化学发泡泡沫混凝土中硬脂酸钙稳泡能力及其影响因素.pdf
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1、钎 建魄 粉 中 国 科 技 核 心 期 刊 化学发泡泡沫混凝士中硬腊酸钙 稳泡能力及其影晌因素 刘川 , 王智 , 熊凤鸣 , 王艳茹 ( 1 重庆大学 化学化 工学 院, 重庆4 0 0 0 4 4 : 2 重庆思贝肯节能技术开发有 限公司, 重庆4 0 1 3 2 9 ) 摘要 : 在化学发泡方法制备干密度小于3 0 0 k g m , 的泡沫混凝土保温材料的研究中, 通常选用硬脂酸钙作为化学发泡的稳泡 剂。 目前衡量表面活性剂稳泡能力的方法均要求被测试的对象溶于水, 这为评价硬脂酸钙稳泡能力带来了一些困难。 设计了一 一 种实 验方法 , 研究 了化学发泡泡沫混凝土中硬脂酸钙稳泡的能力
2、及其影 响因素 , 用 时间 t 。 衡量硬脂酸钙 的稳泡 能力 , 对评价不溶 于水 的 表面活性剂 的稳泡能力有一定参考作用。 关键词: 化学发泡; 泡沫混凝土; 硬脂酸钙; 稳泡能力 中图分类号: T U 5 2 8 2 ; T U 5 5 1 3 3 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 4 ) 1 0 0 0 8 1 0 4 F o a m s t a b i l i z i n g a b i l i t y o f c a l c i u m s t e a r a t e i n c h e mi c a l f o a me d f
3、o a m c o n c r e t e a n d i t s i n fl u e n c i n g f a c t o r s L I U C h u a n , W A N G Z h i I , X I O N G F e n g r a i n f, W A N G Y a n r u ( 1 S c h o o l o f Ch e mi s t r y a n d Ch e mi c al I n d u s t r y, Ch o n g q i n g Un i v e r s i t y , Ch o n g qi n g 4 0 0 0 4 4, Ch i n a
4、: 2 Ch o n g q i n g S i b e i k e n En e r g y S a v i n g Te c h n o l o g y De v e l o p me n t Co Lt d , Ch o n g q i n g 4 01 3 2 9, Ch i n a ) Ab s t r a c t : I n t h e c h e mi c a l f o a mi n g p r o c e s s t o p r e p a r e i n s u l a t i o n f o a m c o n c r e t e w i t h t h e d e n
5、s i t y l e s s t h a n 3 0 0 k g m 。 , c a l c i u m s t e a r a t e i s u s u a l l y c h o s e n a s f o a m s t a b i l i z e r Ho we v e r , c alc i u m s t e a r a t e i s wa t e r i n s o l u b l e a n d o n l y t h e wa t e r s o l u b l e foa m s t a b i l i z e r s a r e r e g u l a t e d
6、b y t h e s t a n d a r d me t ho d s Th e r e f o r e , t h i s p a pe r i n v e n t e d a ne w me t h o d t o t e s t t h e f o a m s t a b i l i z i n g a bi l i t y o f c a l c i um s t e ar a t e I n t h e e x p e r i me n t s , t h e f a c t o r s a f f e c t i n g t h e f o a m s t a b i l i
7、z i n g a b i l i t y we r e r e s e a r c h e dT h e t i me l i s c h o s e n t o e v a l u a t e t h e f o a m s t a b i l i z i n g a b i l i t y o f c alc i u m s t e a r a t e , p r o v i d i n g c e r t a i n r e f e r e n c e i n e v alu a t i n g t h e f o a m s t a b i l i z i n g a bi l i
8、t y o f wa t e r i n s o l u b l e foa m s t a b i l i z e r s Ke y wor ds : c he mi c al f o a mi n g p r o c e s s : f o a m c o n c r e t e; c Mc i u m s t e a r a t e ; foa m s t a b i l i z i n g ab i l i t y O 前言 泡沫混凝土是在水泥浆或水泥砂浆中引入适量微小气 泡, 搅拌均匀后再浇注硬化而成的一种内部含有大量密闭气 孔的多孔型混凝土1 l _ 。泡沫混凝土作为兼具保温、 防
