偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土的制备研究

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1、CMYK材料研究与应用偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土的制备研究黄涛1彭小芹2陈超衍3（1国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心；2重庆大学；3广东科之杰新材料有限公司）【摘要】本文以碱激发偏高岭土为胶凝材料，采用物理发泡的方法，制备了500～1400kg/m3、3d抗压强度为1.5～30.8MPa偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土。首先采用正交试验分析碱含量、水料比，水玻璃模数对偏高岭土基地聚合物抗压强度的影响，优化胶凝材料配合比。再使用石灰调节凝结时间，并主要研究了泡沫剂种类、泡沫体积掺量等对泡沫混凝土性能的影响。其中，密度等级为700kg/m3偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土导热系数仅为0.10

2、5W/(m·K)，抗压强度可达2.44±0.39MPa，与同密度等级的泡沫混凝土相比，具有更好的保温隔热性能。【关键词】偏高岭土；地聚合物；泡沫混凝土1引言究了泡沫混凝土的配合比以及泡沫剂种类、泡沫体积掺量等对泡沫混凝土性能的影响。地聚合物（geopolymer）是无定形态的三维网络结构铝硅酸盐胶凝材料，它主要由偏高岭土、粉煤灰、矿渣2原材料与试验方法等含硅铝酸盐煅烧天然矿物或工业废渣通过碱激发制2.1原材料备而成。地聚合物生产能耗和三废排放低，是一种环境发泡剂：发泡剂A（松香皂类），发泡剂B（动物蛋白友好材料；地聚合物水泥的导热系数低于普通硅酸盐水类），发泡剂C（植物蛋白类）。泥，仅为0

3、.24～0.38W/(m·K)，制备保温隔热材料有优势；它具有凝结硬化快，早期强度高，适应泡沫混凝土生胶凝材料：偏高岭土，河南开封奇明耐火材料有限产的需要。相对于易引起火灾、有毒的聚苯乙烯、聚氨酯公司生产，化学成分见表1；水玻璃，重庆井口化工厂（模数2.4，含水率50.45%）；氢氧化钠，NaOH含量大于发泡板等有机外墙保温材料，地聚合物泡沫混凝土是一99%；生石灰，有效CaO含量81.45%；粉煤灰，产自重庆种新型无机节能保温材料，具有质轻、耐火、热导率小、市珞璜电厂，其性能指标见表2。无毒、保温隔热性能好等技术特点，具有良好的发展前景。表1偏高岭土的化学成分(%)地聚合物轻质保温隔热材

4、料的相关研究很少，一般SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgO以铝粉加气或双氧水化学发泡的方式制备。田元艳[1]等50.314.4839.610.370.37以偏高岭土和粉煤灰为主要原料，制备免蒸压土聚水泥表2粉煤灰性能指标加气混凝土的工艺方法和性能进行研究，制备出密度细度需水量比（%）烧失量密度（g/cm3）SO含水率（%）3525～800kg/m3，28d抗压强度为2.5～8.0MPa的土聚水10.21013.262.161.310.5泥加气混凝土。R.ArellanoAguilar[2]等以碱激发偏高2.2试验方法岭土和粉煤灰（0%，25%）为胶凝材料，高炉矿渣为轻骨料，通过铝粉加气

5、制备地聚合物轻质混凝土，获得密度实验采用泡沫和浆体分开制备的方法：料浆制备、600kg/m3,900kg/m3,1200kg/m3的混凝土，导热系数泡沫制备、料浆和泡沫混合、浇筑成型。具体过程如下：0.47～1.65W/(m·K)。陈贤瑞等[3]以粉煤灰、偏高岭土和首先，将偏高岭土、调凝材料、矿物掺合料等混合料搅拌水玻璃为原料采用双氧水发泡结合稳泡技术制备得到均匀，加入碱激发剂，水制备料浆；与此同时，将发泡剂超轻质地聚合物材料，干密度150～300kg/m3，抗压强度与水按比例混合均匀，采用高速搅拌机发泡；然后，将制0.77～1.75MPa，导热系数0.0549～0.0762W/(m·K)

6、。本得的泡沫按体积比混入料浆，慢搅至泡沫均匀分布于料文以碱激发偏高岭土地聚合物为胶凝材料，采用物理加浆中；最后，注模成型，24h后拆模，标准养护，测性能。泡的方式制备偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土，主要研2.3导热系数测试方法CMYK材料研究与应用导热系数测定参照《轻骨料混凝土技术规程》应时，地聚合物有可能以更快的速度产生凝结与硬化。(JGJ51-2002)。试件以三块为一组，试件尺寸分别为：在偏高岭土基地聚合物中加入氢氧化钙，其强度随氢氧[5]200mm×200mm×20mm；200mm×200mm×60mm。试件在化钙含量增大而出现先增大后减小的趋势。由此选用105℃～110℃下烘干至恒

7、重，再置于干燥箱内冷却至室CaO调节凝结时间，结果如表4所示。温，然后测量干燥状态下的导热系数。表4不同CaO掺量下的凝结时间及抗压强度CaO掺量01%2%3%4%5%6%3结果与讨论初凝时间26820616016716011665（min）3.1胶凝材料配合比研究终凝时间340248205205206149106（min）本节进行胶凝材料的配合比研究，以满足泡沫混凝3d抗压强度土制备的要求。试验采用正交设计方法，以碱含