CN104291753A - 由陶粒、混凝土及聚苯颗粒制作的环保型空心砌块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种由陶粒、混凝土及聚苯颗粒制作的环保型空心砌块，采用圆球形矿渣陶粒作粗骨料，破碎后的废弃混凝土作细骨料，掺入聚苯乙烯颗粒，拌以水和水泥制作而成。本发明的有益效果是利用了废弃物作为空心砌块材料，具有环保性，并且生产成本低。

Description

由陶粒、混凝土及聚苯颗粒制作的环保型空心砌块

技术领域

本发明属于环保建材制造技术领域，涉及由陶粒、混凝土及聚苯颗粒制作的环保型空心砌块。 

背景技术

工业矿渣粉煤灰制成陶粒，具有轻质性和保温隔热性；废弃混凝土加工成机制砂用于新的混凝土中，使部分环境问题得到解决的同时又循环利用废弃资源；聚苯乙烯泡沫轻质保温，但一次性使用之后却很难降解，处理不当会造成雾霾，本发明对这三种废弃材料的再生利用开展相关研究，具有优越的环保性、经济性和创新性。 

陶粒通常由粉煤灰矿渣烧结而成，其内部结构特征呈细密蜂窝状微孔，是由于气体被包裹进壳内而形成，这些微孔都是封闭型的而不相互连通，这也是陶粒质轻、隔热的主要原因。以陶粒为粗骨料，普通砂或轻砂为细骨料搅拌而成的混凝土称为陶粒混凝土，其在装配式钢筋混凝土结构的楼房外墙板中使用广泛。再生细骨料混凝土是指将废弃的混凝土经破碎、筛选、清洗、晾晒后，作为建筑用砂运用到新的混凝土中，这样既使部分建筑垃圾得到有效再利用，又解决了资源和环境问题。聚苯乙烯泡沫是由含有挥发性液体发泡剂的可发性聚苯乙烯颗粒，经加热预发后在模具中成型的白色物体，具有微细闭孔的结构特点，在工程中主要用于建筑墙体，地板采暖，屋面保温，冷库、空调的保温隔热等。然而废弃的聚苯乙烯泡沫是人类生活中常见的难降解垃圾，已造成较为严重的白色污染，其处理方法还有待改进。本项目拟以陶粒为粗骨料，废弃混凝土为细骨料，并添加聚苯乙烯颗粒，配制出一种新型环保的混凝土，制成单排孔空心砌块，对其相关性能进行探索和研究。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种由陶粒、混凝土及聚苯颗粒制作的环保型空心砌块，解决了现有的工业铸造、采矿等过程中产生的废弃材料不能利用，污染环境的问题。 

本发明所采用的技术方案是采用圆球形矿渣陶粒作粗骨料，破碎后的废弃混凝土作细骨料，掺入聚苯乙烯颗粒，拌以水和水泥制作而成。 

进一步，所述水泥选用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥。 

进一步，所述水与水泥比为0.42，水泥用量为514kg·m^-3。 

进一步，料拌合物统一取0.40的砂率。 

进一步，所述陶粒采用5～9.5mm连续级配。 

进一步，所述陶粒取代率、细骨料取代率，聚苯颗粒取代率为LC100-100-15或LC100-100-25或LC100-100-35。 

本发明的有益效果是利用了废弃物作为空心砌块材料，具有环保性，并且生产成本低。 

附图说明

图1是本发明空心砌块示意图； 

图2是本发明新型轻质混凝土成型工艺流程图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。 

一，环保型空心砌块及空心砌块试件制作： 

采用圆球形矿渣陶粒作粗骨料，破碎后的废弃混凝土作细骨料，掺入聚苯乙烯颗粒，拌以水和水泥制作而成。水泥选用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥。水与水泥比为0.42，水泥用量为514kg·m^-3。料拌合物统一取0.40的砂率。所述陶粒采用5～9.5mm连续级配。 

