1绪论
1.1课题研究的背景和意义
我国经济的快速发展带动建筑业的迅速发展，使得建筑业对墙体材料的需求量大大增加，特别是新型墙材的需求，而且人们对新型墙体材料的标准要求更加的高。自从1988年“绿色建材”的观念在第一届国际材料科技研究会上首次被提出后，“绿色建材"就成为当今世界各国发展的方向。“绿色"指的是以绿色度来评定其对环境的贡献大小，表明其可持续发展的可能性及可行性。现在人们已经将绿色作为生活中的环保意志的标志[1，2]。1992年国际学术界对绿色材料进行了全面的定义：“绿色建材”是指在选择原材料、制作产品、产品的使用或循环利用以及废料处理等过程中，对地球环境的影响最小且有利于人们健康的材料。由此可以得出，绿色墙体材料应该是不破坏环境且具有节能、节水、废物利用、降低对环境污染特性的新型墙体材料[3]。随着绿色建材的提出，人们对新型墙体材料性能的要求也随之不断提高。目前，一些发达的国家已经利用了工业废渔、非粘土资源甚至垃圾生产出质量轻、节能的新型建筑材料，这种材料在框架式和内饶外挂式的建筑中能很好的应用，而且施工工艺简单便捷，能使建筑综合能耗降低一半以上，使建筑的有效面积增加，另外建筑材料质量轻使得材料的基本运费减少，降低房屋建造的造价，此外还能减轻建筑整体的重量使得房屋在地震中产生的惯性力小从而增强房屋的抗震性。现在西方大部分国家使用的墙体材料90%以上都是新型墙体材料，而且新型材料在建筑材料中占的比列很高，但在国内新型墙体材料占的比重仍然比较低。能源消耗随着工业化进程的快速发展也在日益加剧，考虑到可持续发展的这一方面，将来的建材工业必然要解决能源髙消耗这一不利影响。建筑能耗占能源消耗的一大部分，而建筑规模的持续扩大、城市化水平的不断提高以及人民生活水平提升使得建筑能耗也在持续增大。所以为了使能源能可持续长久的发展，我们不能忽略建筑能耗的消耗。但传统建材在生产制造上存在着很大的缺陷，如大量消耗土壤和矿产资源等为原材料。这不仅造成能源浪费，还严重破坏自然生态环境。这些问题都严重制约着我国社会与经济可持续的发展。我们必须快速研制出节能型墙体材料使建筑能耗快速有效地降低。
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1.2粉煤灰概述
粉煤灰是研碎的煤在锅炉中经过高温的燃烧，煤粉中的粘土质矿物成分在培融时由于表面张力的作用而形成非常小的液滴，液滴在排出炉体外的时候又急速冷却形成的一种类似火山质的超细球形颗粒，经过收尘器的收集最后的到的细灰，有时又称飞灰。粉煤灰是一种工业“废渣”。粉煤灰是来源于煤粉中无机组成成分，而煤中无机组成成分又主要为粘土矿物，另外还有含有黄铁矿、方解石、石英等，所以粉煤灰化学成分以Si02 (二氧化硅）和AI2O3 (三氧化二绍）为主，另外还有少许FeO;(三氧化二铁)，CaO (氧化韩），MgO (氧化镁)，K^O (氧化钾），NaO (氧化钠），SO3 (三氧化硫）及没有充分燃烧的有机质。从矿物的组成部分分析，粉煤灰是由晶体矿物和玻璃体组成，玻璃体结构在粉煤灰中占主要部分，含量大约为50%?80%，而晶体矿物主要以石英、莫来石等为主[6]。组成中的石英、莫来石等矿物成分使得粉煤灰具有特别的性质。粉煤灰中的玻璃质微珠及多孔体都是以玻璃体形式存在，玻璃体在经历了分解、烧结、培融及冷却等过程后储备了较高的化学内能，因此粉煤灰本身就具有活性[7]。粉煤灰本身的水硬胶凝性能很低，不过在有水的情况下其可以与石灰反应生成具有胶凝性能的水化物，尤其是在蒸压养护的条件下，粉煤灰可以与Ca (0H)2这些碱性的物质发生水化反应，生成的化合物具有水硬胶凝性，粉煤灰活性因此又可称为火山灰活性[8]。粉煤灰的性能是随着煤产地的不同及燃烧条件的不同差异很大，因为不同地方的煤的组分不同，不同锻烧条件使得产生的粉煤灰的化学组成成分比列差别很大。
