70 混凝士与水泥制品 2017o.10 CHINA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTS October 工业灰渣-陶粒新型混凝土配合比试验研究 夏多田，吕开清，朱清峰，何明胜 (石河子大学水利建筑工程学院，832000) 摘要：通过正交流验研完了砂率，反硫灰普代率，脱硫石膏普代率和微班粉普代率四个四素对新型混藏土干表 观密度，软化票教，手热系教绝干杭压狂度以及暖水率5个释标的彩响。结果表明：各因素对新型混凝土5个诚验指 标的彩响顺序为：脱硫石青C>脱疏灰B>吵率A>微硅粉D。嫁合平衡分析各回素对浙型混藏土5个试腔指标的影 响，确定了工业泰液一陶整新型混装土的最优配合比。 关键词：工业灰凌：表观密度：软化系数：抗压强度：导热系鼓 Abstract:The influence of four factors on the dry deusity.softening strength and water absorption of new concrete were studicd by orthogonal test.The four factors are the sand ratio.the replacement rate of desulfurization ash.the replacement rate of desulfurization gypeum and the replacement rate of silica fume.The results show that the influence order of all factors on the five test indicators of the new concrete was desulfurization gvusum C>desulfurization ash B>sand rate A>micm silica powder D.The optimal mixture ratio is deteruined b analyzing the influence of all factors on the five test indicators of the nex concret Key words:Industrial solid waste:Apparent density:Softenine coefficient:Compressive streneth:Thermal conductivity 中图分类号：TU528,2 文献标识码：A文章编号：1000-4637(2017)10-66-04 0前言 途径 目前，中国约 70%的一次能源依赖于煤炭，由 1试验概况 此产生大量的粉煤灰、脱硫石膏和脱硫灰等工业灰 本研究以前期研究的材料基准配合比和文献 渣，大量过利的工业灰渣的堆放，处置引起一系列 [15的单因素试验研究为基础，设计砂率，脱硫灰替 经济和环境污染问题。燃煤工业灰渣的资源化 代粉煤灰百分率脱硫石音替代粉模灰百分率和微 用，一直以来都是学者研究的热点和焦点。燃煤 硅粉替代水泥百分率4个影响因数，每个因数取3个 业灰渣的建材化利用是其中成本最低、消耗量最大 水平，进行正交试验。试验中原材料基本性能与材 的一种方式。在粉煤灰，脱硫石音和脱硫灰等电厂 料基准配合比详见文献[15引.正交试验方案见表1。 固废资源化利用方面，国内外学者开展了大量的理 论与试验研究取得了丰硕的成果主要集中在利 表1正交试验方案表 用粉煤灰、脱硫石膏和脱硫灰等研制胶凝材料 因素 制备建筑砂浆，制作加气混凝土，生产建筑石 水平 砂率脱硫灰（替脱硫石膏（替硅粉（替 音砌块等建筑材料 A代粉煤灰)B代粉煤灰)C代水泥)D 10 30 3 本女以而岩淘特为知细骨国以水都腊时 35 10 50 灰脱硫石音和粉煤灰等为名元胶赶材料采用正 45 15 80 15 交试验分析各因素（砂率、脱硫灰替代粉煤灰百分 注：表中数值均为材料质量分数比，砂=陶砂（陶粒+陶 率、脱硫石膏替代粉煤灰百分率以及微硅粉替代水 的页岩陶： 陶砂为径 泥百分率)不同水平渗量对工业灰渣-陶粒混凝士 的页岩陶砂 的工夷视密府数化系超导执系临干培压温用 和吸水率的影响以为种新型凝土制各绿 2试验结果 色、保温，环保轻质的建筑砌块，建筑墙板提供理论 主要测试了工业灰渣-陶粒混凝士28的干表 观密度，软化系数、导热系数，绝干抗压强度和48 依据，为燃煤工业灰渣的资源化利用提供一种新的 吸水率5个指标，试验参照JG51一2002《轻骨料 基金项日：国家自燃科学基金项日(51468057)。 混凝士技术规程》进行，试验结果见表2。 66 1994-2017China Academie Joural Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.enkine