陶粒取代率、细骨料取代率，聚苯颗粒取代率为LC100-100-15或LC100-100-25或LC100-100-35。LC100-100-25表示陶粒取代率为100％，再生细骨料取代率为100％，聚苯乙烯颗粒取代率为25％。聚苯颗粒体积为自然状态下的堆积体积。陶粒、混凝土及聚苯颗粒混凝土拌合物的和易性符合生产要求；掺入陶粒和聚苯颗粒，材料的表观密度得到明显降低；新型材料中，表观密度与聚苯颗粒取代率存在线性关系。 

本发明首次以陶粒为粗骨料，废弃混凝土作再生细骨料，添加聚苯乙烯颗粒拌合成新的混凝土，并将这种新型混凝土制作成空心砌块用于建筑的非承重墙体。这在土木工程领域中尚属空白。 

陶粒、混凝土及聚苯颗粒拌合混凝土及其空心砌块具有轻质、环保、隔热性能好等特性，本文对其物理、力学、热工性能进行系统研究。利用建筑垃圾减轻非承重墙体自重，并增强建筑保温隔热性能的研究目前比较少见，也属于本发明的创新点之一。 

本发明对所研制的陶粒、混凝土及聚苯颗粒拌合混凝土及其空心砌块的强度、环保、经济效益进行综合分析，使工业矿渣、再生骨料、聚苯颗粒在工程上得到有效的利用，变废为宝，符合建筑领域“环保、节能、墙体”的主题，非常有创新意义、经济效益和社会效益。 

应用以上原料制作空心砌块试件： 

制作过程中，采用普通混凝土搅拌方法进行新型材料搅拌时出现以下问题：陶粒和聚苯颗粒上浮较为严重，且由于该原因，导致部分陶粒和聚苯颗粒表面未被砂浆包裹，而仅仅是一层水泥浆。这种形态的材料不仅工作性能不好，而且后期上浮更为严重。 

本发明选用强制式搅拌机进行搅拌，采取三次搅拌工艺，严格控制各种材料的投料顺序。 

1、首次搅拌，搅拌聚苯乙烯颗粒可采用人工轻巧搅拌，可以防止聚苯颗粒的破碎。先往塑料箱内放全部的聚苯乙烯颗粒、三分之一份水泥，缓慢搅拌30秒，至聚苯颗粒与水泥粉末在塑料箱内分布均匀，然后倒入三分之一份水，继续搅拌直至水泥浆和泡沫颗粒充分接触，两相界面粘结完全，水泥浆体完全均匀包裹颗粒 

2、再次搅拌，往SJD50型强制式单卧轴混凝土搅拌机内倒入已经预湿且表面无明水的全部陶粒、三分之一份水泥，开动搅拌机搅拌30秒，使陶粒与水泥粉末在搅拌料斗内分布均匀，然后掺入三分之一份水，开动搅拌机搅拌一分钟，使陶粒颗粒和水泥浆充分混合，两相界面粘结完全，水泥浆体完全包裹陶粒颗粒，搅拌过程中强制式单卧轴混凝土搅拌机始终保持顺时针转动，切勿进行反转，以减少陶粒破碎情况的发生。 

3、综合搅拌，最后将包裹有水泥浆的聚苯乙烯颗粒、再生沙、三分之一份水泥，一起倒入已有陶粒水泥浆的搅拌机料斗内。边加水边沿顺时针方向搅拌两分钟，使各种材料均匀分布。 

从搅拌结果发现，以陶粒、混凝土和聚苯颗粒混凝土的特点来确定这种三次搅拌工艺，不仅能有效避免陶粒上浮，也能使水泥砂浆较好的包裹住聚苯乙烯颗粒，使得陶粒包裹较好，拌合物较均匀，能够很好的改善聚苯乙烯和水泥砂浆的界面粘结强度。 

4、制作空心砌块：如图1所示，制模：对新型材料制作的单排孔空心砌块尺寸设计采用390mm×190mm×190mm规格，中间肋厚为40mm，周围外壁厚为30mm，空心率为52％左右。 

