发泡剂利用率对泡沫混凝土性能影响研究

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学兔兔www.xuetutu.com第18卷第1期建筑材料学报Vol_18．No．12O15年2月J0URNALOFBUILDINGMATERIALSFeb．，2015文章编号：1007—9629(2015)01—0012—05发泡剂利用率对泡沫混凝土性能影响研究崔玉理。，贺鸿珠(1．同济大学材料科学与工程学院，上海201804；2．临沂大学建筑学院，山东临沂276005)摘要：研究了发泡剂掺量对泡沫混凝土的孔径、抗压强度、密度、导热系数以及发泡荆利用率等性能的影响．结果表明：发泡剂掺量(质量分数)为5～6时，泡沫混凝土孔径均匀，其抗压强度、密度及导热系数最佳，发泡剂利用率最大．发泡剂利用率和发泡剂最佳掺量的提出对泡沫混凝土的生产具有一定的理论指导意义．关键词：泡沫混凝土；发泡剂利用率；保温性能；机理中图分类号：TU528．042．4文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1007—9629．2015．01．003InfluenceofUtilizationEfficiencyofFoamingAgentonFoamConcretePerformancesCUIYuli，HEHongzhu(1．SchoolofMaterialsScienceandEngineering，TongjiUniversity，Shanghai201804，China；2．SchoolofArchitecture，LinyiUniversity，Linyi276005，China)Abstract：Theeffectsoftheamountoffoamingagentonsurfacemorphologyandporesdiameter，strength，density，thermalconductivityandutilizationefficiencyoffoamconcreteareinvestigated．Resultsshowthatfoamconcretecangetthebestperformancewhentheamountoffoamingagentaddedin5一6oftheto—talfoamconcrete，andtheutilizationefficiencyoffoamingagentisthebest．Microscopicstructureofthefoamconcreteandtheoreticalcalculationareadoptedtoexplaintheresult．Foamingagentutilizationeffi—ciencyandthebestadditionamountoffoamingagenthaveacertaintheoreticalguidingsignificanceforfoamconcreteproduction．Keywords：foamconcrete；utilizationefficiencyoffoamingagent；thermalinsulationproperty；actionmechan；sm泡沫混凝土是质轻、保温、隔热、耐火、抗冻性好受到限制．化学发泡虽然气泡大小、气泡数量、耐久的建筑节能材料口]．近年来，中国对建筑节能越来越性和气泡分布较难控制，但在生产低密度泡沫混凝重视，随着建筑节能政策的实施，泡沫混凝土产品越土时具有一定的优势．本文针对化学发泡存在的问来越受欢迎．泡沫混凝土是将气泡引入混凝土，部分题，就发泡剂对泡沫混凝土性能影响及机理进行了或全部取代普通混凝土中的骨料，使泡沫混凝土具研究[5]，以便对泡沫混凝土的生产与应用提供理论有与普通混凝土不同的性能[2]．目前，在混凝土中引和实践指导．入气泡的措施主要有两种【3]：一种是使用发泡剂利1原材料与试验方法用物理方式产生泡沫，另一种是通过化学反应在新拌料浆中产生气泡．物理发泡具有产生期望大小和1．1原材料组成的泡沫优势，但在低密度泡沫混凝土中的应用水泥：山东沂州水泥集团生产的P·1I52．5水收稿日期：2013—07—26}修订日期；2013—09—13第一作者：崔玉理(1975一)，男，山东费县人，临沂大学副教授，同济大学博士生．E—mail：cuiyuli001@163．