0 前言 目前， 中国约 70%的一次能源依赖于煤炭，由 此产生大量的粉煤灰、脱硫石膏和脱硫灰等工业灰 渣，大量过剩的工业灰渣的堆放、处置引起一系列 经济和环境污染问题。 燃煤工业灰渣的资源化利 用，一直以来都是学者研究的热点和焦点。 燃煤工 业灰渣的建材化利用是其中成本最低、消耗量最大 的一种方式。 在粉煤灰、脱硫石膏和脱硫灰等电厂 固废资源化利用方面，国内外学者开展了大量的理 论与试验研究，取得了丰硕的成果，主要集中在利 用粉煤灰、脱硫石膏和脱硫灰等研制胶凝材料[1-6]、 制备建筑砂浆[7-8]、制作加气混凝土[9-12]、生产建筑石 膏砌块[13-14]等建筑材料。 本 文 以 页 岩 陶 粒 为 粗、细 骨 料，以 水 泥、脱 硫 灰、脱硫石膏和粉煤灰等为多元胶凝材料，采用正 交试验分析各因素（砂率、脱硫灰替代粉煤灰百分 率、脱硫石膏替代粉煤灰百分率以及微硅粉替代水 泥百分率） 不同水平掺量对工业灰渣-陶粒混凝土 的干表观密度、软化系数、导热系数、绝干抗压强度 和吸水率的影响， 以便为这种新型混凝土制 备绿 色、保温、环保轻质的建筑砌块、建筑墙板提供理论 依据，为燃煤工业灰渣的资源化利用提供一种新的 途径。 1 试验概况 本研究以前期研究的材 料基准配合 比和文献 [15]的单因素试验研究为基础，设计砂率、脱硫灰替 代粉煤灰百分率、脱硫石膏替代粉煤灰百分率和微 硅粉替代水泥百分率 4 个影响因数，每个因数取 3 个 水平，进行正交试验。 试验中原材料基本性能与材 料基准配合比详见文献[15]，正交试验方案见表 1。 2 试验结果 主要测试了工业灰渣-陶粒混凝土 28d 的干表 观密度、软化系数、导热系数、绝干抗压强度和 48h 吸水率 5 个指标，试验参照 JGJ 51—2002 《轻骨料 基金项目：国家自然科学基金项目（51468057）。 混凝土技术规程》进行，试验结果见表 2。 工业灰渣-陶粒新型混凝土配合比试验研究 夏多田，吕开清，朱清峰，何明胜 （石河子大学水利建筑工程学院，832000） 摘 要：通过正交试验研究了砂率、脱硫灰替代率、脱硫石膏替代率和微硅粉替代率四个因素对新型混凝土干表 观密度、软化系数、导热系数、绝干抗压强度以及吸水率 5 个指标的影响。 结果表明：各因素对新型混凝土 5 个试验指 标的影响顺序为： 脱硫石膏 C>脱硫灰 B>砂率 A>微硅粉 D。 综合平衡分析各因素对新型混凝土 5 个试验指标的影 响，确定了工业灰渣-陶粒新型混凝土的最优配合比。 关键词：工业灰渣；表观密度；软化系数；抗压强度；导热系数 Abstract: The influence of four factors on the dry density, softening coefficient, thermal conductivity, dry compressive strength and water absorption of new concrete were studied by orthogonal test. The four factors are the sand ratio, the replacement rate of desulfurization ash, the replacement rate of desulfurization gypsum and the replacement rate of silica fume. The results show that the influence order of all factors on the five test indicators of the new concrete was desulfurization gypsum C >desulfurization ash B > sand rate A > micro silica powder D. The optimal mixture ratio is determined by analyzing the influence of all factors on the five test indicators of