1)第一次装模时，将拌合物装至试模高度的2/3处，开动振动台振捣3～5秒，之后人工用镘刀沿各试模壁插捣密实，将拌合物与试模相界处的气泡排出； 

2)第二次装模时，利用边缘效应，将拌合物装至高出试模，开动振动台振捣3～5秒，然后人工用镘刀插捣拌合物与试模的相界处，再开动振动台振捣2～3秒； 

3)对振捣后的新型材料用平板进行来回抹压，此时需注意防止试模在振动台上自由跳动，并将被水泥砂浆包裹的陶粒、聚苯颗粒下压在试模内而不浮起； 

4)由于试验所拌制的新型材料采用425标号的水泥，且不加外加剂，因此凝结硬化较早，为防止陶粒和聚苯颗粒上浮，在装模振捣后的六小时内.每隔两小时进行一次抹匀，以达到良好的防上浮效果。 

搅拌设备要求： 

1)具有调速功能，可根据不同配合比、不同物料调节转速； 

2)机筒内无搅拌死角，搅拌后死角积存的不均匀性物科尽量少； 

3)对轻骨料有强制下压功能，强迫陶粒和聚苯颗粒进入下部浆科中，同时又要求对下部稠浆有良好的上翻功能，强迫浆料与上部轻骨料快速混合； 

4)不伤聚苯乙烯颗粒，对聚苯颗粒有保护和稳定的功能，搅拌后聚苯颗粒损失率低，绝大部分聚苯颗粒在搅拌作用力下不会破裂； 

5)对聚苯颗粒的混合率高，制浆质量高，能够达到高均匀性，浆料在浇注后不分层，不塌模，稳定性良好。 

本发明确定了NC0-0-0、RC0-100-0、LC100-0-0、LC100-100-0、LC100-100-15、LC100-100-25、LC100-100-35(编号注明：第一个数字代表陶粒取代率，第二个数字代表再生细骨料取代率，第三个数字代表聚苯颗粒掺量。例如：LC100-100-25表示陶粒取代率为100％，再生细骨料取代率为100％，聚苯乙烯颗 粒掺量为25％。)7种配合比。通过控制变量法，NC0-0-0与RC0-100-0可研究再生细骨料对混凝土物理、力学、热工性能的影响；NC0-0-0与LC100-0-0可研究陶粒对混凝土的影响；LC100-0-0与LC100-100-0可研究混凝土对轻骨料混凝土的影响；RC0-100-0与LC100-100-0可研究陶粒对再生细骨料混凝土的影响；LC100-100-0、LC100-100-15、LC100-100-25、LC100-100-35可研究不同聚苯颗粒掺量对新型材料物理、力学、热工性能的影响，并最终找寻出新型材料最合适的配合比。 

由于再生细骨料吸水率高，孔隙率大，易吸收搅拌用水，导致拌合物的有效水灰比降低。因此在配合比设计时，需对掺有再生细骨料的试验组加入4％左右的附加用水。根据上述设计思路，本文新型材料配合比具体参数设计如表1所示。 

表1新型材料配合比 

编号注明：第一个数字代表陶粒取代率，第二个数字代表再生细骨料取代率，第三个数字代表聚苯颗粒取代率。LC100-100-25表示陶粒取代率为100％，再生细骨料取代率为100％，聚苯乙烯颗粒取代率为25％。聚苯颗粒体积为自然状态下的堆积体积。施工工艺和方法：陶粒、混凝土和聚苯颗粒混凝土中陶粒和聚苯颗粒较其它物质轻，对施工过程中各操作环节较为敏感，如果操作不当，易使这种新型材料的性能降低，因此加强新型材料施工工艺的控制和管理非常重要。本文分别研究了陶粒预湿、搅拌方式、搅拌时间、振捣时间、成型养护等施工过程对新型材料工作性能的影响，从而制定出一整套合理的施工工艺和方法，能够较好地指导新型材料的制作和施工。 

陶粒的预湿处理：由于轻骨料陶粒密度小，且吸水性大，若不进行预湿处理，会导致拌合物搅拌时水量不易控制，和易性不稳定，也会导致浇灌成型后，试件表面凹凸不平以及内部干缩裂缝的大量产生。1小时吸水率和24小时吸水率是决定陶粒预湿处理方式的两个关键指标，通常1小时吸水率达到24小时吸水率70％以上的陶粒，可缩短其预湿时间；而对于1小时吸水率与24小时吸水率相差较大的陶粒，宜选择提前24小时淋水或浸泡的方式进行预湿处理。 

