四种外加剂对泡沫混凝土保温板性能的影响.pdf
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1、2 0 1 4年 第 9期 (总 第 2 9 9期 ) Nu mb e r 9 i n 2 0 1 4 ( T o t a l No 2 9 9 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 原 材料及辅助物料 M ATE RI AI AND ADM I NI CLE d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 4 0 9 0 1 6 四种外加剂对泡沫混凝土保温板性能的影响 谷亚新 , 。王延钊 ,王晴 , ,杨学会 2 W王小萌 1 l a ,韩淑娜 1 , 4 ( 1 沈 阳建筑大学 材料学院,辽宁 沈阳 1 1 0 1 6 8
2、;2 沈阳市城乡基础设施建设投资发展有限公司,辽宁 沈阳 1 1 0 0 1 3 ; 3 中国建筑东北设计研究院有限公司,辽宁 沈阳 1 1 0 0 0 6 ; 4 沈阳万隆新型建材有限公司,辽宁 沈阳 1 1 1 0 0 0 ) 摘要: 轻质泡沫混凝土作为一种新型节能环保建筑材料, 拥有广泛的应用空间和极高的关注度。 本试验应用化学发泡法制备泡 沫混凝土保温板, 利用正交试验法设计试验, 研究了憎水剂 、 激发剂 、 氧化钙和发泡剂的用量对泡沫混凝土保温板抗压强度、 体积吸 水率及导热系数的影响, 分析影响强度最大的因子, 并讨论出最佳的试验配合比方案。 关键词 : 泡沫混凝土 ;化学发泡
3、;外加剂;性能 中图分类号 : T U 5 2 8 0 4 2 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 0 9 0 0 6 4 0 4 E ffe c t s o f f o u r k i n d s o f a d dit i v e s o n t h e p r o pe r t i e s o f f o a me d c o n c r e t e i n s u l a t i o n b o a r d GUY a x i n , WANGYa n z h a o , WANGQi n g , YANGXu e h u i 2
4、WANGXi a o me n g , H ANS h u n a ( 1 S c h o o l o f Ma t e r i a l S c i e n c e a n dE n g i n e e ri n g , S h e n y a n g J i a n z h uUn i v e r s i t y, S h e n y a n g1 1 0 1 6 8 , Ch i n a ; 2 Sh e ny a n gur ba nand r u r a l i n f r a s t r uc t u r e c o n s t r uc t i o ni nv e s t me n
5、 ta ndDe v e l o pme n tCo Lt d , S he n y a n g1 1 0 01 3, Ch i na; 3 Ch i n aNo r t he a s t e rn Ar c h i t e c t u r eDe s i gnan dRe s e a r c hI n s t i t u t e, S he n y a n g 1 1 00 0 6, Ch i na ; 4 S h e n y a n g Wa n L o n g N e wB u i l d i n g Ma t e ri a l s C o , L t d , S h e n y a n
6、 g 1 1 1 0 0 0 , C h i n a ) Ab s t r a c t : L i g h t w e i g h t f o a m c o n c r e t e a s an n e w ty p e o f e n e r g y - s a v i n g b u i l d i n g m a t e ri a l s , h a s b r o a d a p p l i c a t i o n s p a c e and h i 曲 a t t e n t i o n I t p r e p are d f o a m c o n c r e t e i n s