the new concrete. Key words: Industrial solid waste; Apparent density; Softening coefficient; Compressive strength; Thermal conductivity 中图分类号：TU528.2 文献标识码：A 文章编号：1000-4637（2017）10-66-04 表 1 正交试验方案表 注： 表中数值均为材料质量分数比， 砂率=陶砂/（陶粒+陶 砂）； 陶 粒为 粒 径 4.75~10.0mm 的 页 岩 陶 粒； 陶 砂 为 粒 径 0.16~4.75mm 的页岩陶砂。 水平 1 2 3 10 35 45 5 10 15 30 50 80 3 5 15 因素 砂率 A 脱硫灰（替 代粉煤灰）B 脱硫石膏（替 代粉煤灰）C 硅粉（替 代水泥）D % 2017 年第 10 期 混凝土与水泥制品 2017 No.10 10 月 CHINA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTS October 66- -
夏多田，吕开清，朱清峰，等 工业灰渣-陶粒新型混凝土配合比试验研究 表2试结里数班麦 因素 指标 序号 干表视密 化 导热系翌 干抗压 吸水率 A D 度/(gcm 系数 AW/(m.k) 强度MPa 1(10%) 1(5%】 1(30%】 1(3%) 1.393 0.94 0.332 15.273 1853 2(10%) 2(50%) 2(5%) 1.334 0.93 0.306 12.497 16.07 3(15% 3(80经】 3(15%】 1.293 0.81 0.299 8.329 1457 2(35%) 2 1.37 0.341 13.60 17.44 3 3 1.320 0.7 028- 8.86 15.05 6 3 1.405 0 0.32 1136 17.15 3(45%) 1 1.330 0.69 0.312 8.680 14.6 2 1.373 0.87 0.335 12.903 15.00 3 1 1.334 0.89 0.320 11.650 18.53 3试验结果分析 数据和以及平均值，并计算极差R,计算结果如表3 根据正交试验数据结果，不考虑各因素之间的 和表4所示。 交互作用，计算各因素不同水平 下每个试验指标的 3.1 确定各因素的主次顺序 表3试验数据极差分析表(1) 干表观密度/(cm) 软化系数 导热系数W(m-k) 因素 4020 4171 4.047 2680 2500 2.770 254 09037 093 A096 4039 4069 2.540 2510 2.69 0.950 394 4.037 2450 2660 2.210 097 1.340 1.365 0.833 0.92 1.365 1.342 1356 0.847 0.837 0.860 0.317 1346 1.34 1.314 1.346 0.817 0.887 085t 0.322 e 0.298 0324 0.025 0.022 0.076 0.077 0.053 0.187 0.013 0.010 0020 0.032 0.013 A>I-D C>ASB>D SD>A 优水 B. D A D. 优组合 A BC D. A.B:CD 表4 试验数据极差分析表(2 指后 绝干抗压强度AMPa 吸水率候 因素 52 426 32 3L346 25.87 34835 48.I6d 442 47010 12033 12519 1318 1.930 16.390 16867 131 1279 11 12583 10.84 16547 15.373 17.347 1.078 10.449 8.625 11612 16.053 16.750 14.750 15670 0955 2.070 4556 0.493 1.700 主次顺序 C>B>D2A CSR-D 优水 B D, D 优组合 A B C D: A:BC D, 注：表3表4中人为某个因素第i个值时指标值的总和：k,为K的均值：R为极差。 根据极差R的大小，可以判断各因索对本次试 试验指标的影响主次顺序见表3，表4所示。由诊 验指标的影响主次顺序。本次试验各因素对每个单 两表可得到：4个因素对5个单一指标的影响显著 -67 1002017Chi al Electronic Publishing House.All rights ved www.cnki.ne