本试验的陶粒先经过筛分、清洗、晒干，试验时提前24小时进行浸泡预湿至饱和，之后将陶粒平摊晾干，待颗粒表面无明显水珠时，即可称量并进行试验，此时陶粒颗粒含水率约为9％左右。 

拌合物的搅拌时间与方法： 

普通混凝土搅拌时，粗骨料在砂浆搅拌后加入，但根据试验发现，采用普通混凝土搅拌方法进行新型材料搅拌时出现以下问题：陶粒和聚苯颗粒上浮较为严重，且由于该原因，导致部分陶粒和聚苯颗粒表面未被砂浆包裹，而仅仅是一层水泥浆。这种形态的材料不仅工作性能不好，而且后期上浮更为严重。 

本环保混凝土的制作工艺和搅拌方法对其生成的混凝土试块、砌块的强度、表观密度等性能的影响不容忽略。然而开动搅拌机时，会产生泡沫颗粒到处飘散的现象。搅拌之后，混凝土拌合物中的陶粒和聚苯乙烯颗粒容易上浮，再生细骨料易沉底，不易拌匀。所以应选用强制式搅拌机进行搅拌，并采取新型的三次搅拌工艺，严格控制各种材料的投料顺序。 

轻骨料混凝土的搅拌时间应考虑在获得性能优良的混凝土拌合物的同时拌和时间较短，以求经济。在搅拌过程中发现，搅拌时间较短时拌合物的搅拌不均匀，而搅拌时间过长又使陶粒发生破碎，进而会影响硬化后陶粒混凝土的性能，这是由于陶粒的自重较小造成的。因此，陶粒混凝土应采用强制式搅拌机进行搅拌，并且要严格控制搅拌时间。施工经验表明陶粒混凝土的搅拌时间应比普通混凝土稍长，约为3分钟。 

在新型材料拌合物的搅拌过程中，由于陶粒和聚苯乙烯颗粒都较轻，使用机器搅拌容易发生破碎，故将人工搅拌和强制搅拌机搅拌相结合，独创了三次搅拌的施工方案，具体投料及搅拌方法如下： 

1、首次搅拌：搅拌聚苯乙烯颗粒需采用人工轻巧搅拌，可以防止聚苯颗粒的破 碎。先往塑料箱内放全部的聚苯乙烯颗粒、三分之一份水泥，人工用小铲搅拌30秒，至聚苯颗粒与水泥粉末在塑料箱内分布均匀，然后倒入三分之一份水，继续搅拌直至水泥浆和泡沫颗粒充分接触，两相界面粘结完全，水泥浆体完全均匀包裹颗粒。 

2、再次搅拌：往SJD50型强制式单卧轴混凝土搅拌机内倒入已经预湿且表面无明水的全部陶粒、三分之一份水泥，开动搅拌机搅拌30秒，使陶粒与水泥粉末在搅拌料斗内分布均匀，然后掺入三分之一份水，开动搅拌机搅拌一分钟，使陶粒颗粒和水泥浆充分混合，两相界面粘结完全，水泥浆体完全包裹陶粒颗粒。搅拌过程中强制式单卧轴混凝土搅拌机始终保持顺时针转动，切勿进行反转，以减少陶粒破碎情况的发生。 

3、综合搅拌：最后将包裹有水泥浆的泡沫颗粒、再生细骨料、三分之一份水泥，一起倒入已有陶粒水泥浆的搅拌机料斗内。边加水边沿顺时针方向搅拌两分钟，使各种材料均匀分布。 

从搅拌结果发现，以陶粒、混凝土和聚苯颗粒混凝土的特点来确定这种三次搅拌工艺，不仅能有效避免陶粒上浮，也能使水泥砂浆较好的包裹住聚苯乙烯颗粒，使得陶粒包裹较好，拌合物较均匀，能够很好的改善聚苯乙烯和水泥砂浆的界面粘结强度。这种新型材料的成型工艺流程图如图2。 