7、 u l a t i o n b o a r d b y c h e mi c a l foa min g me t h o d , an d s tud i e d the e f f e c t o f t h e am o u n t o f h y d r o p h o b i c a g e n t , a c t i v a t o r , c a l c i u m o x i d e a n d bl o wi ng a g e n t o n the c o mp r e s s i v e s t r e n g t h, vo l u me t ric wa t e r
8、 a b s o r p t i o n an d t h e r ma l c o n d u c t i vi t y of f o am c o n c r e t e i n s u l a t i o n b o a r d b y o r t h o g o n a l t e s t , An a l y z e ma x i mum i nte n s i ty f a c t o r , Di s c u s s in g the b e s t e x p e ri me nta l s c h e me Ke y w o r d s : f o am e d c o n
9、c r e t e ; c h e mi c a l b l o wi n g ; a d mi x t u r e ; p e r f o r man c e 泡沫混凝土是通过物理或化学 的发泡方法将空气 、 氮 气 、 二氧化碳或氧气 等气体 引入混凝土浆体 中, 经养护成 型制成含大量细小封闭气孔并具有相 当强度 的混凝土制 品。 自 1 9 2 3 年 , 欧洲首次提出用预制泡沫法制备泡沫混凝 土 , 其研究历史 已近百 年【 ” 。 泡沫混凝 土保 温板 以其轻质 、 保温隔热性好 、 隔音耐火性好 、 弹性模量低等特点 , 应用领 域从 民用扩展到军用 、 航空 、 工业应用等 2
10、 0 多个领域 , 其 应用领域的不断扩大 , 加快了工程进度 , 提高了工程质量 , 在建筑材料领域占据举 足轻重的地位 2 - 3 。 本研究利用化学发泡方法制备密度均在 2 5 0 k g r n 以 下的轻质泡沫混凝土保温板, 制备过程中加入了不同量的 氧化钙 , 根据其遇水放热及其对粉煤灰活性有激发作用的 性能, 调节生石灰用量达到自调温的目的, 避免加热水温 过程中造成的能源浪费。 试验主要研究憎水剂 、 激发剂 、 氧 化钙和发泡剂的用量对泡沫混凝土保温板性能的影响, 利 收稿 日期:2 0 1 4 - 0 3 0 4 基金项 目:中国建筑材料联合会项目( 2 0 1 3 一 M
11、3 6 ) 64 用正交试验法 , 设计试验配合 比 , 分析得 出四种外加剂对 泡沫混凝土保温板性能影响的强度, 找出试验最佳配合 比。 1 试 验 研 究 1 1 主要原材料 4 2 5 R级硫铝酸盐水泥 , 唐 山北极 熊建材有 限公 司 , 4 2 5 R级硅酸盐水泥 , 唐山北极熊建材有限公 司; 粉煤灰 : I I 级 , 沈阳吴木粉煤灰厂 ; 憎水剂 : 硬质酸钙 , 沈阳市东兴试剂厂 ; 激发剂 : 七水合硫酸亚铁, 国药集团化学试剂有限公司; 发泡剂 : 3 0 双氧水 , 沈阳市东兴试剂厂 ; 纤维 : 8 9 m m聚丙烯纤维, 辽宁天兴纤维材料有限公司; 稳泡剂: MP
12、 S 稳泡剂, 苏州兴邦化学外加剂有限公司; 氧化钙 : 天津瑞金特化学品有限公 司; 减水剂: 萘系高效减水剂, 沈阳市依力达建筑外加剂厂。 1 2 主要试验设备 微机控制电子拉力试验机 : 型号 J Y T 5 , 深圳市华亿 天诚贸易有限公 司; 导热系数测试仪: 型号 D Z D R P , 南京永研电子有限 责任公 司; 增力 电动搅拌器 : 功率 1 0 0 W , 北京 永光明仪器有 限 公司。 1 3 泡沫混凝土保温板的化学制备法 化学发泡法制备泡沫混凝土保温板的过程如下 : 将胶 凝材料 、 外加剂等除发泡剂外的其他材料混合在一起搅拌 均匀 , 加入水 , 搅拌 3 mi n