3 试验结果分析 根据正交试验数据结果，不考虑各因素之间的 交互作用，计算各因素不同水平下每个试验指标的 数据和以及平均值，并计算极差 R，计算结果如表 3 和表 4 所示。 3.1 确定各因素的主次顺序 表 2 试验结果数据表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1（10%） 1 1 2（35%） 2 2 3（45%） 3 3 1（5%） 2（10%） 3（15%） 1 2 3 1 2 3 1（30%） 2（50%） 3（80%） 2 3 1 3 1 2 1（3%） 2（5%） 3（15%） 3 1 2 2 3 1 1.393 1.334 1.293 1.371 1.320 1.405 1.330 1.373 1.334 0.94 0.93 0.81 0.87 0.71 0.96 0.69 0.87 0.89 0.332 0.306 0.299 0.341 0.284 0.325 0.312 0.335 0.320 15.273 12.497 8.329 13.603 8.867 11.367 8.680 12.903 11.650 18.53 16.07 14.57 17.44 15.05 17.15 14.63 15.00 18.53 因素 A B C D 指标 干表观密 度/（g/cm3 ） 软化 系数 导热系数 /[W/（m.k）] 绝干抗压 强度/MPa 吸水率 /% 注：表 3、表 4 中 Ki 为某个因素第 i 个值时指标值的总和；ki 为 Ki 的均值；R 为极差。 表 3 试验数据极差分析表（1） 表 4 试验数据极差分析表（2） 指标 因素 干表观密度/（g/cm3 ） A B C D 软化系数 A B C D 导热系数/[W/（m·k）] A B C D K1 K2 K3 k1 k2 k3 R 主次顺序 优水平 优组合 4.020 4.096 4.037 1.340 1.365 1.346 0.025 C>A>B>D A1 A1B2C3D3 4.094 4.027 4.032 1.365 1.342 1.344 0.022 B2 4.171 4.039 3.943 1.390 1.346 1.314 0.076 C3 4.047 4.069 4.037 1.349 1.356 1.346 0.011 D3 2.680 2.540 2.450 0.893 0.847 0.817 0.077 C>A>B>D A1 A1B3C1D2 2.500 2.510 2.660 0.833 0.837 0.887 0.053 B3 2.770 2.690 2.210 0.923 0.897 0.737 0.187 C1 2.540 2.580 2.550 0.847 0.860 0.850 0.013 D2 0.937 0.950 0.967 0.312 0.317 0.322 0.010 C>B>D>A A1 A1B2C3D1 0.985 0.925 0.944 0.328 0.308 0.315 0.020 B2 0.992 0.967 0.895 0.331 0.322 0.298 0.032 C3 0.936 0.943 0.975 0.312 0.314 0.325 0.013 D1 指标 因素 绝干抗压强度/MPa A B C D 吸水率/% A B C D K1 K2 K3 k1 k2 k3 R 主次顺序 优水平 优组合 36.099 33.837 33.233 12.033 11.279 11.078 0.955 C>B>D>A A1 A1B1C1D1 37.556 34.267 31.346 12.519 11.422 10.449 2.070 B1 39.543 37.750 25.876 13.181 12.583 8.625 4.556 C1 35.790 32.544 34.835 11.930 10.848 11.612 1.082 D1 49.170 49.640 48.160 16.390 16.547 16.053 0.493 C>B>D>A A3 A3B2C3D3 50.600 46.120 50.250 16.867 15.373 16.750 1.493 B2 50.680 52.040 44.250 16.893 17.347 14.750 2.597 C3 52.110 47.850 47.010 17.370 15.950 15.670 1.700 D3 根据极差 R 的大小，可以判断各因素对本次试 验指标的影响主次顺序。 本次试验各因素对每个单 一试验指标的影响主次顺序见表 3、表 4 所示。 由该 两表可得到：4 个因素对 5 个单一指标的影响显著 夏多田，吕开清，朱清峰，等 工业灰渣-陶粒新型混凝土配合比试验研究 67- -
