泡间水对泡沫混凝土抗压强度影响规律研究.pdf
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1、胡 曙光 等 : 泡间水对泡沫混凝土抗压强度影 响规律研究 文 章编 号 : 1 0 0 1 9 7 3 1 ( 2 0 1 3 ) 增 刊 ( ) 一 0 2 0 5 0 5 泡 间水对 泡沫混凝土抗压强度影 响规律研究 胡曙光 , 关凌岳 , 王发 洲 , 杨 露 , 齐广华。 , 张旭龙。 ( 1 武汉理工大学 硅酸盐建筑材料 国家重点实验室 , 湖北 武汉 4 3 0 0 7 0 ; 2 华新混凝土武汉有限公 司, 湖北 武汉 4 3 0 0 8 0 ; 3 湖北省建筑科学研究设计 院, 湖北 武汉 4 3 0 0 7 1 ) 摘 要 : 采 用预制发 泡法制备 泡沫混 凝 土 的过
2、程 中 , 外加 水量 的 引入 分 为拌合 用 水和预 制 泡沫 中的含 水 量 ( 指 泡沫液膜 与 液膜 间的 含 水 ) ; 预 制 泡 沫 中的含 水 量 ( 泡间水) 在新拌浆体 中的瞬时变化规律对泡沫混凝土 性能具有重要影响。通过光学显微镜、 图像分析与统 计 的方 法研 究 了预 制 泡 沫 中泡 间水 量 变化规 律 及其 对 泡 沫性质 的 影响 , 以及 对 泡沫 混 凝 土 抗 压 强度 与 孔 结 构的影响。结果表 明, 泡沫稳 定性 随泡间水含量的增 加有一个先上升后 下 降的过 程, 当泡 间水厚度 为 5 3 m 时 , 泡 沫稳 定性 最好 ; 泡 间水 的
3、变 化规 律 对 抗 压 强 度的影响表 明, 样品抗压强度不是 随着总水胶 材 比的 升 高而 降低 , 而是 与 泡 间 水 变化 规 律 相 同 , 此 外 , 泡 间 水含 量还 对 泡沫混凝 土孔结 构分 布有 一定 影响 。 关 键 词 : 泡 沫 混 凝 土 ; 泡 间水 量 ; 图像 分 析 ; 抗 压 强 度 ; 泡 沫稳定 性 中图分 类号 : TU5 2 8 2 文 献标 识码 : A DOl : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 1 9 7 3 1 2 0 1 3 增 刊 ( ) 0 0 8 1 引 言 泡沫混凝土是 由胶凝材料、 发泡剂及集料等组
4、成 的多孔混凝土材料 , 其主要通过物 理发泡方法将发泡 剂溶液制成泡沫 , 再将预制泡沫和水泥浆体均匀搅拌 制得 。由于泡沫混凝土具有优 良的防火、 保温隔热及 轻质 等性 能, 已经广泛应用 于屋面保温材料 、 轻质墙 材 、 管 线 回填等 领域 _ 】 。 抗压强度作为泡沫混凝土最重要 的指标之一 , 不 关, 还与水胶 比、 泡沫含水率及稳定性等存在很大关 联 。E KKu n h a n a n d a n Na mb i a r和 KRa ma mu r t h y等 主要研究 了掺合料种类及细砂颗粒尺寸对泡 沫混凝 土强 度 的影 响 , 发 现 掺 入 适 量 粉煤 灰 可
5、改 善 泡 沫混凝土浆体的流动性 , 粉煤灰的减水 和填充作用有 益于抗压强度的提高。Ke a r s l e y a等 研究了孑 L 隙率 对 泡沫 混凝 土抗 压 强 度 的影 响 , 得 出 了抗 压 强 度 与 孑 L 隙率具有 高度相关性的结论 。除此之外 , 很多研究表 明l 4 水胶 比对于泡沫混凝土抗压强度也存在很大影 响 , 水胶 比过 高 或者 过 低 均 不 利 于泡 沫 混 凝 土 强 度 的 提高。通常定义下的水胶比指每方混凝土拌合水用量 与胶 凝材 料用 量 的 比值 , 这在 普通 混凝 土 中较 为适 用 。 而泡沫混凝土制备过程 中既包含水 泥浆 体 中的拌合
6、 水 , 又包含泡沫中存在 的泡间水 。当制备 的泡 沫混凝 土容重较低时, 大量泡沫被引入水泥基浆体 中, 泡沫所 含泡 间水 势必 会影 响泡 沫 混 凝 土 的力 学 性 能 、 孔 结 构 及浇筑性能等性质 , 然而 目前很少有关于此方 面的研 究与报道。基于上述讨论和分析 , 本文研究 了泡 间水 对泡 沫稳定 性 和抗 压 强 度 的影 响规 律 , 讨 论 了孔 结 构 分布 和抗压 强度 的关 系 。 2 实 验 2 1 原 材 料 所用水泥为华新水泥有 限公司生产的 P 0 4 2 5水 泥 , 其物理性能见表 1 , 化学性能见表 2 。所用发泡剂 为复合型动物蛋 白发泡剂
7、 , 减水剂为 7 4 0系列聚羧酸 仅与胶凝材料性质 、 掺合料种类 、 孔结构 、 孔 隙率等有 减水剂 , 固含量为 4 O 。 表 1 水 泥 的物理 性能 Ta bl e 1 Phy s i c a l pr o pe r t i e s o f c e m e n t 比表 面 积 密 度 标 稠 用 凝 结 时 间( mi n ) 细 度 抗 折 强度 ( MP a ) 抗 压 强度 ( MPa ) 烧 失 量 ( m k g ) ( g c m。 ) 水 量 ( g ) 初 凝 终 凝 ( 4 5 p t m , ) 7 d 2 8 d 7 d 2 8 d ( ) 3 6 O
