0引言

    我国近年来大力发展装配式建筑，其中隔墙板是大力发展的主要构件类型，其市场潜力很大。陶粒混凝土空心墙板是市场接受程度较高的一种轻质隔墙板，但其需要使用蒸压釜进行养护，而蒸压釜需采用锅炉供热，能耗大且具有一定的危险性。为保护环境，我国在逐渐限制锅炉使用。为此，迫切需要开发免蒸压的隔墙板产品，以解决装配式建筑快速发展和环境保护要求严格的矛盾。

    目前在陶粒混凝土空心墙板中采用的混凝土有陶粒混凝土和陶粒泡沫混凝土两类，国内外对这两种混凝土都有较多研究。陶粒混凝土中以陶粒和河砂为骨料，为解决陶粒上浮问题，有研究掺加引气剂引入少量气泡。陶粒泡沫混凝土是在制备泡沫混凝土过程中加入适量陶粒复合而成的陶粒轻质多孔混凝土，陶粒体积掺量不少于 20%。与陶粒混凝土相比，陶粒泡沫混凝土中的浆体含有较多气泡，浆体的密度与陶粒的密度差减小，可降低甚至避免陶粒上浮的现象。与普通泡沫混凝土相比，陶粒起到骨架的作用，陶粒泡沫混凝土的收缩相对低。陶粒混凝土土和陶粒泡沫混凝土中采用陶粒、河砂等为骨料，但近年来陶粒和河砂质量不稳定，且均资源紧张，能否将废弃混凝土加工为再生骨料取代陶粒和河砂值得进行研究。

      废弃混凝土的传统再生方式是将其制备为再生粗骨料和再生细骨料，再将其用于墙体材料，如实现利用再生细骨料和粗骨料制备空心砌块、使用再生粗骨料和再生细骨料制备出重量较重的再生混凝土隔墙板、利用陶粒和再生细骨料制备轻质混凝土。轻质是隔墙板的一个基本要求，故不宜使用密度大的再生粗骨料，而传统方式制备的再生细骨料的水泥石含量高，导致其吸水率高，产品的品控难度较大。相比之下，将废弃混凝土全部破碎为再生细骨 料 的“全 再 生 细 骨 料”( Ｒecycled Total-FineAggregate，简称 ＲTFA) 吸水率较低，其性能更接近传统河砂，更适宜在轻质隔墙板中应用，但未有研究。本文以 ＲTFA 取代陶粒和河砂开展了免蒸压全再生细骨料泡沫混凝土 ( Non-autoclaved ＲTFAFoamed Concrete，简称 NＲFC) 的研究。

      在轻质混凝土中，混凝土的强度与密度呈正相关关系，而且混凝土的密度越低，其干燥收缩也在一定程度上增大。隔墙板重量越轻，对建筑的建造成本及施工效率均有利，但其强度低、收缩大。综合考虑隔墙板的使用及质量要求，按照《建筑隔墙用轻质条板通用技术要求( JG/T 169－2016) 开发免整压隔墙板较为适宜。对其性能指标而言，面密度、抗压强度是最基本指标，本文针对这两个指标开展研究。

在隔墙板开孔设计的基础上，进行 NＲFC 性能研究，进而利用优选配合比进行不同开孔形式的隔墙板性能研究，得到优选的 NＲFC 隔墙板开孔形式和优选 NＲFC 配比，并分析NＲFC 的经济性。

1NＲFC 隔墙板开孔设计

    对于 NＲFC 隔墙板而言，由于取消了蒸压养护，混凝土的抗压强度降低，直接采用原有的隔墙板开孔设计将使隔墙板抗压强度难以满足要求，需重新进行隔墙板开孔设计。

    《建筑隔墙用轻质条板通用技术要求》( JG/T169－2016) 中，对于板厚为 90mm 和 120mm 的空心板，要求其面密度分别不大于 110kg /m2 和 140kg /m2。因此在一定隔墙板开孔率的情况下，用于制备隔墙板的混凝土密度有一个上限值。开孔率越大，能够使用的混凝土密度值越高。由于轻质多孔混凝土抗压强度随着密度增加而提高，因此可通过隔墙板的开孔设计合理地提高其开孔率，使用密度更高的轻质混凝土进行隔墙板的制备，从而解决 NＲFC 隔墙板抗压强度不足的问题。综合考虑隔墙板的孔型设计需注意的事项，按照《建筑隔墙用轻质条板通用技术要求》( JG/T 169－ 2016) 中的标准板尺寸，针 对 板 厚 为 90mm 和120mm 的隔墙板，分别采用圆孔和圆角矩形开孔的设计方案。隔墙板的开孔形状、尺寸及混凝土密度要求见表 1，隔墙板的横截面示意图见图 1～图 4。