13、左右 , 在保持高速搅拌的 同时加 入发泡剂双氧水 , 继续搅拌约 5 s , 停止搅拌, 将均匀拌和 的料浆倒人模具内静停发泡 , 养护。 1 4性能测试 抗压强度 : 按 G B T l 1 9 6 9的规定测试。 体积吸水率 : 按 G B T 5 4 8 6的规定测试。 导热系数 : 按 G B T 1 0 2 9 4 、 G B 1 0 2 9 5 的规定测试 。 2 结果与讨论 2 1 试 验 结 果 本试验选择憎水剂 、 激发剂 、 氧化钙和发泡剂 四种外 加剂 , 采用 四因素三水平的正交试验 , 按 L 9 ( 3 ) 设计 , 研究 四种外加剂对泡沫混凝土保温板性能的影 响
14、, 试验设计配 合 比及极差分析如表 1 、 2 、 3 所示。 表 1 因素水平表 表 2 试验方案和结果 2 2 各 因子 对体积 吸水率的影响 根据表 2 、 3中体积吸水率 的结果 , 图 1 - 4 作 出各 因子 对体积吸水率的影响。 憎水剂用量 , 图 1 憎水剂用量对体积吸水率的影响 由图 1 可以看出, 泡沫混凝土的体积吸水率随憎水剂 用量 的增 大呈先减小后增 大的趋势 , 但变化不 明显 , 因为 加入适量憎水剂降低制 品的吸水率 , 但憎水剂 的加入改 变 激 发剂用 量 图 2 激发剂用量对体积吸水率的影响 6 5 褂 * 蛏 氧化 钙用量 图 3 氧化钙用量对体积吸
15、水率的影响 发 泡 剂 用 量 , 图 4 发泡剂用量对体积吸水率的影响 混凝土浆体的物理化学性质, 影响其发泡及成型嗍 。 由图 2 可以看 出, 体积吸水率随激发剂 的用量 的增大 呈增大 的趋势 , 变化较平缓 , 激发剂 的加入是为了激发发 泡剂进行发泡, 当加入量过多时, 双氧水发泡速度加快, 混 凝土料浆迅速发泡膨胀 , 料浆凝结硬化速度难与发泡速率 达到一致。 由图 3 可 以看出 , 体积吸水率随氧化钙用量的增加呈 先减小后增大的趋势 , 变化不大 , 试验 中加入氧化钙 , 根据 其遇水放热的性能 , 调节生石灰用量 , 达到制备所需温度 , 试验过程中生石灰用量较小, 可以
16、根据气温及水温的具体 情况进行调节。 由图 4 可以看出 , 体积吸水率随发泡剂用量 的增加呈 先增大后小 幅降低趋势 , 变化较平缓 , 由于试验中加入了 氧化钙调节温度 , 因此 当双氧水用量增加时 , 发泡速度迅 速提高, 料浆凝结速度与发泡速度难以达到平衡一致 , 会 出 现部分坍泡及泡孔分布不均匀、 泡孑 L 大小不理想的现象, 因此本试验 中发泡剂用量为固体粉料的 4 时为最佳 。 2 3 各 因子对抗压强度的影响 图 5 8 为各 因子对抗压强度的影响。 由图 5 可 以看出, 抗压强度随着憎水剂用量的增加先 减小后增大 , 图 1 中体积吸水率也呈先减小后增大的趋势 , 在憎水
17、剂加入为适量时, 混凝土浆体的物理化学性质改变 , 6 6 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 2 0 憎水剂用量, 图 5 憎水剂用量对抗压强度的影响 O 5 6 O 5 4 O5 2 皇 盍0 5 0 48 0 46 O 44 O 4 2 1 4 1 6 1 8 2 0 22 2 4 2 6 激发剂 用量 图 6 激发剂用量对抗压强度的影响 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 氧化 钙用量 , 图 7 氧化钙用量对抗压强度的影响 4 U 4 5 5 0 6 o 发泡 剂用量 图 8 发泡剂用量对抗压强度的影响 内部结构也有所影响, 当泡孔大小适 当且分布均匀时 , 混凝 土制品的强
18、度增强。 由图 6 看出抗压强度随着激发剂用量 的增加而减小 , 硫酸亚铁激发双氧水发泡 , 当加入量增加时 , 双氧水发泡 速度过快 , 泡孔过 大 , 且 易出现泡孑 L 分布不均匀 以及坍泡 现象 , 降低混凝土制品强度 。 由图 7 可见 , 抗压强度 随氧化钙用量的增加先减小后 增大 , 变化不 明显 , 氧化钙有调节温度 的作用 , 且生石灰中 有效 的氧化钙能与粉煤灰 中的二氧化硅反应 , 生成水化产 物 , 该水化物有提高制品强度的作用 。 由图 8 可以看出 , 抗压强度随着发泡剂用量的增加先 减小后增大 , 化学方法发泡 的泡沫混凝土成型的关键在于 发泡剂的发泡速率与料浆凝
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