材料的成型及养护： 

轻骨料混凝土易产生干缩裂缝，所以早期必须很好地进行保潮养护。本试验中的新型材料立方体试件、棱柱体试件采用混凝土标准养护法放入标养室内进行养护，而考虑到实际工程中空心砌块的养护问题，采用室外自然养护方式。若当时养护坏境的温度高于20℃，须用塑料布覆盖在混凝土试件及砌块上进行保温保湿养护，并且每隔12小时浇一次水。该新型材料制备工艺并不复杂，关键是要把握好计量关，尤其是聚苯颗粒量较大时，聚苯颗粒的质量和数量将直接影响新型材料的成型和产品的各项性能。 

空心砌块的设计制作： 

本发明采用陶粒、混凝土、聚苯颗粒配置的新型混凝土来制作单排孔空心砌块。考虑到最大化利用废弃混凝土、减轻砌块重量、获得良好的隔热性能，选取LC100-100-0、LC100-100-15、LC100-100-25、LC100-100-35四种新型材料配 合比来制作砌块。 

按照国标要求，对新型材料制作的单排孔空心砌块尺寸设计采用常用的390mm×190mm×190mm规格，中间肋厚为40mm，周围外壁厚为30mm，空心率为52％左右。详细尺寸见图1。按照上述配合比和砌块设计尺寸，将各种原材料运往南宁市西乡塘区鹧鸪渌村建丰砌块厂进行搅拌、下料、装模、振捣、养护。制作出LHB100-100-0、LHB100-100-15、LHB100-100-25、LHB100-100-35四种环保轻质空心砌块。依据后面的砌块和砌体试验，考虑砌块运输与试验过程中的损坏率，每组配合比制作40个空心砌块，总共160个。 

陶粒、混凝土及聚苯颗粒混凝土的物理、力学性能试验结果及分析： 

本发明经过塌落度法测定发现，陶粒、混凝土及聚苯颗粒混凝土的塌落度对成型后的新型材料的质量分布均匀性和密实性影响非常大，测定结果如表2所示： 

表2塌落度与拌合物均匀性关系 

从表2的结果可以看出，当新型材料拌合物塌落度较小时，试件拆模后表面平整，质量分布均匀，这是因为拌合物流动性较小，阻碍了陶粒和聚苯乙烯颗粒的流动上浮，聚苯颗粒分布均匀，较好的避免混凝土各材质的分层现象。但塌落度过小，即流动性过小又不满足新型材料的施工和易性，因此，要控制好影响拌合物塌落度的水灰比、用水量、砂率等因素。 

表观密度试验结果及分析： 

陶粒、混凝土及聚苯颗粒混凝土拌合物捣实后的单位体积质量即为其表观密度。表观密度试验结果如表3所示： 

表3新型材料拌合物的表观密度 

从表3试验结果中可以看出，粗骨料的性能对材料表观密度的影响非常大，陶粒的选用，可以很明显地减轻混凝土自重。而普通混凝土和再生细骨料混凝土的表观密度在2400kg·m^-3左右，满足规范规定的2100～2500kg·m^-3的要求。陶粒混凝土和陶粒、混凝土混凝土的表观密度在1800kg·m^-3左右，满足轻骨料混凝土的表观密度小于1950kg·m^-3的要求，其中用再生细骨料取代天然砂后，混凝土的表观密度下降2.5％左右，重量减轻较少。而新型材料中密度最大的LC100-100-0，其表观密度占天然混凝土的73.4％；密度最小的LC100-100-35，其表观密度占天然混凝土的55.5％，自重得到显著减轻。 

将新型材料表观密度试验值与聚苯颗粒取代率的关系用origin软件进行拟合，得到如下线性关系：当聚苯颗粒取代率增加时，材料的表观密度降低，聚苯颗粒取代率为15％、25％、35％的新型材料，其表观密度分别是陶粒、混凝土混凝土的90.7％、83.3％、75.6％，与理论值85％、75％、65％有一定差异。分析其原因，是因为聚苯乙烯泡沫在搅拌及成型过程中有一定量的损失； 

