超低密度泡沫混凝土耐水性能改善的研究.pdf
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1、2 0 1 4 年 第 6期 (总 第 2 9 6 期 ) Nu mb e r 6 i n 2 0 1 4 ( T o t a l No 2 9 6 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AL AND ADM I NI CLE d o i : 1 0 3 9 6 9 8 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 4 0 6 0 2 6 超低密度泡沫混凝土耐水性能改善的研究 李恒志 ,潘志华 ( 南京工业大学 材料科学与工程学院,江苏 南京 2 1 0 0 0 9 ) 摘要 : 较高的吸水率是超低密度泡沫混凝土的一个显著的性能弱点也是影
2、响其工程使用和长期耐久的一个重要问题。 通过 吸水率和物理性能试验在试验室考察了 3 种憎水剂的添加对干燥密度为 1 5 0 2 5 0 k g m 的超低密度泡沫混凝土耐水性改善 的效 果及其对物理性能的影响。 试验结果表明: 憎水剂的种类和掺量对泡沫混凝土的吸水率有影响显著 , 其 中, 改性硬脂酸盐憎水剂 憎水效果最好 , 有机硅憎水剂憎水效果最差; 不同的憎水剂对其强度也有一定的影响 , 但是 , 影响程度不大 。 关键词 : 超低密度;泡沫混凝土;化学发泡 ;憎水剂 中图分类号: T U 5 2 8 2 文献标志码 : A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1
3、4 ) 0 6 0 0 8 8 0 4 I n v e s t i g a t i o n on t h e i mpr o v e m e n t o f wa t e r r e s i s t a n c e p r o pe r t y o f t h e s u pe r l o w d e n s i t y f oa me d c o n c r e t e LI He n g z h i , P AN Zhi hu a ( C o l l e g e o f Ma t e r i a l s S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g ,
4、 N a n j i n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , Na n j i n g 2 1 0 0 0 9 , C h i n a ) Ab s t r a c t : Hi g h e r wa t e r a b s o r p t i o n i s b e l i e v e d t o b e a n o b v i o u s p r o p e r t y we a k n e s s o f t h e s u p e r l o w d e n s i ty f o a me d c o n c r e t e
5、wh i c h a l s o be c o me s a b i g pr o b l e m i n flu e n c e s i t s e n g i ne e r i n g a p pl i c a t i on a nd l o n g t e r m d u r a bi l i t y Effe c t o f t h e a d d i t i o n o f 3 k i n d s o f wa t e rpr o o fin g a g e n t s o n the p h y s i c a l p r o p e r t i e s a n d wa t e
6、r r e s i s t a n c e o f t h e s u p e r l o w d e n s i ty f o a me d c o n c r e t e wi th d r y d e n s i ty 1 5 0 t o 2 0 0 k g m wa s t h e r e f o r e e x a mi n e d b y me a ns o fd e t e r mi n a t i on o fwa t e r a b s o rpt i o n an d p h ys i c a l t e s t s h e r e Re s u l t s s ho we