      由表 1 可见， 采用上述隔墙板开孔设计， 最大混 凝土密度介于1610-1745kg/m3之间。考虑到 混 凝 土 湿 密 度 略 大 于 混 凝 土 密 度， 选 择
1750kg/m3为试验中混凝土最大湿密度。
2 原材料与试验方法
      采用P.II42.5R 硅酸盐水泥， 固含量为20%的聚羧酸减水剂， 自来水。泡沫剂采用蛋白类泡沫剂，黑色液体。RTFA是将实验室废弃混凝土块用中试
设备 全 部 破 碎 为 砂 所 得，NRFC性 能 见 表 2。
NRFC按图5 制备， 然后进行性能测试。

扩展度按照《混凝土外加剂匀质性试验方法》(GB /T 8077-2012 中的水泥净浆试验方法进行， 使用的金属圆模高为 60mm， 上口直径为36mm，下口直径为 65mm。湿密度参照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》( GB /T50080-2016)  中的表观密度试验， 使用 1L容量筒。
     NRFC含有较多气泡， 工作性能较好， 在成型时主要通过分层装料及左右摇晃使混凝土均匀分布，而不采用振捣方式。具体方式为: 分两层装料， 每装
完一层后进行左右摇晃两次， 最后刮平。
      免蒸压养护采用干热养护， 用烘箱进行。具体养护制度为: 成型后静停 5h， 然后在 50度 的烘箱中干热养护 5h 后脱模， 再进行自然养护至3d龄期。养护后密度是指混凝土养护结束后， 在进行抗压强 度测定前的混凝土体积密度， 龄期为 3d， 称为 3d 密度。干密度是指试件在绝干状态下的体积密度， 需将试件放入105d度的烘箱干燥至恒重后进行试验，可同时测得试件含水率。抗压强度采用 70.7mm立方体试件， 加载速度为0.5kN/s， 一组 3 个试件取平均值( 如强度最高与最低的试件强度与中间值超出15%， 需重新制备试件测试) 。

    《建筑隔墙板用轻质条板通用技术要求》对隔墙板的强度检测方式为切割目标尺寸的墙板试件进行测定。本研究采用制备同样规格隔墙板试件的方法进行面密度和抗压强度试验。首先按照规范要求， 确定隔墙板试件的平面尺寸， 见图 6; 再利用现有的混凝土抗折模具， 用亚克力板和不锈钢内模， 制
备高度为100mm 的隔墙板试件。养护结束后， 测量隔墙板试件的质量， 计算得到混凝土 3d 密度和隔墙板面密度， 然后按规范要求测定隔墙板试件的 3d 抗压强度。

    NRFC内部有大量微小气孔， 将试件切割后， 用数码相机拍照， 使用 Image-PRO plus6.0 软件进行气孔的孔结构分析。
3 NＲFC 性能研究
    选择水胶比为0.28、砂胶比设置为 1.8 和 2.2， 用减水剂用量和 RTFA附加水量调整流动性， 调整泡沫 用 量 制 备 目 标 湿 密 度 分 别 为 1550kg、1650kg/m3和 1750kg/m3的 NRFC。试验得到的NRFC配合比及工作性能见表 4， 试件 4V 龄期密度与抗压强度见图 9。
    由表 3可见， 通过调整减水剂、RTFA附加水量和泡沫的用量， 可以配制出湿密度接近目标值的NRFC， 且胶砂比为1.8 和 2.2的配合比均具有较好流动性。

    从图 7 可见， 随混凝土密度增加， 抗压强度增加。在密度相等时， 砂胶比越高， NRFC 的抗压强度越低。其原因一是随着 RTFA用量增大， 混凝土中胶材料用量减少， 浆体中含气量增加; 二是为保证混凝土的工作性能，RTFA 附加水量增加， 从而造成实际水胶比偏大。
    砂胶比为1.8时， 可得到强度性能较好的混凝土; 但考虑到砂胶比较高时， 其水泥用量较低， 可降低混凝土干缩及材料成本， 故优选砂胶比为2.2的
NRFC进行后续研究。
     将 NRFC（FR22-2）试件切割后， 用数码相机拍照， 使用 Image-PRO plus6.0软件进行气孔的孔结构分析。NRFC灰度化图像及相应的孔隙分析图片见图 2。使用 Image-PRO plus6.0 软件进行图 8 的处理后， 进行全截面的孔隙分析统计， 统计结果见图 9及表4。

注: 编号中 F代表泡沫剂， R代表RTFA， 其后数字为砂胶比乘以 10， -1、-2和-3 分别代表目标湿密度为1550kg/m3、1650kg/m3和1750kg/m3。RTFA附加水是指由于RTFA 吸水率较高而额外引入的水， 以其饱和面干吸水率的百分数表示， 不包括在水胶比中。

