［摘要］采用正交設計，用42.5普通硅酸鹽水泥、硼泥陶粒、粉煤灰和硅錳渣等材料，配制抗壓強度達到30MPa、密度低于1950kg/m3的結構輕骨料混凝土。
　　[關鍵詞]輕骨料；輕骨料混凝土；硼泥陶粒；硼泥陶粒混凝土；硅錳渣
　　利用工業廢渣制作混凝土，化廢為寶，有利于可持續發展。筆者用正交試驗的方法，進行了摻工業廢渣的LC30硼泥陶粒混凝土試驗研究。
　　1.原材料
　　本試驗采用遼陽市小屯水泥廠生產的42.5級普通硅酸鹽水泥、選自遼陽市第二熱電廠的Ⅱ級粉煤灰、燈塔市昌明墻體材料廠代生產的普通型硼泥陶粒、太子河河砂（中砂）和自來水，分別根據GBl75-1999《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》、GBl767l-1999《水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)》、GB/T17421.1-2《輕集料及其實驗方法》、JGJ51-2002《輕骨料混凝土技術規程》、GB/T14688-2001《建筑用砂》和JGJ63-89《混凝土拌合用水標準》的相關規定進行檢驗，質量均符合輕骨料混凝土用料要求。
　　為了環保利廢，選用遼陽市鐵合金廠生產硅錳鋼的廢渣——硅錳渣作為細輕骨料，并使用了鞍山市三合外加劑有限公司生產的UNF-5萘系高效減水劑，采用測定水泥砂漿流動度(減水率)試驗來檢驗UNF-5高效減水劑的減水效果。實驗發現在摻加占膠凝材料質量的1.4%時，減水率為20.8%，完全符合試驗的要求。
　　2.試驗方案
　　根據JGJ51-2002和大量的文獻資料，考慮把水泥用量（A）、粉煤灰摻量（B）和輕砂（硅錳渣）砂率（C）作為因素。因素A的水平分別為420kg/m3、450kg/m3和480kg/m3；因素B的水平分別為0%、10%、20%；因素C的水平分別為20%、40%和60%。其中B為占膠凝材料質量的百分比，C為占細骨料總體積的百分比。
　　本試驗選用正交表L9(34)。
　　試驗采用100mm×100mm×l00mm混凝土強度立方體試件，以7天的立方體抗壓強度、28天的立方體抗壓強度、28天齡期輕骨料混凝土干表觀密度作為分析評價試驗結果的依據。輕骨料混凝土按照《輕骨料混凝土試驗規程》JGJ51-2002進行檢驗。混凝土抗壓強度按GB/T50081-2002進行檢驗。
　　根據輕骨料混凝土技術規程(JGJ51—2002，J215—2002)，本試驗采用使用未預濕處理輕粗骨料的攪拌工藝。
　　3.配合比設計與試拌量計算
　　本試驗按JGJ51-2002的規定，采用絕對體積法計算LC30使用減水劑的摻廢渣硼泥陶粒混凝土配合比。按粉煤灰超出水泥的體積，扣除同體積的細骨料用量；使用1.4%C的高效減水劑后，按減水率20.8%減少水的用量。
　　陶粒混凝土試拌量15L，試驗中各組材料試拌量分別為：
　　C1組：水泥6.3kg、砂8.35kg、硅錳渣1.50kg、減水劑88.5g、陶粒6.3kg、水2.63kg；
　　C2組：水泥5.67kg、粉煤灰0.95kg、砂6.02kg、硅錳渣2.86kg、減水劑79.5g、陶粒6.3kg、水2.73kg；
　　C3組：水泥5.04kg、粉煤灰1.89kg、砂3.80kg、硅錳渣4.04kg、減水劑70.5g、陶粒6.3kg、水2.82kg；
　　C4組：水泥6.75kg、砂6.08kg、硅錳渣2.89kg、減水劑94.5g、陶粒6.03kg、水2.94kg；
　　C5組：水泥6.08kg、粉煤灰1.01kg、砂3.81kg、硅錳渣4.07kg、減水劑85.5g、陶粒6.03kg、水3.03kg；
　　C6組：水泥5.40kg、粉煤灰2.03kg、砂7.13kg、硅錳渣1.27kg、減水劑75.0g、陶粒6.03kg、水2.85kg；