2017年第10期 混凝土与水泥制品 总第258期 性顺序不一致无法得到4个因素对5个试验指 次试验的干表图密度等5个且体指标可以得到 的整体影响主次顺序。按照各因素对每个单一指 因素对单个试验指标的最优水平和最优组合（见表 影响显著性顺序不同分别赋予不同的得分值，规定 3,表4)，本次试验5个指标单独分析出的优化条件 按照影申主次顺序排名第一第二、第三，第四分别 不一致，可以根据因素的影响主次，综合平衡分析 赋子4321分计算冬因素对5个指标的整体品 确定各因素基于多指标的最优水平。由表3和表4 性顺序，结果见表5。 可以发现，因素A对于5个试验指标而言，最优水平 表5各因素对5个指标影响显著性排序与得分情况 中，前4个指标都是A,最后的吸水率指标是A 果将因素A由水平3减小到水平1，吸水率平均值 因素 干表观软化 导热绝干抗吸水 k值将由16.053增加到16.390.增幅为2.10%.因素 密度系國 系数压强度率 A对吸水率的影响显著顺序排在最后一位，所以因 主次顺序第二第二第四第四第四 素A取水平3或水平1对材料吸水率的影响很小 指标分值 5 3 因此，对5个指标的综合最优水平为A。同理可以 主次顺房 第 第三第二 第二 第 综合分析确定本次试验其他3个因素对5个指 13 指标分 2 3 的综合最优水平分别为B、C,和D,。综上所述，本次 主次顺序 第 第一 第一 第一 第 试验各因素对多指标的综合最优组合为AB,CD,」 指标分值 3.3各因素对试验指标的影响趋势 D 主次顺疗 第四第四第三 第三 第 银据表3和表4中的各因素的k值，绘制各因 指标分值1 2 2 2 素不同水平与本次试验干表观密度、软化系数、导 由表5计算所得的各因素对工业灰渣-陶粒视 热系数，给干抗压强度和吸水率的变化趋势图分 凝土5个指标整体影响得分情况，可以得到本次试 别见图1图2.图3.图4和图5 验的4个因素对工业灰潜_陶拉混凝土5个试验指 331 名因素对材料王表观度的影 标整体影响主次顺序为：脱硫石音(C)>脱硫灰(B) 通过图1可知，材料表观密度随因素A,D糁 砂率(A)>微硅粉(D). 的增大先增加后减小，变化幅度较小：材料表观 3.2确定各因素的最优水平和最优组合 度随因素C梅量的增大深渐隆低，降低幅度很显 根据各指标不同水平平均值k值大小，结合煮 著，说明脱硫石音用量对材料的表观密度影响很显 A因素 B因素 G因素 D因素 130 1 2 图1干表观密度，值与各因素水平关系图 100 1.00 100 A因素 B因 C因素 D因素 0.90 090 0.90 090 08 茶0 0.70 0.70 3 2 3 0.33 A图 0.33 0.33 B因素 D因素 0.32 0.32 、C因清 ￥0.32 0.32 装00 030 0.30 029 0.30 0.29 图3导热系数，值与各因素关系图 A因 B因素 C因素 D因 133 图4绝干抗压强度k,值与各因素水平关系图 .68 1994-2017 China Academic Joumal Electronic Publishing House.All rights reserved. http://www.cnki.ne
图 3 导热系数 ki 值与各因素关系图 图 4 绝干抗压强度 ki 值与各因素水平关系图 图 2 软化系数 ki 值与各因素水平关系图 性顺序不一致，无法得到 4 个因素对 5 个试验指标 的整体影响主次顺序。 按照各因素对每个单一指标 影响显著性顺序不同分别赋予不同的得分值，规定 按照影响主次顺序排名第一、第二、第三、第四分别 赋予 4、3、2、1 分，计算各因素对 5 个指标的整体显 著性顺序，结果见表 5。 由表 5 计算所得的各因素对工业灰渣-陶粒混 凝土 5 个指标整体影响得分情况，可以得到本次试 验的 4 个因素对工业灰渣-陶粒混凝土 5 个试验指 标整体影响主次顺序为：脱硫石膏（C）>脱硫灰（B）> 砂率（A）>微硅粉（D）。 3.2 确定各因素的最优水平和最优组合 根据各指标不同水平平均值 k 值大小，结合本 次试验的干表观密度等 5 个具体指标，可以得到各 因素对单个试验指标的最优水平和最优组合（见表 3、表 4），本次试验 5 个指标单独分析出的优化条件 不一致，可以根据因素的影响主次，综合平衡分析 确定各因素基于多指标的最优水平。 