立方体抗压强度试验结果及分析： 

本试验每组配合比成型三个立方体试块，三个抗压强度实测值中，最大值和最小值均不超过中间值的15％，满足规范要求。拌合物各配合比下立方体试块抗压强度试验结果如表4所示： 

表4立方体抗压强度试验结果 

从表4的试验结果可以看出，粗骨料的性能对材料抗压强度的影响很大，陶粒的选用，使其抗压强度显著降低。而普通混凝土抗压强度为38.0MPa，再生细骨料混凝土抗压强度为37.5MPa。再生细骨料混凝土的强度较普通混凝土降低很小，甚至个别试块强度大于普通混凝土强度，这是因为，虽然再生细骨料本身存在大量微裂缝，形成新的混凝土时，再生细骨料与新砂浆之间以及天然骨料与老砂浆之间存在较为薄弱的界面，另外再生细骨料混凝土内部孔隙多，当轴向受压时，容易发生混凝土局部应力集中现象。当聚苯颗粒取代率增加时，材料的立方体抗压强度降低。聚苯颗粒取代率为15％、25％、35％的新型材料，其立方体抗压强度分别是陶粒、混凝土混凝土的88.4％、71.9％、55.8％，聚苯颗粒的掺量使新型材料强度降低的效果比自重减轻的效果更加明显。 

轴心抗压强度试验结果及分析：进行7组对比试验，得到棱柱体抗压强度即轴心抗压强度，将轴心抗压强度与立方体抗压强度的比值同时计算出来以便于后面的研究，如表5所示： 

表5轴心抗压强度试验结果 

材料的轴心抗压强度与立方体抗压强度之间的关系，与材料所用粗骨料的种类影响非常密切。选用天然碎石作粗骨料的混凝土，轴心抗压强度与立方体抗压强度的比值为0.82左右，符合我国设计规范提出的普通混凝土f_c＝0.84f_cu-1.62计算式的要求。立方体抗压强度和轴心抗压强度差异较大，分析其原因，是立方体试件加载后，竖向发生压缩变形，水平向为伸长变形，试件的上、下端因受加载垫板的约束而横向变形小，使抗压强度得到提升。而选用陶粒作粗骨料的轻质混凝土，棱柱体抗压强度与立方体抗压强度的比值很高，超过普通混凝土。 

试件受压破坏特征及分析：在材料抗压强度试验时，观察试件破坏的全过程。试件破坏界面的情况与材料所用粗骨料、细骨料类型都有非常密切的联系。采用天然碎石作粗骨料的混凝土，荷载加载到一定程度后，可以发现在立方体试件的边棱附近出现竖向的裂缝，随着荷载的不断增大，裂缝逐渐扩展延伸至试件的角部，同时在各个侧面内部也出现许多裂缝，裂缝数量增多，宽度增大，表面的混凝土逐渐剥落，试件最后形成正倒相接的四角锥破坏。其试件的宏观破坏斜裂缝与荷载垂线的夹角为58°～64°，破裂面都发生在粗骨料和砂浆的界面，以及砂浆内部，而岩石粗骨料本身极少有破裂的。采用陶粒作粗骨料的新型材料，荷载加载到一定程度后，试件先是出现一系列微小的陶粒表皮炸开的声音，紧接着陶粒破碎的声音明显增大，破坏的过程与普通混凝土类似。其试件的破坏主斜裂缝与荷载垂线的夹角为66°～69°，明显大于普通混凝土的夹角，试件破坏面的断口整齐，有劈裂碎片，许多陶粒粗骨料和聚苯乙烯颗粒被劈成两半。使用混凝土作细骨料的新型材料，水泥浆基体与粗骨料两相结合界面会减弱，由于混凝土经过破碎机破碎，表面远远没有天然河沙细腻光滑，故试件的破坏界面，水泥砂浆基体浑浊粗糙。普通混凝土和新型材料的破坏界面，除了上述情况之外，各种配合比试件的破坏特征如表6所示： 