7、 d t h a t a d d i t i o n o ft h e wa t e r pr o o fin g a g e n t s s i g ni fic a n t l y i n flue nc e d the wa t e r a b s o rpt i o n o f t h e f o a me d c o nc r e t e, a mo ng wh i c h t h e mo di fie d s t e a r a t e pr e s e n t e d the be s t wa t e r pr o o fin g e ffe c t i v e ne s s
8、 wh i l e t h e o r g an i c s i l i c a b e i n g t h e wo r s t I n a d d i t i o n, d i ffe r e n t k i n d of wa t e r pr o o fin g a g e n t a l s o i n flue n c e s t he s tr e n gt h o ft h e f o a me d c o n c r e a l t h o u g h o nl y i n a ve r y l i mi t e d e x t e nt K e ywo r d s : s
9、u p e r l o w d e n s i ty; f o a me d c o n c r e t e ; c h e mi c a l l yf o a mi n g ; wa t e rpr o o fi n g a g e n t 0 引言 泡沫混凝土是一种新型的无机保温材料 , 其显著特点 是 隔热 、 防火 、 保温 、 成本低 、 寿命长 , 能完全满足建筑外墙 保温的要求。 所以 , 泡沫混凝土在建筑外墙保温 的应用 中脱 颖 而出 1 _ 3 。 但是 , 泡沫混凝土吸水率较高 , 而泡沫混凝土吸 水后其保温效果急剧下降; 在低温寒冷天气条件下 , 则会因 的超低密度泡沫
10、混凝土情况尤为突出。 因此 , 对泡沫混凝土 的耐水性能进行改 善, 非常有必要嘲 。 本研究就有机硅、硬脂酸钙和改眭硬脂酸盐等 3 种不同 的憎水剂的添加对泡沫混凝土耐水性的影响展开了比较系统 的试验探讨, 以期为其更好地应用于建筑工程提供试验依据。 1 试 验 部 分 冻融而造成强度的 降低和结构的破坏, 严重影响泡沫混凝土 1 1 试验原材料 制品的耐久性和工程应用效果 , 对于密度为 1 5 0 2 5 0 k g m 水泥( p c ) : P O4 2 5 级水泥 , 其物理性能见表 1 。 表 1 水泥的物理性能 减水剂( s P ) : 聚羧酸高效减水剂 , 市售 , 3 0
11、固含量 。 早强剂( MC ) : 主要成分为 Mg C h 。 促凝剂( N A) : 主要成分 N a A1 0 。 纤维( P F ) : 聚丙稀纤维 , 市售 , 长度 8 1 2 l l L r n 。 化学发泡剂 ( F A) : 过氧化氢 , 市售。 憎水剂 : 有机硅憎水剂( OS ) , 硬脂酸钙( c s ) , 市售 。 收稿 日期 :2 0 1 3 一 l 2 2 8 88 改性硬脂 酸盐 ( Ms ) : 试验室通过硬脂 酸和无机 可溶 性盐经水浴处理制得 。 1 2试 验 方 法 1 2 1 泡沫混凝土干密度测定 按照 G B T 5 4 8 6 - - 2 0 0
12、 8 ( 无机硬质绝热制品试验方法 , 取边长为 1 0 0 m m、 养护龄期为 2 8 d的立方体试样 , 置入 电 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 热鼓 风干燥 箱 内, 缓慢升温至 ( 1 1 0 + 5 ) , 烘干 至恒 定质 量, 然后移至干燥器中冷却至室温。 恒定质量的判定依据为 恒温 3 h , 两次称量试件质量的变化率小于 0 2 。 称量试件室 温状态下的质量 , 保 留 5 位有效数字 , 计算样 品的干密度。 1 2 2 泡沫混凝土抗压强度测定 按照 G B T 5 4 8 6 -2 0 0 8 进行测试 , 取边长为 1 0 0 m
13、l T l 的 立方体试块 , 置于标准养护箱 内养护至规定龄期。 先测量试 样尺寸 , 精确至 1 m m, 并计算试样 的受压面积 , 再采用液 压式万能试验机以( 1 0 1 ) mm mi n的速度连续而均匀地对 试样进行加荷 , 直至破坏 , 记 录破坏荷载 , 精确 至 1 0 N。 计 算样品的抗压强度 , 精确至 0 O 1 MP a 。 1 2 _3 泡沫混凝土体积 吸水率测定 混凝土制 品的吸水率 , 一般分为质量吸水率和体积吸 水率 。 质量吸水率指混凝 土在饱水状态 下吸收 的水分质 量 , 占混凝土制品绝干状态质量 的百分数 ; 体积 吸水率指 混凝土在饱水状态下吸收