由表 3 和表 4 可以发现，因素 A 对于 5 个试验指标而言，最优水平 中，前 4 个指标都是 A1，最后的吸水率指标是 A3，如 果将因素 A 由水平 3 减小到水平 1， 吸水率平均值 k 值将由 16.053 增加到 16.390，增幅为 2.10%。 因素 A 对吸水率的影响显著顺序排在最后一位， 所以因 素 A 取水平 3 或水平 1 对材料吸水率的影响很小， 因此，对 5 个指标的综合最优水平为 A1。 同理可以 综合分析确定本次试验其他 3 个因素对 5 个 指标 的综合最优水平分别为 B2、C1 和 D2。综上所述，本次 试验各因素对多指标的综合最优组合为 A1B2C1D2。 3.3 各因素对试验指标的影响趋势 根据表 3 和表 4 中的各因素的 k 值，绘制各因 素不同水平与本次试验干表观密度、 软化系数、导 热系数、 绝干抗压强度和吸水率的变化趋势图，分 别见图 1、图 2、图 3、图 4 和图 5。 3.3.1 各因素对材料干表观密度的影响 通过图 1 可知，材料表观密度随因素 A、D 掺量 的增大先增加后减小，变化幅度较小；材料表观密 度随因素 C 掺量的增大逐渐降低， 降低幅度很显 著，说明脱硫石膏用量对材料的表观密度影响很显 表 5 各因素对 5 个指标影响显著性排序与得分情况 因素 A B C D 主次顺序 指标分值 主次顺序 指标分值 主次顺序 指标分值 主次顺序 指标分值 第二 3 第三 2 第一 4 第四 1 第二 3 第三 2 第一 4 第四 1 第四 1 第二 3 第一 4 第三 2 第四 1 第二 3 第一 4 第三 2 第四 1 第二 3 第一 4 第三 2 9 13 20 8 干表观 密度 软化 系数 导热 系数 绝干抗 压强度 吸水 率 指标 总 分 图 1 干表观密度 ki 值与各因素水平关系图 1 2 3 1.40 1.38 1.36 1.34 1.32 1.30 1 2 3 1.40 A 因素 1.38 1.36 1.34 1.32 1.30 1 2 3 1.40 1.38 1.36 1.34 1.32 1.30 1 2 3 1.40 1.38 1.36 1.34 1.32 1.30 B 因素 A 因素 C 因素 D 因素 A 因素 B 因素 C 因素 D 因素 A 因素 B 因素 C 因素 D 因素 1 2 3 1.00 0.90 0.80 0.70 1 2 3 1.00 0.90 0.80 0.70 1 2 3 1.00 0.90 0.80 0.70 1 2 3 1.00 0.90 0.80 0.70 1 2 3 0.33 0.32 0.30 0.29 1 2 3 0.33 0.32 0.30 0.29 0.33 0.32 0.30 0.29 1 2 3 0.33 0.32 0.30 0.29 1 2 3 1 2 3 14 12 10 8 1 2 3 14 12 10 8 1 2 3 1 2 3 14 12 10 8 14 12 10 8 干 表 观 密 度 干 表 观 密 度 干 表 观 密 度 干 表 观 密 度 软 化 系 数 软 化 系 数 软 化 系 数 软 化 系 B 因素 C 因素 数 D 因素 导 热 系 数 导 热 系 数 导 热 系 数 导 热 系 数 绝 干 抗 压 强 度 绝 干 抗 压 强 度 绝 干 抗 压 强 度 绝 干 抗 压 强 度 2017 年第 10 期 混凝土与水泥制品 总第 258 期 68- -
夏多田，吕开清，朱清峰，等 工业灰渣-陶粒新型混凝土配合比试验研究 18 A因素 18 B因素 18 C因素 18 D因素 安 16 16 16 关16 14 4 14 4 1 2 图5吸水率k,值与各因素水平关系图 著：材料表观密度随因素B掺量的增加，先减小后 粉替代水泥为5%。 又微增的变化趋势。 (4)利用工业灰渣作为轻质陶粒混凝土的掺合 3.3.2各因素对材料软化系数的影响 料是完全可行的，工业灰渣-陶粒混凝土可以作为 通过图2可知，材料软化系数随因素A、C掺量 制作轻质砌块和轻质墙板等建筑墙体材料使用。 的增大而逐渐减小，因素C脱硫石膏掺量大于50% 参考文献： 之后，软化系数下降速度非常明显，这与天然石膏 [1]高英力，陈瑜，王迪，等.脱硫石膏-粉煤灰活性掺合料设计 时水性能差的特性相似：材料软化系数随因素B参 及水化特性.四川大学学报：工程科学版，2010,2(42：225- 231. 