8、3 O 8 12 5 1 4 9 1 8 5 1 3 6 7 9 2 3 3 4 5 6 1 3 6 表 2水泥 的化 学分 析 Ta bl e 2 Che m i c a l a n a l y s i s of c e m e nt 原材料 S i O2 Al 2 0 3 F 2 03 C a O Mg O T i O 2 S O3 水 泥 ( , 质 量 分 数 ) 2 1 8 1 2 2 3 3 6 O 2 6 1 2 8 0 9 1 1 9 8 2 2 方法 采 用预制 泡 沫法制 备泡 沫 混凝 土样 品 。将 发泡 剂 与水 以体积比 3: 4 7配置成发泡剂溶液 , 利用高速搅
9、 拌机搅拌 1 0 mi n将不同体积的发泡剂溶液 ( 3 0 0 、 3 5 0 、 * 基金项 目: 中央高校基本科研业务 费专项 资金资助项 目( 2 0 1 2 一 I a 一 0 0 1 , 2 0 1 2 一 Z Y - 0 0 1 ) 收到初稿 日期 : 2 0 1 3 0 3 1 2 收到修改稿 日期 : 2 0 1 3 0 5 2 O 通讯作者 : 王发洲 作者简介 : 胡曙光( 1 9 5 7 一) , 男 , 湖北武汉人 , 教授 , 工学博士 , 从事水泥混凝土材料研究 。 胡曙光 等 : 泡 间水对泡沫混凝 土抗 压强 度影响规律研究 3 分析与讨论 3 1 泡 间水
10、对 泡沫 性质 及其 稳定 性 的影响 规律 图 2是 泡 沫液 膜 厚 度 、 泡 沫 直 径 、 泡 沫 半 衰 期 、 泡 沫 泌水 量 随泡 间水 含 量 、 静 置 时 间 的变 化 规 律 。泡 沫 半衰期随着泡间水量增加先上升后下降, 泡沫液膜厚 度随着泡间水量的增加而上升, 但是随着泡间水量增 加 , 泡 沫液膜 厚度 上 升 幅 度逐 渐 下 降 ( 图 2 ( a ) ) 。泡 沫 破灭主要与泡间水在压力下的排液速度和泡 内气体的 扩 散形 式有 关 _ 8 l 。泡 沫 稳 定 性 和 单 位 时 间 内 泡 沫 泌 水量成反比, 单位时间泡沫泌水量越小( 图 2 ( c
11、 ) ) , 泡沫 稳定性越高 。泡沫液膜厚度增速变缓 的原因与泡沫前 期 泌水 量增 加有 关 。泡 间水量 为 4 0 0 mL时 , 泡 沫稳定 性最好 , 其半衰期为 6 2 rai n , 1 h相对泌水率为 9 5 。 泡问水量为 5 0 0 mL时, 泡沫稳定性最差, 其半衰期为 4 0 rai n , 1 h相对 泌水 率为 1 4 0 。这是 由于气 、 液 相对 密度 和 界面两 侧 之 间存 在 压 力 差 , 泡 间水 在 压力 的作 用下 不 断被排 出 , 不 同 含水 量 的 泡 沫其 液 膜 具 有 不 同 的强度 , 强度的提高会降低液膜的排液速率 , 增加了
12、泡 沫 稳定 性 。随着 静置 时 间 的延 长 , 泡 孔 直 径 上 升 ( 图 2 ( b ) ) , 其上升速率越慢 , 泡沫稳定性越好 。当泡间水量 由 3 0 0 5 0 0 mL变化 时 , 静 置 时 间 由 5 rai n上 升 到 3 O rai n时, V1 # 一 V5 组 的 泡 沫 直 径 分 别 增 加 3 3 、 2 7 4 、 1 8 5 、 5 5 8 和 6 3 4 , 静 置 时 间 由 5 mi n 上升到 6 0 mi n时 , 其泡沫直径分别增加 5 0 、 4 8 9 、 4 2 4 9 6 、 1 5 O 8 和 1 5 1 5 , 相应 半
13、衰 期 为 5 0 、 6 O 、 6 2 、 4 5 和 4 0 rai n 。不 同泡沫水含量的泡沫液膜具有不 同 的强度 , 泡 沫 液 膜 强 度 越 高 , 表 面 吸 附 分 子 排 列 越 紧 密 , 表面粘度越高 , 气体透过性越差 , 气体从小泡 向大 泡的扩散速率越缓慢 , 泡沫稳定性越高。此外 , 泡沫稳 定性 还与 泡沫 密度 有 关 。泡 间水 量 由 3 0 0 mL上 升 到 5 0 0 mL 时 , 泡 沫 密 度 由 4 3 1 k g m。上 升 到 7 2 3 k g m。 , 泡沫稳定性随泡沫密度先上升后下降, 在 5 7 8 k g m。 时泡 沫稳定
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- 泡间水 泡沫 混凝土 抗压强度 影响 规律 研究
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