随着建筑行业的蓬勃发展，使得泡沫混凝土能够拥有登上建筑材料舞台上的机会。泡沫混凝土可以在建筑行业中广泛使用，它有着良好的保温效果，并且制造工艺简便、体积小，抗震超轻、降噪量不燃等优良特点。近几年来，我国提出了建设资源节约社会的要求，国家实行节能减耗政策，在此基础上，节能保护型建筑材料的发展趋势显得尤其重要，而泡沫混凝土恰是符合以上条件的一种材料，其应用领域十分广泛，备受建筑行业工作者和学者的关注。与此同时也带来了泡沫混凝土收缩大易开裂，各组分之间的相容性等亟待解决的问题。本试验针对粉煤灰掺量不同的泡沫混凝土，在以母料、发泡剂、水胶比为不变量的前提下，研究泡沫混凝土抗压强度及其他性能与粉煤灰掺量之间变化规律，并对结果之间相比对进行分析，找出最优粉煤灰配合比设计以优化泡沫混凝土性能，通过相关性因素分析取其一性能来更方便表示泡沫混凝土整体性能。
1试验
1.1 原材料
选择P·O 42.5 级水泥，甘肃水泥公司生产，其具体的成分、性能见表 1、2。粉煤灰，则要选择 II 级的产品，使用兰州二热厂制造的产品，化学成分见表 3，物理性质见表 4。抗裂纤维，则是选择聚丙烯抗裂纤维，具体的性能指标见表 5。母料为河南某公司提供。发泡剂双氧水由宁夏三雅精化有限公司制造，H2O2 含量为 27.5%。试验用水为兰州市七里河区当地的自来水，达到了规定的标准。
1.2 试验配合比及试验方法
将水泥、粉煤灰、外加剂、水按配合比称好，其中粉煤灰掺量分别替代 10%、15%、20%、25%、30%的水泥。其余配合比均相同（表 6）。进行混合搅拌。然后将一定比例的水和发泡剂进行混合，并搅拌 2 min 制得浆体，其次在制泡机上快速搅拌 3 min，得到均匀且稳定的气泡后，最后将膏状浆体浇筑模具之内，最后将表面刮平，静置 24 h 之后脱模，脱模后将试块放置在相对湿度 90%的标准养护室环境内养护至 28 d。通过 5 组配合比设计制出相应泡沫混凝土，每组配合比制作 12 块，分别取 3 块测其抗压强度、干密度、吸水率，相应三块的平均值作为最后的试验数据结果。剩余不同配合比的 3 块进行相关性分析试验。
2试验结果分析与讨论
2.1 粉煤灰掺量对干密度和抗压强度的影响
粉煤灰对干密度的影响，可以通过图 2 看到，两者的关系式 y=462.28-7.992x+0.093x2，相关系数为 R2=0.98。由此可以看到，粉煤灰能够影响到干密度，使得干密度有所下降。之所以出现这样的情况，就是因为相较于水泥，粉灰表观密度要更低一些，所以干密度自然会下降。其次水泥与泡沫的投放比例、水泥的凝结时间、稳定性都会在一定程度上对干密度产生影响，水泥投放的越多，发泡剂投放得越少，则密度越高，如果是相反的情况下，则越低。所以，对于其密度，一般要按照具体的配合比，开展针对性的规划。对水泥硬化时间进行对比，如果泡沫稳定时间更少，往往会产生塌模的情况，这对于泡沫混凝土是极其不利的；相比水泥硬化时间，假设泡沫稳定时间要更多的情况下，就会迅速对泡沫进行固定，这样就能够得到密度合理的混凝土。
因为粉煤掺量的不同，抗压强度的改变情况见图3，两者的关系式y=0.866-0.015x+（8.571e-5）x2，相关系数为R2=0.99。在以水胶比、发泡剂、母料为不变量的情况下，如果粉煤灰掺量不断提升，相应的抗压强度就会持续减弱。这是因为粉煤灰掺量提升，需水量要求增加，会让其中的浆体流动性降低，产生气泡混合时并不能充分且均匀的接触混合作用，形成诸多毛细孔改善了孔的结构，使泡沫混凝土变得易破坏，降低了泡沫混凝土的强度。结合经济效益、节约资源、保护环境等其他情况，在不影响正常使用功能的条件下，泡沫混凝土掺入适中的粉煤灰掺量来替代部分水泥，可以进而充分满足上述几种条件。
2.2 粉煤灰掺量对吸水率产生的影响
由图 4 可看出，随着粉煤灰掺量不断增加，吸水率和粉煤灰掺量之间的数学关系满足 y=76.94x-0.12 的函数关系式，吸水率呈下降趋势，且相关系数 R2 高达 0.96。如果粉煤灰从之前的 10%提升到 30%，因为微集料的填充，总孔隙率就会不断减少，因此，其吸水率是在不断减弱的。通过对泡沫混凝土进行分析可以看到，其中有大量的孔隙，这使其吸水率比较高，普遍都超过 50%，其中因素主要包括：密度、孔径等。对于泡沫混凝土来说，其使用年限与吸水率有比较大的关系，若要优化泡沫混凝土的使用效果，可以将防水剂掺入到料浆内或表层上涂覆防水材料，要想让吸水率减弱，就要让水灰比下降，这样就可以取得预想的成效。泡沫混凝土内部气孔多，若存在连通孔，就更容易吸水。
2.3 粉煤灰掺量对混凝土孔径的影响
搅拌料浆期间，一般会出现一定的化学反应，产生氢氧化钙，这期间，会形成一种碱性环境。如果将双氧水倒入其中，就会产生化学反应，并且出现大量的气体，变为一系列气源，而如果气源压力超过料浆切应力，其中的气源会在短时间内变大，变为大量气泡。可以理解为料浆膨胀时，因为水化作用的影响，会让其黏稠度持续增加，导致阻力不断提升。而在同一时间，双氧水经过反应也在减少，膨胀动力同样会不断降低，就会变得比较慢，再到缓慢停滞。最后，经过水化反应，其中的材质开始硬化，会使坯体里面固定非常多的气体，从而出现很多孔隙。
本试验取自发泡温度为 30 ℃条件下粉煤灰掺量 10%~30%范围内，从图 5 中，可看出图 5（a）~（e）为 5 种不同粉煤掺量的泡沫混凝土混凝土截面。当粉煤灰掺量不断提升的情况下，其孔径会不断减小。孔径同样会因为双氧水使用量的变化，受到不同的影响，随着使用量的增多而变大。通过对粉煤灰进行分析可以看到，它是一种球状的形态，因此，它具备一定的滚球效应，会让孔径尺寸、分布得到改进。图 5（f）~（j）图为不同粉煤灰掺量的微观孔径，反映不同的孔隙状态。更清楚地展现了粉煤灰掺量对孔径状态的影响。适当粉煤灰的掺入可以有效地减少连通孔，具有改善优化孔隙的作用。
3结论
（1）在水胶比相同的状况下，通过对泡沫混凝土进行分析可以看到，当粉煤灰掺量从 10%~30%不断提升的情况下，其干密度、抗压强度、吸水率都出现了比较明显的降低，且都满足一定的数学关系式。由于泡沫混凝土为多孔混凝土，以至于有较高的吸水率，普遍达到 50%以上。
（2）随着粉煤灰掺量的增加对需水量的需求有所提高，并且有效调整了浆体的和易流动性，因此孔隙的平均孔径变小。
（来源：混凝土与水泥制品杂志-陈立延，等）
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