表6试块破坏特征 

新型材料与普通混凝土的基本区别在于粗骨料。普通混凝土是网状的水泥砂浆包围、粘结着更强、更硬、更实的粗骨料，成为构造的薄弱部位；而新型材料恰好相反，水泥砂浆包围、粘结着的是更弱、更软、多孔的轻骨料，薄弱部位转移为轻骨料陶粒，因此引发了材料性能的差别。在普通混凝土中，粗骨料的强度远远超过混凝土的强度，当水泥砂浆和骨料的界面以及泥浆内部出现裂缝后，在延伸和扩展过程中遇到粗骨料时，必然绕过其周界继续在水泥砂浆内发展，粗骨料有阻滞裂缝发展的作用。最终，混凝土的裂缝和破坏都发生在水泥砂浆内，而粗骨料无恙。新型材料的受力状况则不同。陶粒一般都是多孔、脆性材料，其抗压、抗拉强度和变形模量值都低，甚至低于其周围的水泥砂浆相应值。新型材料受力后，粗骨料和水泥砂浆之间的应力分布与普通混凝土的不同，试验观察到，新型材料破坏时，一般在界面过渡区产生裂缝，随着应力的增大，裂缝发生扩展，新型材料的裂纹直接从骨料中间穿过，断裂面平整；而在普通混凝土中断裂路径一般都是绕过骨料而发展，试件破坏后，骨料一般都保持完整，断裂面凹凸不平。 

陶粒粗骨料的应力较低，而水泥砂浆承受更大的力，形成近似于以陶粒、聚苯颗粒作填充、以水泥砂浆作骨架的受力模型。此外，矿渣陶粒表面粗糙，与水泥砂浆的粘结良好，界面裂缝的出现较晚，开展较慢；受压后，陶粒、聚苯颗粒本身的变形大，加大了新型材料的变形，当水泥砂浆中出现裂缝后，陶粒、聚苯 颗粒不能阻滞裂缝的开展，裂缝将穿过它们很快地延伸，但裂缝数量少；在试件的破坏断口可见很多陶粒、聚苯颗粒被劈开。所以，新型材料的强度和变形性能在很大程度上取决于陶粒的性质和强度，只有当陶粒强度与水泥砂浆强度相协调时，才能利用陶粒的有效强度，使新型材料充分发挥其合理强度。 

根据以上实验可以看出： 

1、陶粒、混凝土及聚苯颗粒混凝土拌合物的和易性符合生产要求；掺入陶粒和聚苯颗粒，材料的表观密度得到明显降低；新型材料中，表观密度与聚苯颗粒取代率存在线性关系。 

2、立方体抗压强度因素的影响效果大小依次为：陶粒、聚苯乙烯颗粒、混凝土；新型材料中，立方体抗压强度与聚苯颗粒取代率存在线性关系。 

3、在轴心抗压强度试验中，新型材料的棱柱体抗压强度与立方体抗压强度的比值很高，超过普通混凝土。其主要原因是轻质新型材料质疏、性脆，试件承压面的约束作用范围小，立方体的破坏形态与棱柱体相近，强度提高有限。 

4、新型材料的受压应力-应变曲线因聚苯颗粒的掺入而发生变化，当聚苯颗粒掺量不断增加，其曲线峰值(最大应力)随之降低，峰值应变变大，峰点突出，曲线陡峭；而使用混凝土，材料脆性降低，延性增大；应力-应变曲线仍可采用普通混凝土的分段式全曲线方程进行表达。 

5、由于再生细骨料孔隙率大，存在微裂缝，其再生混凝土会存在一些界面结合较弱区域，混凝土受压直接从骨料界面分开破坏。新型轻质混凝土破坏主要表现为陶粒和聚苯颗粒的受压破坏，基本上所有的陶粒、聚苯颗粒都沿破坏截面发生劈裂，裂纹直接从骨料中间穿过，陶粒断裂面平整，聚苯颗粒断裂面平整光滑，砂浆面比较浑浊粗糙。 