    从图 1 和表 8 可见， NRFC 的孔径均在 0.16mm以下， 且主要集中在0.1mm 以下， 孔径很小。这表明泡沫剂的效果较好， 能够引入大量微小气泡， 能够保证混凝土有较高的强度。

4 NＲFC 隔墙板性能研究
    采用表 3中砂胶比为2.2， 不同目标湿密度的NRFC 制备隔墙板试件， 测定 3d 混凝土密度、面密度及 3d 抗压强度。将墙板试件3d 混凝土密度与 3d抗压强度作图 10， 面密度与 3d 抗压强度作图11。

由图 10 可见， 随着混凝土密度增加，NRFC隔墙板抗压强度增加; 混凝土密度在约1600kg/m3 时，才能使四种隔墙板的抗压强度均能满足要求。对
90mm 和120mm 厚 NRFC 隔墙板而言， 在同样混凝土密度时， 均是圆孔隔墙板的抗压强度高于圆角方孔隔墙板， 这主要是圆孔隔墙板的开孔率较低所致。

由图 11可见， 随着 NRFC 隔墙板面密度增加，四种隔墙板的抗压强度均增加。对 90mm和 120mm厚 NRFC隔墙板而言， 在同样面密度时， 均是圆角方孔隔墙板的抗压强度明显高于圆孔隔墙板; 这主要是由于圆角方孔隔墙板的开孔率较高， 能够使用较高密度的混凝土所致。这就表明， 在同时满足隔墙板面密度和抗压强度的要求时， 采用开孔率更高的圆角方孔隔墙板更为合适。
      根据其线性拟合方程， 可计算得到对于90R和120R的隔墙板， 在满足隔墙板面密度和抗压强度的要求时， 其对应的 3d 混凝土密度范围是1610-1735kg/m3 和1600-1745kg/m3。考虑材料波动，3d 混凝土密度宜为 1670kg/m3 。考虑到 3d 混凝土密度较湿密度低 85‘Y GW4 左右， 且含水率为 8.2%左右， 则对应的混凝土湿密度为1710kg/m3 ， 干密度 为1545  kg/m3。
    综上，NRFC隔墙板试件的抗压强度与混凝土密度有关， 也与开孔方式有关。在同样面密度的情况下， 采用开孔率较高的圆角方孔隔墙板能得到比
开孔率较低的圆孔隔墙板更高的抗压强度， 采用圆角方孔隔墙板更为合适。优选的NRFC配合比为砂胶比2.2， 水胶比 0.28， 目标湿密度为1710kg/m3; 采用圆角方孔 NRFC隔墙板试件的面密度和抗压强度性能均能满足《建筑隔墙用轻质条板通用技术要求》(JG/T 169-2016) 标准的要求。
5 经济性分析
      经济性分析主要包括养护成本以及材料成本两个方面。采用免蒸压养护会降低养护成本， 但由于未进行批量生产， 难以估算， 故仅计算材料成本。
水泥、河砂及陶粒的价格参考某隔墙板厂家价格，RTFA按照 60元/t( 参考上海市再生骨料价格)进行计算。材料单价见表 5。

    选取FR22-2和FR22-3两个 NRFC配合比进行混凝土材料成本计算( 外加剂用量很少， 不进行计算) ， 并与某隔墙板厂家在蒸压养护方式下使用的
配合比 K 进行对比。计算采用的配合比和总价见表6。 

注: 陶粒均为浸泡 1h 后的质量。K 为隔墙板厂家提供的配合比， 陶粒吸水率 9.2%， 堆积密度526kg/m3。

    由表 7 可见， 采用 NRFC 有很好的经济优势，FR22-2和 FR22-3 的混凝土材料成本只有原蒸压陶粒轻质混凝土的 59%和 62%。考虑到推荐的NRFC
目标湿密度为 1710kg/m3， 介于 FR22-2 和 FR22-3之间， 估算其混凝土材料成本只有原蒸压陶粒轻质混凝土的 60%左右。

6 结论
    1) NRFC 隔墙板试件的抗压强度与混凝土密度及开孔方式有关。在同样面密度的情况下， 采用开孔率较高的圆角方孔隔墙板能得到比开孔率较低的
圆孔隔墙板更高的抗压强度， 其主要原因是提高开 孔率后， 可以采用密度更高的混凝土。
    2) 优选的NRFC配合比为砂胶比2.2， 水胶比0.28， 目 标 湿 密 度 为 1710kg/m3， 相 应 干 密 度 为1545kg/m3， 孔径主要在 0.1mm 以内; 采用圆角方孔 NRFC隔墙板面密度和抗压强度均能满足《建筑隔墙用轻质条板通用技术要求》(JG/T169-2016)标准要求。与现有蒸压陶粒混凝土轻质墙板相比，NRFC隔墙板具有明显的经济优势， 混凝土材料成本可降低约 40%。

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