发泡剂掺入量对泡沫混凝土性能的影响

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第36卷第2期唐山师范学院学报2014年3月Vol.36No.2JournalofTangshanTeachersCollegeMar.2014发泡剂掺入量对泡沫混凝土性能的影响12刘立华，邢丹（1.唐山师范学院化学系，河北唐山063000；2.唐山市第二中学，河北唐山063000）摘要：采用表面活性剂与矿物材料物理发泡相结合制备动物蛋白发泡剂，并采用泡浆分开混合法制备泡沫混凝土，考察了发泡剂掺入量对泡沫混凝土干容重、抗压强度、吸水率的影响。实验结果表明，当发泡剂掺-3入量为1150mL时，泡沫混凝土的干容重为700kg·m；抗压强度为4MPa，吸水率为23%，泡沫混凝土的干容重相当于普通水泥混凝土的1/2-1/10。关键词：发泡剂；泡沫混凝土；干容重；抗压强度；吸水率中图分类号：TQ314.259文献标识码：A文章编号：1009-9115(2014)02-0036-03DOI：10.3969/j.issn.1009-9115.2014.02.010TheStudyontheImpactoftheBlowingAgent’sIncorporationonthePerformanceofFoamConcrete12LIULi-hua,XINGDan(1.DepartmentofChemistry,TangshanTeachersCollege,Tangshan063000,China;2.TangshanNo.2Highschool,Tangshan063000,China)Abstract:Animalproteinfoamingagentispreparedbythecombinationmodeofsurfactantphysicalfoamingandmineralmaterialsphysicsoffoam.Andfoamconcreteisgottenbyaseparatemixedslurrybubblepreparationoffoamingagent.Thebestblowingagentincorporationisassuredbyinvestigatingtheeffectofblowingagentincorporationondrybulkdensity,compressive-3strengthandwaterabsorption.Theexperimentalresultshowsthatthedrybulkdensityofthefoamconcretewas700kg·m,thecompressivestrengthis4MPa,thewaterabsorptionis23%whenblowingagentincorporationis1,150mL.Thedrybulkdensityofthefoamconcreteisalmost1/2-1/10ofcommonconcrete.KeyWords:foamingagent;foamconcrete;drybulkdensity;compressivestrength;waterabsorption[3-4]1引言泡沫混凝土是一种多孔材料，对发泡剂的质量要求[5-7]近年来，在我国墙体材料的改革与建筑节能政策的推也很高。泡沫混凝土特性：动下，节能保温型材料的开发和应用受到越来越多的关注。（1）质量轻、密度小。泡沫混凝土的密度一般为300~-3无机保温材料保温效果达不到国家节能标准，有机保温材1200kg·m，比常规的建筑材料降低自重30%左右，可降[8]料虽然节能效果好，但存在耐火性差、与墙体之间粘结性低结构和基础的造价，具有很好的抗震性能。牛宁民研[1]不好、环境污染等问题。泡沫混凝土独特的结构特性赋制的轻质发泡剂混凝土保温隔热性良好，容重较高密度硫[9]予其优异的物理力学性能和使用功能，是集节能、保温、铝酸盐泡沫混凝土减轻50%。