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2试验原材料、仪器及试验方法
2.1主要原材料及性能
粉煤灰主要化学成分为SiO，AI2O3, Fe203和CaO，根据其CaO含量的多少又可分为高I丐粉煤灰与低妈粉煤灰[20]。高韩粉煤灰中含CaO的量为15%~30%而低韩粉煤灰中含有的CaO要低于10%。髙I丐粉煤灰所含的韩大多都是以活性结晶化合物C3A和CS的形式存在，所以一般情况下，高I丐粉煤灰的活性要比低耗粉煤灰的活性高。粉煤灰一般是由火力发电厂燃烧煤所产生的附属品，用收尘器在烟道口收集，属于火山灰性质的活性材料，它的主要成分是招、桂等氧化物燃烧排放的细小颗粒，是制造水泥的重要原材料。粉煤灰与氧氧化韩的混合物遇水将发生反应生产一种胶凝材料，在拌制混凝土中起到重要的作用。本试验选取的粉煤灰为安徽淮南市平于电厂生产的I级粉煤灰，粉煤灰的主要化学成分见表1：我国水泥的品种有很多，按其组成可分为常用水泥和特种水泥两大类[21]。常用水泥均是以桂酸盐水泥熟料为主要组成成分的一类水泥，主要有普通桂酸盐水泥、硅酸盐水泥、粉煤灰桂酸盐水泥、火山灰质桂酸盐水泥等。一般在建筑工程中使用比较多。特种水泥主要以非桂酸盐类为水泥熟料的其它品种水泥，如：髙错水泥、憐酸盐水泥等，有特殊要求的工程中比较多的使用这种水泥。
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2.2粉煤灰水泥基轻质混凝土的试验方法
本课题研究的轻质混凝土是一种发泡混凝土，一般情况下可以通过物理发泡或者化学发泡这两种方法来制备。所谓物理发泡就是将发泡剂和水按照一定的比例混合再通过机械的方式使发泡剂产生大量泡沫，再将泡沫与料楽混合搅拌制得发泡混凝土：而化学发泡则是通过使用一些产生气体的化学试剂（例锡粉、双氧水等）或化学反应使料裝中引入气泡的方法[23]。这两种方法相对而言物理发泡制成的泡沫混凝土性能更加好些，因为有时加进去的化学试剂本身可能会和泡沫混凝土中的其它成分发生有害的化学反应从而对泡沬混凝土的性能造成一定的影响，目前化学发泡的方法已渐渐被淘汰。本课题具体的制备方法如下：
(1)按预定计算的量，将粉煤灰、水泥、减水剂混合放入水泥胶砂搅拌机内先进行干搅拌，再加入水搅拌成均匀的料柴。
(2)将发泡剂与定量的水混合均勾并高速搅拌使其发泡制成细小均勾、体积稳定的泡沫。
(3)将发泡好稳定的泡沫缓缓倒入料衆中搅拌直到泡沫均勾分散在料楽中，形成泡沫混凝土裝料。
(4)将搅拌好的衆料注入100mmX100mmxlOOmm的正方形模具中，用刮刀轻轻抹平。成型时无需再震动台上震动以免使泡沬破裂而发生對塌，脱模后放入养护条件为温度要保持在(20±2)'C，且相对湿度需保持在95%以上等的环境下养护[25]。
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3粉煤灰水泥基轻质混凝土性能的研究...........23
3.1粉煤灰水泥基轻质混凝土的基本性能的研究........23
3.2本章小结........33