corn通信作者：贺鸿珠(1962一)，女，江苏武进人，上海市建筑建材业市场管理总站教授级高级工程师，博士．E—mail：hehongzhu@163．corn 学兔兔www.xuetutu.com 学兔兔www.xuetutu.com14建筑材料学报第18卷委∞的g口口o8葛掩MUO34567图4发泡剂掺量对泡沫混凝土吸水率的影响w(foamingagent)／％Fig．4Influenceofuseleveloffoamingagenton图2发泡剂掺量对泡沫混凝土抗压强度的影响waterabsorptionoffoamconcreteFig．2Influenceofuseleveloffoamingagentoncompressivestrengthoffoamconcrete量在4以上时，泡沫混凝土密度减小的程度逐渐降低，特别是发泡剂掺量达6以上时密度减幅不5时，泡沫混凝土的抗压强度随龄期的增加而增明显．根据试验数据拟合的二次函数，其R为加，但发泡剂掺量超过6时，其抗压强度随龄期的0。9979，能够较好反映发泡混凝土密度与发泡剂掺增加而减小．这是由于发泡剂掺量的增加，使试件内量之间的变化规律和趋势．部孔径增大，孔隙率增加，导致强度降低．2．3含水率和吸水率图3为发泡剂掺量对泡沫混凝土含水率的影响．i由图3可见，发泡剂掺量约5时，泡沫混凝土的含水率比较稳定．这是由于泡沫混凝土的气泡孔径、孔隙∞如4∞43∞3∞2册2率及气泡的开孔数量均随发泡剂掺量的增加而增大，有利于水分的蒸发，导致含水率比较稳定．w(foamingagent)P／o图5发泡剂掺量对泡沫混凝土密度的影响Fig．5Influenceofuseleveloffoamingagentondensityoffoamconcrete2．5导热系数图6为发泡剂掺量对泡沫混凝土导热系数的影4567响．由图6可见，泡沫混凝土的导热系数随发泡剂掺w(foamingagent)／％量的增加而减小，拟合直线的R。为0．9983，能够较图3发泡剂掺量对泡沫混凝土含水率的影响Fig．3Influenceofuseleveloffoamingagenton好反映二者之间的变化规律．当发泡剂掺量为3～watercontentinfoamconcrete7时，随着发泡剂掺量的增加，泡沫混凝土的导热泡沫混凝土由于吸水率较大，使其密度上升，保系数降低较明显．这是由于气泡的开孔数量随发泡温性能下降，在寒冷环境下，因冻融循环会造成强度剂掺量的增加而增加，使对流传热增加，导致导热系和结构损失．通过分析发泡剂掺量对泡沫混凝土吸水率的影响和变化趋势，可为泡沫混凝土的生产和配合比设计提供一定的参考依据．图4为发泡剂掺量对泡0．08沫混凝土吸水率的影响．由图4可见，随着发泡剂掺g量的增加，泡沫混凝土的吸水率随之增大，当发泡剂芭0．06掺量为5～6％时，其吸水率增加趋势减小．2．4密度0．0434567文献[7]表明，泡沫混凝土的密度随发泡剂掺量w(foamingcontent)I％的增加而减小，但其影响程度及最终密度的确定受图6发泡剂掺量对泡沫昆凝土导热系数的影响其他性能指标和实际需求的限制．图5为发泡剂掺Fig．6Influenceofuseleveloffoamingagenton量对泡沫混凝土密度的影响．由图5可见，当发泡剂thermalconductivityoffoamconcrete 学兔兔www.xuetutu.com第1期崔玉理，等：发泡剂利用率对泡沫混凝土性能影响研究数降低．定的发泡时间内HO。的利用率，7(％)为：2．6发泡剂的利用率叩一V×1OO9／5H2o。的分解反应速度受到温度以及介质pH0值等多因素影响，使用H。O。作为发泡剂，在发泡过式中：V为发泡剂中每1000g27．5H2O2反应生成的O。以闭孔形式封存在浆料内部的O。的体程中反应产物0。部分随气泡的破裂而溢出，部分以闭孔的形式封存在浆料内部使浆料体积增加．在积，cm。；Vo为发泡剂中每1000g27．5％H2O2完发泡过程中，相对基准体积的增加部分即为H。O。全反应生成的0。在标准状况下的体积，cm。．分解而封存于泡沫混凝土中o。的体积，因此，在一表4为泡沫混凝土中发泡剂的利用率．裘4泡沫混凝土中发泡剂的利用率Table4UtilizationefficiencyoffoamagentinfoamconcreteDensity／Vccm⋯为了进一步分析发泡剂的利用率随发泡剂掺量增加而增加，而当发泡剂掺量大于5时，抗压强度的变化，以39／6发泡剂掺量为基础，将每增加1的随龄期的增加出现倒缩．