6、按照第二章的配合比配制出的新型材料，最低强度为13MPa，可以满足生产空心砌块的强度要求。 

陶粒、混凝土及聚苯颗粒空心砌块物理、力学性能试验结果及分析： 

1、陶粒、混凝土及聚苯颗粒空心砌块的含水率、空心率满足建筑砌块使用要求，其块体密度由于陶粒、聚苯颗粒的取代而显著降低，当聚苯颗粒取代率为35％时，可比传统普通混凝土砌块降低52.8％，也比新型砌块中聚苯颗粒掺量为零的块体密度下降了26.1％，可见新型砌块是一种轻质的砌块，掺入聚苯乙烯颗粒能有效减轻墙体自重。 

2、抗压强度是新型空心砌块一项重要指标，掺入聚苯颗粒对其抗压强度产生较大影响，随着聚苯颗粒取代率的增大，空心砌块强度明显降低，但其强度等级都在MU3.5以上，均能够满足非承重墙体砌块要求，而当聚苯颗粒取代率较大时，空心砌块的骨料整体性较差，粘结不牢固，破坏面不平整。 

3、新型空心砌块抗折强度随聚苯颗粒掺量的增加而降低，但其折压比却随颗粒掺量的增加而增大，明显高于传统普通混凝土砌块，说明新型砌块在墙体中承受复杂应力的能力更强。 

4、新型空心砌块砌体受压延性较好，且抗压强度试验值与《砌体结构设计规范》中公式的计算值较为吻合，LHB100-100-25与LHB100-100-35两种砌块的强度利用率较高，在实际工程中应得到更广泛的利用。 

陶粒、混凝土及聚苯颗粒混凝土保温隔热性能试验： 

1、采用环保型陶粒作粗骨料时，混凝土导热系数较天然粗骨料混凝土下降76％，为各种材料中的最高值，说明粗骨料的性能对混凝土导热系数影响最大。 

2、聚苯颗粒空心砌块导热系数随着聚苯颗粒掺量的增大而降低，热阻增大，当用再生细骨料取代天然砂掺入混凝土时，混凝土试件的导热系数也得到一定程度的降低，但降低的幅度比粗骨料和聚苯颗粒小，说明掺聚苯颗粒对导热系数的影响较再生细骨料大。 

3、聚苯颗粒掺量对新型材料保温性能的影响显著，掺入的聚苯颗粒在空心砌块内部形成许多封闭的孔洞，能够较好的降低混凝土砌块导热系数、增大热阻，因此，在满足空心砌块力学性能的条件下，可尽量增大其聚苯颗粒掺量。 

4、由相关规范公式进行计算的墙体总传热系数满足夏热冬冷地区的外墙传热要求，证明LHB100-100-15、LHB100-100-25、LHB100-100-35几种混凝土制成的单排孔空心砌块可以用作砌筑外墙墙体。 

以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的 限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。 

Claims (6)

1.一种由陶粒、混凝土及聚苯颗粒制作的环保型空心砌块，其特征在于：采用圆球形矿渣陶粒作粗骨料，破碎后的废弃混凝土作细骨料，掺入聚苯乙烯颗粒，拌以水和水泥制作而成。

2.按照权利要求1所述一种由陶粒、混凝土及聚苯颗粒制作的环保型空心砌块，其特征在于：所述水泥选用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥。

3.按照权利要求1所述一种由陶粒、混凝土及聚苯颗粒制作的环保型空心砌块，其特征在于：所述水与水泥比为0.42，水泥用量为514kg·m^-3。

4.按照权利要求1所述一种由陶粒、混凝土及聚苯颗粒制作的环保型空心砌块，其特征在于：料拌合物统一取0.40的砂率。

5.按照权利要求1所述一种由陶粒、混凝土及聚苯颗粒制作的环保型空心砌块，其特征在于：所述陶粒采用5～9.5mm连续级配。

6.按照权利要求1所述一种由陶粒、混凝土及聚苯颗粒制作的环保型空心砌块，其特征在于：所述陶粒取代率、细骨料取代率，聚苯颗粒取代率为LC100-100-15或LC100-100-25或LC100-100-35。