4粉煤灰活性激发原理研究........35
4.1粉煤灰活性........35
4.2粉煤灰化学活化增强机理分析........36
4.3粉煤灰物理活化增强机理分析........38
4.4复合活化粉煤灰的增强机理分析........39
4.5生石灰与熟石灰对粉煤灰激发效果的研究........39
4.6本章小结........44
5轻质材料在工程上的应用........45
5.1泡沫混凝土砌块........45
5.2轻质隔墙板........46
5轻质材料在工程上的应用
5.1泡沬混凝土棚块
随着经济的发展，物质水平的提高。相应的人们对居住的房屋的要求也是越来越高。不仅要求要住着舒适，还要相应的保温隔热、隔音等要求。外墙由于是和外界环境直接接触的部位。不仅要求保温隔热、隔音。还要能防潮防水防腐烛防和各种外界荷载的作用。由于传统砖墙很难能同时满足以上所述的这些功能，迫使国家和建筑行业对墙体材料进行改革。泡沫混凝土砲块恰是其改革的产物，泡沫混凝土砲块用在外墙，基本能满足上述要求。而且能满足国家规范对棚体的各项标准要求。由于泡沫混凝土砲块比传统的砖类质量轻、体积大。在运输和施工的可以节约成本，提高企业效益。当然也有不好的地方，施工过程中的质量控制比传统的砖类要困难。因此在施工的过程中需要做好与班主的技术交底以及对工人的培训等工作。泡沫混凝土砌块的制作是按试验室给出的配合比，将发泡剂加入到各种原料中，经搅拌成型的轻型砲体材料[51]。成型以后内部布满泡沫孔，所以具有保温隔热的效果，其外观和内部构造和加气块非常相似。普通光面棚块表面是光的，表面是经过特殊处理的密度很高的面层。这种面层的比普通的砖吸水率要小的多，所以普通光面砲块的防水效果更好，由于这种挪块砲的墙吸水少，抗风冻性能比一般墙体要好。而且能延长墙体的使用时间。由于砌块的表面己经是光滑的，所以可以免抹灰，省去了抹灰费用，从而达到经济实用的目的。这种砲体的墙体体的耐久性要比普通的抹灰墙好，且更加美观。砲体施工工艺较简单，可以节省人工。
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结论
粉煤灰水泥基轻质板材具有重量轻、资源消耗少等特点，其中掺入了大量粉煤灰，解决了工业问题的同时有效的利用工业废料。本课题主要研究了粉煤灰掺量、减水剂掺量、水胶比大小及起泡剂掺量对泡沫混凝土性能影响；还分析了粉煤灰活化剂机理，进行了生石灰与熟石灰这两种激发剂对粉煤灰活性激发的对比试验。通过研究主要得出以下结论：
(1)粉煤灰水泥基轻质混凝土的强度随着粉煤灰掺量的增加出现先增大后减小的趋势；随着减水剂的掺量增加而提高；随着水胶比及起泡剂量的增大而逐渐降低。
(2)试验表明掺入激发剂熟石灰和生石灰均能提高轻质混凝土强度，且熟石灰对粉煤灰活性激发的效果比激发剂生石灰效果好，熟石灰掺量在1%左右时激发效果最优。
(3)粉煤灰水泥基轻质混凝土的强度随着起泡剂掺量的增加而快速下降，其表观密度随着起泡剂掺量的增加而减小，想要得到一个质量轻强度大的配合比就需要找到一个相对平衡点。本文中最优配合比是当水泥掺量为40%，粉煤灰掺量为60%，水胶比为0.38，减水剂掺量为0.3%,起泡剂掺量为0.4g，熟石灰掺量为1%的时候。以此配合比配置而成的试块的28天抗压强度为4.58Mpa，干表观密度为 828kg/m3。
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参考文献（略）