量的增加而逐渐增大，且掺量在10%之前不明显， 2]陈瑜，高英力.粉煤灰脱疏石膏复合胶凝材料的配合比与 在10%之后，增幅明显：材料软化系数随因素D的 水化建筑材料学报2012,15(2：283-288. 增大先增大后减小，但变化幅度很小。 [3)]周君生，徐伟，陈益兰，等利用工业废渣生产多微孔胶凝材 3.3.3各因素对材料导热系数的影响 料的研究U.无机盐工业，2012.44(9)：39-41. 通过图3可知，材料导热系数随因素A、D掺量 [4]周君生利用工业废渣生产多微孔胶凝材料的研究D1南 的增加呈现持续增大趋势，微硅粉掺量大于5%之 宁：广西大学2012 后，增幅明显加快：导热系数随着因素B脱硫灰掺 [⑤陈友治，李国刚，毕春梅，等利用矿渣、脱硫渣及炉渣制备 量的增加，先减小后增大，当脱硫灰取代粉煤灰量 胶凝材料试验研究J武汉理工大学学报，2010.32(14)：6-10. 为10%时，导热系数最小。随因素C脱硫石膏取代 [6]张超.粉煤灰和炉渣作水泥混合材及粉煤灰掺量对不同水 量的增加，导材料热系数持续下降。 胶比混凝土的强度影响研究D1西安：西安建筑科技大学2012 [刀杨长利干混砂浆专用胶凝材料的性能研究D郑州：郑州 3.3.4各因素对材料绝干抗压强度的影响 大学，2012 通过图4可知，材料绝干抗压强度随因素A、 [8)吴彻平，彭家惠，瞿金东，等新型脱疏石膏基保温砂浆的配 B、C掺量水平的增加逐渐降低，其中随C因素下降 制及性能研究U材料导报B(研究篇)，2010,25(10外：121-124 明显，最低强度值小于1OMPa:随着因素D掺量水 [9孔祥香脱硫石膏基加气混凝土的研究D武汉：武汉理大 平的增加材料绝干抗压强度呈现先减小后增大的 学.2009 变化趋势。 [10]王雨利，刘素霞，罗树琼，等.利用固体废弃物制备蒸压加 3.3.5各因素对材料吸水率的影响 气混凝土砌块的研究河南理工大学学报：自然科学版，2012， 通过图5可知，材料吸水率随因素A掺量的增 31(5:613-616 加先增加后减少，整体变化幅度很小：随因素B的 [11】刘素霞，王雨利，罗树琼，等.利用工业废渣生产新型墙体 增加，材料吸水率先减小后增大，变化比较显著；材 材料的试验研究新型建筑材料，201211)：59-62. [12]梁宝瑞，宋存义，毛妍妮，等.脱硫灰用作钙质材料制备蒸 料吸水率随因素C掺量的增加先增加后减少，掺量 压加气混凝土砖块环境工程学报，2012,6(4)1358-1362. 水平大于50%之后，吸水率减小比较显著：随因素 [13】周飞，杨久俊，王芳.改性脱硫建筑石膏加气砌块制备工艺 D的增加，材料吸水率逐渐减小，变化较显著。 参数及其对性能的影响新型建筑材料.2012(6)20-23. 4结语 [14]路国忠，周丽娟，陈建超.轻质高强脱硫石膏砌块的制备技 (1)脱硫石膏是影响工业灰渣-陶粒混凝土5个 术新型建筑材料，2011(8)：25-28. 指标最主要、最显著的因素。 [15)吕开清，夏多田.新型陶粒混凝土材料配合比试验研究 (2)各因素影响工业灰渣-陶粒混凝土5个试 混凝土，2017(4：147-150. 验指标的主次顺序为：脱硫石膏(C)>脱硫灰(B)>砂 收稿日期：2017-08-08 率(A)>微硅粉(D)。 作者简介：夏多田(1979-)，男，副教授。 (3)工业灰渣-陶粒混凝土基于5个试验指标 通讯作者：何明胜(1971-)，男，教授。 的最优组合是ABCD2,即砂率为10%，脱硫灰替代 通讯地址：新疆石河子市石河子大学 粉煤灰为10%，脱硫石膏替代粉煤灰为30%，微硅 E-mail:10475947@qq.com -69- ?1994-2017 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
著；材料表观密度随因素 B 掺量的增加，先减小后 又微增的变化趋势。 3.3.2 各因素对材料软化系数的影响 通过图 2 可知，材料软化系数随因素 A、C 掺量 的增大而逐渐减小，因素 C 脱硫石膏掺量大于 50% 之后，软化系数下降速度非常明显，这与天然石膏 耐水性能差的特性相似；材料软化系数随因素 B 掺 量的增加而逐渐增大， 且掺量在 10%之前不明显， 在 10%之后，增幅明显；材料软化系数随因素 D 的 增大先增大后减小，但变化幅度很小。 3.3.3 各因素对材料导热系数的影响 通过图 3 可知，材料导热系数随因素 A、D 掺量 的增加呈现持续增大趋势， 微硅粉掺量大于 5%之 后，增幅明显加快；导热系数随着因素 B 脱硫灰掺 量的增加，先减小后增大，当脱硫灰取代粉煤灰量 为 10%时，导热系数最小。 