14、的水分体积 , 占混凝土 自然状态 体积的百分数。 由于泡沫混凝 土具有较高的孔隙率 , 密度较 小 , 采用体积吸水率来表征泡沫混凝土的吸水特 f生 更合理阿 。 按照 G B T 5 4 8 6 -2 0 0 8 ( 无机硬质绝热制品试验方法 中的方法测定材料的吸水率。 随机抽取三块样品, 各制成长、 宽为 4 0 0 m mx 3 0 0 m m、 厚度与制 品的厚度相同的试件 。 按 以下步骤处理样品 : 将试件在( 1 1 0 5 ) 下烘干至恒定质量 , 转入干燥器 , 并冷却至室温 , 称量烘 干后 的试件质量 G , 精确 至 0 1 g 。 测量每块试件的几何尺寸 , 计算试
15、件 的体积 V ; 将试件放置 在水箱底部木制的格栅上 。 试件距周边及试件间距不得小 于 2 5 m m, 浸泡时间为 2 h 。 2 h 后立即取出试件 , 将试件立 放在拧干水分的毛 巾上 , 排水 1 0 mi n 。 用软质 聚氨酯泡沫 塑料( 海绵 ) 吸去试件表面吸附的残余水分 , 每一表面每次 吸水 1 m i n 。 吸水前要用力挤 出软质聚氨酯 泡沫 塑料 ( 海 绵 ) 中的水 , 且每一表面至少吸水两次 。 待试件各表面残余 水分 吸干后 , 立 即称量试件 的湿质量 G 。 , 精 确至 0 1 g 。 每 个试件 的体积吸水率按下式计算 , 精确至 0 1 。 ,、
16、 = 1 0 0 ( 1 ) V P 式中: 试件 的体 积吸水率 , ; 试件 的体积 , m ; P 水 的密度 , 取 1 0 0 0 k g m 。 1 2 4 泡沫混凝土的制备 本试验采用化学法制备泡沫混凝 土口 -6 , 制备工艺流程 如图 1 所示 。 图 1 化学发泡法制备泡沫混凝土工艺流程 1 2 5 试验方案 本试验中保持泡沫混凝土的配合 比和原料不变 , 只改 变憎水剂的种类和掺量 。 其试验方案列于表 2 , 试样制备时 控制泡沫混凝土的设计干密度为 2 0 0 k g m 3 o 该泡沫混凝土 由水泥 、 憎水剂按要求 的比例混合均匀 ; 再加水与外加剂 搅拌均匀 ;
17、 然后加入化学发泡剂充分搅拌均匀后注模成型 、 室温下养护 、 硬化后制得。 2 试验结果与讨论 2 1 有机硅憎水剂对泡沫混凝土吸水率的影响 本试验中 , 保持泡沫混凝土的配合 比和原材料不变 , 只 改变有机硅憎水剂的掺量, 设计了 0 0 1 、 0 5 、 1 0 、 1 5 、 2 0 等 6 个掺量。 表 3 列出了掺加有机硅憎水剂泡沫混凝 表 2 泡 沫 混凝 土试样 配 合比 8 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 土的吸水率试验结果 。 表 3 掺加有机硅憎水剂的泡沫混凝土吸水率试验结果 表 3 结果显示 , 随着浸水时间的延长 , 体积 吸水
18、率有 所增加 。 随着有机硅憎水剂掺量 的增加 , 试样 的干燥密度 基本不变 , 试样 7 d 抗压强度先有所增加后逐渐降低 , 试样 的体积吸水率显著下降。 有机硅的掺加量为 0 1 0 时, 试 样 的抗压强度逐渐增加 , 吸水率逐渐下降 。 有机硅 的掺量 为 1 0 2 0 时 , 试样 的抗 压强度逐渐降低 , 吸水率 基本 不变 。 这说 明有机硅憎水剂具有 明显的憎水效果 。 有机硅 憎水剂能有效地 降低 吸水率是 由于其 自身具有很高 的憎 水性 , 它能吸附于泡沫混凝土的孑 L 表面 , 形成一层包覆膜 , 减少了水在泡沫混凝土表面的润湿 , 增大了水 的接触角 , 使 水
19、难 以向孔隙中渗透。 但对于密度 2 0 0 k g m 泡沫混凝 土 , 当要求其 3 h的体积吸水率 1 0 时有机硅憎水剂不能达 到要求。 2 2 硬脂酸钙憎水 剂对 泡沫混凝 土吸水 率的影响 本试验中, 保持泡沫混凝土的配合比和原材料不变, 只 改变硬脂酸钙憎水剂的掺量, 设计了0 , 0 1 、 0 5 、 1 0 、 1 5 、 2 0 等 6 个掺量 。 表 4 列 出了掺加硬脂酸钙憎水 剂 泡沫混凝 土的吸水率试验结果。 表 4 掺加硬脂酸钙憎水剂的泡沫混凝土吸水率试验结果 表 4 结果显示 , 随着浸水时 间的延长 , 体 积吸水率有 所增加。 随着硬脂酸钙憎水剂掺量 的增
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