　　C7組：水泥7.20kg、砂3.86kg、硅錳渣4.13kg、減水劑100.5g、陶粒5.75kg、水3.24kg；
　　C8組：水泥6.48kg、粉煤灰1.08kg、砂7.20kg、硅錳渣0.69kg、減水劑90.0g、陶粒5.75kg、水3.06kg；
　　C9組：水泥5.76kg、粉煤灰2.16kg、砂5.03kg、硅錳渣2.38kg、減水劑81.0g、陶粒5.75kg、水2.15kg；
　　4.試驗數據處理與試驗結果
　　試驗時，采用標準養護。C1～C9各組試驗數據如下：
　　24h濕密度分別為1644、1590、1578、1642、1580、1609、1612、1699、1640（單位為kg/m3）；
　　7d抗壓強度分別為22.99、22.23、17.96、23.37、20.24、21.95、24.89、26.60、25.75（單位為MPa）；
　　28d抗壓強度分別為29.17、27.27、26.70、31.73、30.02、29.83、32.40、31.73、30.12（單位為MPa）；
　　28d齡期干表觀密度分別為1555、1513、1445、1521、1436、1587、1474、1613、1559（單位為kg/m3）；
　　通過極差分析表明，對7天抗壓強度，影響因素按大小排序為A>C>B；對28天抗壓強度，影響因素按大小排序為A>B>C；對28天干表觀密度，影響因素按大小排序為C>A>B。
　　方差計算結果分析表明：①水泥用量對7天抗壓強度、28天抗壓強度的影響特別顯著，對28天干表觀密度的影響顯著；②粉煤灰的摻量對7天抗壓強度、28天抗壓強度的影響顯著，對28天干表觀密度的影響較小；③硅錳渣的摻量7天抗壓強度的影響顯著、對28天抗壓強度的影響較小、對28天干表觀密度的影響特別顯著。
　　同時，還進行了多元線性回歸分析。硼泥陶粒混凝土的性質與各個因素都有關系。因此，有必要建立一個多元的關系式，確定出所研究的指標與各個影響因素在各種水平時的定量關系。
　　多元線性分析的基本思路是：將一維線性分析所確定的各個回歸方程按相關系數進行加權平均。即：
　　(i=1,2,3)（1）
　　在對試驗數據進行一維線性分析的基礎上，按式（1）進行多元線性分析，得到如下近似的定量關系：
　　①硼泥陶粒混凝土7天抗壓強度y1與水泥用量x1、粉煤灰摻量x2和硅錳渣摻量x3有如下關系：
　　y1=5.596771+0.040499x1-2.07023x2-1.8255x3（2）
　　②硼泥陶粒混凝土28天抗壓強度y2與水泥用量x1、粉煤灰摻量x2和硅錳渣摻量x3有如下關系：
　　y2=12.2937+0.039923x1-3.69454x2-0.0263x3（3）
　　③硼泥陶粒混凝土28天干表觀密度y3與水泥用量x1、粉煤灰摻量x2和硅錳渣摻量x3有如下關系：
　　y3=1519.553+0.19553x1+7.592055x2-209.885x3（4）
　　再將各組試驗配比分別代入（2）（3）（4）式，與試驗數據進行比較，分析表明，當材料用量在表2所確定的限值內，用上述關系計算的硼泥陶粒混凝土7天抗壓強度值、28天抗壓強度值、28天干表觀密度值與試驗值相差均不大。
　　可見，用硼泥陶粒作粗骨料可以配制出強度等級為LC30的結構輕骨料混凝土。根據試驗結果，采用綜合平衡法進行參數優化選擇，可確定水泥用量為A3（480kg/m3），能保證28天抗壓強度滿足LC30要求；粉煤灰摻量以B2（占膠凝材料的10%）為宜；硅錳渣的摻量可為C3（細骨料體積的60%），這樣即環保利廢，又能保證在高強的基礎上實現“輕質”。確定基本配合比后，需再按JGJ51-2002《輕骨料混凝土技術規程》計算具體的每立方米材料用量。
　　參考文獻
　　［1］李井永.摻工業廢渣的硼泥陶粒混凝土試驗研究.沈陽建筑大學,碩士研究生學位論文.2006.3
　　［2］JGJ51-2002輕骨料混凝土技術規程.北京:中國建筑工業出版社,2002