随因素 C 脱硫石膏取代 量的增加，导材料热系数持续下降。 3.3.4 各因素对材料绝干抗压强度的影响 通过图 4 可知， 材料绝干抗压强度随因素 A、 B、C 掺量水平的增加逐渐降低，其中随 C 因素下降 明显，最低强度值小于 10MPa；随着因素 D 掺量水 平的增加材料绝干抗压强度呈现先减小后 增大的 变化趋势。 3.3.5 各因素对材料吸水率的影响 通过图 5 可知，材料吸水率随因素 A 掺量的增 加先增加后减少，整体变化幅度很小；随因素 B 的 增加，材料吸水率先减小后增大，变化比较显著；材 料吸水率随因素 C 掺量的增加先增加后减少，掺量 水平大于 50%之后，吸水率减小比较显著；随因素 D 的增加，材料吸水率逐渐减小，变化较显著。 4 结语 （1） 脱硫石膏是影响工业灰渣-陶粒混凝土 5 个 指标最主要、最显著的因素。 （2）各因素影响工业灰渣-陶粒混凝土 5 个 试 验指标的主次顺序为：脱硫石膏（C）>脱硫灰（B）>砂 率（A）>微硅粉（D）。 （3）工业灰渣-陶粒混凝土基于 5 个试验指 标 的最优组合是 A1B2C1D2，即砂率为 10%，脱硫灰替代 粉煤灰为 10%，脱硫石膏替代粉煤灰为 30%，微硅 粉替代水泥为 5%。 （4）利用工业灰渣作为轻质陶粒混凝土的掺合 料是完全可行的， 工业灰渣-陶粒混凝土可以作为 制作轻质砌块和轻质墙板等建筑墙体材料使用。 参考文献： [1] 高英力,陈瑜,王迪,等.脱 硫 石 膏-粉 煤 灰 活性 掺 合 料设 计 及 水 化 特 性[J].四 川 大 学 学 报:工 程 科 学 版,2010,2(42):225- 231. [2] 陈瑜,高 英力.粉 煤 灰脱 硫 石 膏复 合 胶 凝材 料 的 配合 比 与 水化[J].建筑材料学报,2012,15(2):283-288. [3] 周君生,徐伟,陈益兰,等.利用工业废渣生产多微孔胶凝材 料的研究[J].无机盐工业,2012,44(9):39-41. [4] 周君生.利用工业废渣生产多微孔胶凝材料 的 研究[D].南 宁:广西大学,2012. [5] 陈友治,李国刚,毕 春梅,等.利 用矿 渣、脱 硫渣 及 炉 渣制 备 胶凝材料试验研究[J].武汉理工大学学报,2010,32(14):6-10. [6] 张超.粉煤灰和炉渣作水泥混合材及粉煤灰掺量对不同水 胶比混凝土的强度影响研究[D].西安:西安建筑科技大学,2012. [7] 杨长利.干混砂浆专用胶凝材料的性能研究[D].郑州:郑州 大学,2012. [8] 吴彻平,彭家惠,瞿金东,等.新型脱硫石膏基保温砂浆的配 制及性能研究[J].材料导报 B（研究篇）,2010,25(10):121-124. [9] 孔祥香.脱硫石膏基加气混凝土的研究[D].武汉:武汉理大 学,2009. [10] 王雨利,刘素 霞,罗 树琼,等.利 用固 体 废 弃物 制 备 蒸压 加 气混凝土砌块的研究[J].河南理工大学学报:自然科学版,2012, 31(5):613-616. [11] 刘素霞,王雨 利,罗 树琼,等.利 用工 业 废 渣生 产 新 型墙 体 材料的试验研究[J].新型建筑材料,2012(11):59-62. [12] 梁宝瑞,宋存 义,毛 妍妮,等.脱 硫灰 用 作 钙质 材 料 制备 蒸 压加气混凝土砖块[J].环境工程学报,2012,6(4):1358-1362. [13] 周飞,杨久俊,王芳.改性脱硫建筑石膏加气砌块制备工艺 参数及其对性能的影响[J].新型建筑材料,2012(6):20-23. [14] 路国忠,周丽娟,陈建超.轻质高强脱硫石膏砌块的制备技 术[J].新型建筑材料,2011(8):25-28. [15] 吕开清,夏多田.新型陶粒混凝土材料配合比试验研究[J]. 混凝土,2017(4):147-150. 收稿日期：2017-08-08 作者简介：夏多田（1979-），男，副教授。 通讯作者：何明胜（1971-），男，教授。 通讯地址：新疆石河子市石河子大学 E-mail:10475947@qq.com 图 5 吸水率 ki 值与各因素水平关系图 A 因素 B 因素 C 因素 D 因素 1 2 3 18 16 14 1 2 3 18 16 14 1 2 3 18 16 14 18 16 14 1 2 3 吸 水 率 吸 水 率 吸 水 率 吸 水 率 夏多田，吕开清，朱清峰，等 工业灰渣-陶粒新型混凝土配合比试验研究 69- -