样品，样品中n个粉煤灰泡沫混凝土的粉煤灰掺量不同，按照下述方法获得每个粉煤灰泡沫混凝土的拟合公式：将粉煤灰泡沫混凝土进行抗冻试验，在抗冻试验中每次冻融后测试粉煤灰泡沫混凝土的孔隙率和抗压强度，将粉煤灰泡沫混凝土的孔隙率和冻融循环次数进行拟合，得到拟合公式：

21、，式中：为粉煤灰泡沫混凝土的孔隙率，为与粉煤灰掺量相关的系数，t为冻融循环次数；

22、在s1中，n大于等于3。

23、在s1中，粉煤灰泡沫混凝土中粉煤灰掺量为20~50%，粉煤灰掺量=粉煤灰泡沫混凝土中粉煤灰的质量/（粉煤灰泡沫混凝土中水泥的质量+粉煤灰泡沫混凝土中粉煤灰的质量）。

24、在s1中，按照行业标准进行抗冻试验。

25、在s1中，密度为500~1500?kg/m3。

26、s2，根据n个粉煤灰泡沫混凝土的拟合公式，将粉煤灰掺量作为自变量，?将作为因变量进行拟合，得到分别与粉煤灰掺量的关系式；

27、s3，将分别与粉煤灰掺量的关系式分别代入s1中拟合公式的，得到以粉煤灰掺量、冻融循环次数作为变量的孔隙率变化公式；

28、s4，根据s1中n个粉煤灰泡沫混凝土每次冻融后的孔隙率和抗压强度，拟合获得孔隙率和抗压强度关系公式；

29、s5，将s3中以粉煤灰掺量、冻融循环次数作为变量的孔隙率变化公式代入s4中孔隙率和抗压强度关系公式中，得到该密度下粉煤灰泡沫混凝土的粉煤灰掺量、冻融循环次数与抗压强度的定量关系。

30、一种基于密度评估粉煤灰泡沫混凝土抗压强度的方法，包括以下步骤：

31、s1，制备n个粉煤灰掺量相同的粉煤灰泡沫混凝土作为样品，样品中n个粉煤灰泡沫混凝土的密度不同，按照下述方法获得每个粉煤灰泡沫混凝土的拟合公式：将粉煤灰泡沫混凝土进行抗冻试验，在抗冻试验中每次冻融后测试粉煤灰泡沫混凝土的颗粒间孔体积和抗压强度，将粉煤灰泡沫混凝土的颗粒间孔体积和冻融循环次数进行拟合，得到拟合公式：，式中：为粉煤灰泡沫混凝土的颗粒间孔体积，为与粉煤灰泡沫混凝土的密度相关的系数，t为冻融循环次数；

32、在s1中，n大于等于3。

33、在s1中，粉煤灰泡沫混凝土中粉煤灰掺量为20~50%，粉煤灰掺量=粉煤灰泡沫混凝土中粉煤灰的质量/（粉煤灰泡沫混凝土中水泥的质量+粉煤灰泡沫混凝土中粉煤灰的质量）。

34、在s1中，密度为500~1500?kg/m3。

35、在s1中，按照行业标准进行抗冻试验。

36、s2，根据n个粉煤灰泡沫混凝土的拟合公式，将粉煤灰泡沫混凝土的密度作为自变量，?将作为因变量进行拟合，得到分别与密度的关系式；

37、s3，将分别与密度的关系式分别代入s1中拟合公式的，得到以密度、冻融循环次数作为变量的颗粒间孔体积变化公式；

38、s4，根据s1中n个粉煤灰泡沫混凝土每次冻融后的颗粒间孔体积和抗压强度，拟合获得颗粒间孔体积和抗压强度关系公式；

39、s5，将s3中以密度、冻融循环次数作为变量的颗粒间孔体积变化公式代入s4中颗粒间孔体积和抗压强度关系公式中，得到该粉煤灰掺量下粉煤灰泡沫混凝土的密度、冻融循环次数与抗压强度的定量关系。

40、相比于现有技术，本发明的有益效果如下：

41、1.本发明的制备方法利用了工业固废粉煤灰研发，该粉煤灰泡沫混凝土解决了普通泡沫混凝土存在的强度低、抗冻性差的问题：抗冻性等级提升到d50以上，满足严寒地区工程应用要求；

42、2.由于粉煤灰泡沫混凝土中含有大量气泡，其孔结构与普通的混凝土有着明显的区别，在冻融循环作用下，不同粉煤灰掺量的粉煤灰泡沫混凝土的凝胶间孔向颗粒间孔、颗粒间孔向宏孔依次劣化，孔隙率逐渐增大。冻融循环作用下，不同密度等级的粉煤灰泡沫混凝土孔隙率均逐渐增大，密度等级越高抗冻性越强。1200?kg/m3以上的高密度的粉煤灰泡沫混凝土气孔分为凝胶间孔、颗粒间孔、宏孔，其中颗粒间孔占比最大，在冻融循环作用下凝胶间孔向颗粒间孔、颗粒间孔向宏孔依次演化；800?kg/m3以下的低密度的粉煤灰泡沫混凝土气孔为颗粒间孔和宏孔，不含凝胶间孔，受冻融循环影响，凝胶间孔逐渐劣化为宏孔。

43、3.由于粉煤灰泡沫混凝土是一种多孔、多相复合材料，孔结构参数将直接影响其力学性能和抗冻性。同时，粉煤灰泡沫混凝土和普通混凝土在冻融循环作用下孔结构参数的变化不同，借助于本发明基于粉煤灰掺量评估粉煤灰泡沫混凝土抗压强度的方法或基于密度评估粉煤灰泡沫混凝土抗压强度的方法，可以精确评估上述粉煤灰泡沫混凝土的抗压强度。