9、火、 隔声、 耐久性好、 成本低廉等特性的无机材料, 广泛应用于建筑保 温节能工程, 特别是低密度( 密度在3 0 0 k g m s 以下) 泡沫混凝 土应用于建筑围护结构作为保温层, 其优势日益凸显, 是未 收稿 日期 : 2 0 1 4 0 3 1 3 作者简介 : 刘川, 男, 1 9 8 7年生, 重庆人, 硕士。 地址 : 重庆市沙坪坝区沙 正街 1 7 4号 重庆大学 B区实验大楼 4 0 4实验室, E - m a i l : 4 1 8 5 2 5 8 8 0 q q c o m 来保温节能领域一个可供选择的发展方向。 低密度泡沫混凝土既可使用物理发泡也可使用化学发泡 方式制
10、备。化学发泡泡沫混凝土通过镁、 双氧水、 氨和电石等 物质发生化学反应在新拌料浆中产生气体, 在浆料凝固时, 气 孔被固定形成多 孔轻质材料圜 。 李应权等 31研究表明, 在绝干密 度小于3 0 0 k g m 的低密度泡沫混凝土保温材料制各中, 化学 发泡较物理发泡具有更大的优势。利用化学发泡制备的低密 度泡沫混凝土外墙保温材料强度高、 闭孔率高、 热工性能好。 徐文等嗍 通过化学方法制备轻质泡沫混凝土, 分析了其结构形 成机理, 研究了发泡剂、 激发剂、 稳泡剂、 料浆稠度与凝结时间 及工艺条件等因素对性能的影响。 通过优化选择, 得到了干密 度小于 3 0 0级、 性能优良的泡沫混凝土
11、, 其抗压强度为0 _4 M P a , 导热系数为0 0 6 w ( m K ) 。蔡娜圈 利用化学发泡方式, N E W BUI L DI NG M ATE RI A L S 8l 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 刘川, 等: 化学发泡泡沫混凝土中 硬脂酸钙稳泡 g hcL其影响因素 以合理的配比及最佳工艺条件制备的改性发泡硅酸盐水泥保 温板的密度为2 7 9 k g m 。 , 2 8 d 抗压强度为0 5 1 M P a ,导热系 数为0 0 6 8 w ( m K ) , 质量吸水率为4 8 。赵春新和张智强网 采用 化学 发泡方法, 分别研究了 水灰
12、比、 调凝剂、 料浆温度、 发 泡剂掺量、 稳泡剂掺量、 搅拌速率、 搅拌时间等主要因素对泡 沫混凝土性能的影响。制备的水泥泡沫混凝土的干密度为 2 9 4 k g m 。 , 2 8 d 抗压强度为0 8 4 8 M P a ,导热系数为0 0 6 9 W ( m K ) 。 在利用化学发泡方法制备干密度小于3 0 0 k g m 的泡 沫混凝土保温材料研究中,研究者通常选用硬脂酸钙作为化 学发泡的稳泡剂同 。硬脂酸钙 c r t ( C H z ) 1 6 C O O 2 C a 为白色粉 末, 相对分子质量6 0 7 0 2 , 不溶于水、 冷乙醇和乙醚。目 前, 衡 量表面活性剂稳泡能
13、力的方法均要求被测试的对象溶于水, 这为评价硬脂酸钙为稳泡能力带来了一些困难。本文以双氧 水作为化学发泡剂, 选用硬脂酸钙作稳泡剂, 设计出一种实验 方法研究了化学发泡泡沫混凝土中硬脂酸钙的稳泡能力及其 影响因素。用时间t 衡量硬脂酸钙的稳泡能力, 同时对评价 不溶于水的表面活性剂的稳泡能力有一定参考作用。 1 试验设备和原材料 1 1 试验原材料 拉法基P 0 5 2 5 R水泥; 重庆珞璜电厂 级粉煤灰( 4 5 m 方孔筛筛余不大于 1 2 ) ; 重庆市售硅灰; 稳泡剂: 硬脂酸钙, 等品, 工业级; 发泡剂: 双氧水, 2 7 5 浓度工业纯, 市售。 1 2 试验仪器 2 0 0
14、0 m l 量简7个; 1 0 0 0 m l 量杯3 个; G F J 一 1 1 搅拌、 分 散多用搅拌机, 搅拌速度可控制; 水泥砂浆稠度漏斗。 2 试验结果与讨论 2 1 化学发泡中硬脂酸钙稳泡能力的试验 化学发泡形成的气泡不同于物理发泡,用表面活性剂制 成的气泡在空气和料浆中的稳定性均不及后者, 因此, 在保证 料浆合适硬化速率的同时,掺加一定量的稳泡剂使以化学发 泡方法生成的气泡稳定存在于料浆中, 避免逸出或并泡。 物理 发泡和化学发泡所用的稳泡剂机理类似,稳泡剂的作用主要 为: 能增大发泡体系的整体黏度, 提高液膜的机械强度, 提高 泡沫液膜的弹性, 使液膜能够更好地经受外力而不
15、破裂; 调整 液膜的排液速度, 增强液膜的自 我修复能力, 提高气泡液膜双 电层分子排列密度, 加大分子间相互作用, 使气泡不溶于水、 更加细小、 分布更加均匀。 以上作用中, 稳泡剂具备的性能越多, 稳泡性能也越好8 1 。 硬脂酸钙作为一种表面活性剂,不仅对水泥基材料强度的影 响很小, 同时能使气泡不溶于水, 可提高泡沫液膜的弹性和机 8 2 新型建筑材料 2 0 1 4 1 0 械强度, 使液膜能够更好地经受外力而不破裂。 目 前,常用评价泡沫发泡以及稳泡能力的方法有很多, 我国将 G B T 7 4 6 2 -1 9 9 4 表面活性剂发泡力的测定 改进 R o s s M i l e
16、 s 法 作为表面活性剂发泡力的测试标准, 但也有一 些研究单位根据自己的研究成果,采用自己的技术及测试方 法。南京工业大学王翠花和潘志华t9 1m搅动来测试溶液的起 泡能力。 这些试验方法虽然很好, 但是不能评价不溶于水的表 面活性剂的稳泡能力。 本试验中的稳泡剂硬脂酸钙不溶于水, 因此, 不能按照这些试验方法进行研究。 化学发泡中通常会掺一定量的活性掺合料,既可调节浆 体的稠度, 又能降低水化热, 提高混凝土后期强度。 因此, 在研 究稳泡剂硬脂酸钙稳泡能力的试验中尝试加入一定量的掺合 料, 让不溶于水的硬脂酸钙能均匀分散在浆体中。 常用的掺合 料有粉煤灰、 硅灰等。本实验选择粉煤灰作为掺
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