发泡剂相应增加的闭孔气泡体积与发泡剂的标准体(3)泡沫混凝土的吸水率、密度和导热系数均随积之比定义为发泡剂的增量利用率()，即：发泡剂掺量的增加而减小，当发泡剂掺量为5～T，T，·6时，密度和导热系数随发泡剂掺量增加而减小的r／一V)_—×100o(f+1)一Vo()幅度降低．图7为发泡剂掺量范围对发泡剂增量利用率的(4)在发泡过程中引入发泡剂增量利用率作为影响．由图7可见，发泡剂掺量为5～6时，发泡评价指标，再结合微观形貌分析，能较好解释发泡剂剂增量利用率最高，说明H。O的分解溢出量和浆掺量为5～6时泡沫混凝土性能最佳的机理，可料中未分解的HO。残留量最小，而H。Oz残留量为泡沫混凝土生产提供理论和实践指导．的减小使其对浆体水化产生的不利影响最低．参考文献：[1]曹明莉，吕兴军．发泡剂及泡沫混凝土技术现状与展望(二)[J]．建材技术与应用，2007(5)。7-8．CAOMingli。LUXingjun．Currentstatusandprospectsoffoa—mingagentandfoamconcretetechnology(II)EJ1．TechnologyandApplicationofBuildingMaterials，2007(5)l7-8．(inChinese)E2]NAMBIAREKK，RAMAMURTHYK．$orptioncharacteris—ticsoffoamconcrete[J]．CementandConcreteResearch，2007，图7发泡剂掺量范围对发泡剂增量利用率的影响37(9)：1341—1347．Fig．7InfluenceofUSelevelrangeoffoamingagenton[3]赵良知，李兵．泡沫塑料发泡剂的研究进展[J]．塑料科技，foamingagentutilizationeffeciency2009，37(3)：94—96．ZHAOLiangzhi，LIBing．Researchprogressonblowingagent3结论forfoamingplastics[J]．PlasticsScienceTechnology，2009，37(3)：94—96．(inChinese)(1)在本试验条件下，发泡剂用量为5～6％[4]刘佳奇，霍冀川，雷永林，等．发泡剂及泡沫混凝土的研究进展时，泡沫混凝土的气泡大小比较均匀，搅拌时引入空[J]．化学工业与工程，2010(1)：73—78．气的影响较小．LIUJiaqi，HUOJichuan，LEIYonglin。eta1．Progressinfoa—(2)泡沫混凝土的抗压强度随发泡剂的掺量增mingagentandfoamedconereteFJ]．ChemicalIndustryandEn—加而降低，当发泡剂掺量较小时，抗压强度随龄期的gineering，2010(1)：73—78．(inChinese) 学兔兔www.xuetutu.com建筑材料学报第18卷(上接第ll页)Es3AmericanSocietyforTestingandMaterials．StandardC1550—alsWorld，2OO7(9)：42-49．(inChinese)03a，standardtestmethodforflexuraltoughnessoffiberrein—E73鞠杨，刘红彬，陈健，等．超高强度活性粉末混凝土的韧性与表forcedconcrete(usingcentrallyloadedroundpane1)[s]．West征方法[J3．中国科学，2009，39(4)：793—808．Conshohocken：ASTMCommittee。2003．juYang，LIUHonghin，CHENJian，eta1．Flexuraltoughness[6]沈荣熹．聚烯烃粗纤维增强混凝土的性能及应用[J]．混凝土世testresearchandtoughnessevaluatingmethodforultra界，2007(9)：42—49．strengthRPCEJ]．ScienceChina，2009，39(4)：793—808．(inChi—SHENRongxi．Theperformanceandapplicationoffiberrein—nese)forcedconcretewithp0lyolefin[J]．BuildingDecorationMateri—