刘佳奇利用烃类表面活性隔热、轻质、耐火等性能为一体的多功能材料，在建筑节剂和蛋白质研制发泡剂，同样制得轻质泡沫混凝土，并且具[10]能领域发挥着越来越重要的作用，有望成为未来建筑保温有较好的耐久力。Lewis等研制了低密度的优质泡沫混凝[2]的主导材料。土，其泡沫剂主要成分为多种阴离子表面活性剂的复配。──────────基金项目：唐山师范学院重点研究项目（10B04）收稿日期：2013-12-03第一作者：刘立华（1969-），女，河北唐山人，硕士，教授，研究方向为阻燃材料的制备、改性及应用。-36- 刘立华，等：发泡剂掺入量对泡沫混凝土性能的影响（2）热工性能好。泡沫混凝土内含有众多独立、不贯取出量取砌块尺寸计算体积V（精确至lmL），重量与体通的细小孔洞，热工性能良好，通常导热系数在0.08~0.3积之比即为各砌块的干容重。-1-1W·m·K之间，其保温隔热隔音效果明显。2.5稳定剂的作用（3）隔热防火性能好。由于泡沫混凝土属于多孔轻质其它条件不变，分别在泡沫混凝土中加入不同浓度的材料，可用于楼层的向阳隔热层和沿公路一侧的隔音层。稳定剂，测其发泡倍率及单位时间的泌水量。同时在防火、防水性能方面也具有良好的效果，而且可充2.6泡沫混凝土抗压强度的测试[11]分利用废弃材料、节省耕地和能源、降低成本。王玉宝混凝土砌块依照GB/T17671-1999（ISO679:1989）《水将胶液和松香碱液与自制防水剂按等比例混合后制得复合泥胶砂强度检验方法》制备、养护，到相应龄期取出砌块发泡剂，制备的泡沫混凝土在防水、隔热性能都有显著提测定抗压强度。高。以谷类蛋白发泡剂制得轻质泡沫混凝土，在隔音、保2.7泡沫混凝土吸水率的测试[12]温性能上也取得良好效果。将做好的不同发泡剂掺入量的泡沫混凝土砌块（质量本文研究了一种新型动物蛋白发泡剂，针对免蒸养工为G0）烘干后放入25℃恒温水槽中保持24h，用湿布抹艺，以普通硅酸盐水泥作基材，选用表面活性剂发泡与矿去水分立即称重为G1，吸水率按下式计算：物材料发泡相结合的新型模式，采用预发泡的方法制备不吸水率W(wt%)=(G1-G0)/G0同容重的泡沫混凝土。3结果与讨论2实验部分3.1发泡剂掺入量对泡沫混凝土干容重、抗压强度、2.1制备原料吸收率的影响蛋白质发泡剂制备原料：羊蹄角（烘干、粉碎，粒径<1mm）、Ca(OH)2、十二烷基硫酸钠、明胶、阿拉伯树胶-3·mg粉、十六烷基三甲基溴化铵均为分析纯，购自成都科龙化/k学试剂有限公司；NaOH、洗洁精为工业级。干容重沫混凝土制备原料：水泥（在普通硅酸盐水泥中掺入少量的高铝水泥来调整水泥浆的凝结时间）、矿物材料、粉煤灰。发泡剂掺入量/mL2.2实验仪器图1发泡剂掺入量对泡沫混凝土干容重的影响天平、研钵、250ml圆底烧瓶、漏斗、搅拌器、模具、养护箱、干燥箱、量筒。a2.3实验步骤/MP2.3.1动物蛋白发泡剂的制备将20g羊蹄角粉与2.25gCa(OH)2放置于250mL圆抗压强度底烧瓶中，加入150mL自来水。在100℃下反应6h后，过滤得澄清发泡剂母液，在其中加入0.2%明胶，使用时将发泡剂掺入量/mL50mL发泡剂母液与50mL自来水混合使用。2.3.2泡沫混凝土的制备图2发泡剂掺入量对泡沫混凝土抗压强度的影响采用泡浆分开混合法。（1）量取自制蛋白发泡剂100mL于1000mL烧杯中，在高速搅拌器下搅拌制成泡沫；/%（2）同时将水泥、高铝水泥、粉煤灰、矿物材料、外加剂等混合原料在搅拌机内先干拌均匀，再加入水搅拌3min；吸水率（3）将泡沫缓慢倒入混合料内继续搅拌5min，保证泡沫均匀分布在混合料中；（4）最后将制得的料浆注模，放入发泡剂掺入量/mL标准养护箱养护，12h后脱模，再放入标准养护箱养护。图3发泡剂掺入量对泡沫混凝土吸水率的影响养护10d之后，测其性质。由图1、图2和图3可以看出，随着发泡剂掺入量的2.4干容重的测试增加，泡沫混凝土的干容重和抗压强度也随之下降，吸水将标准养护10d的砌块放入干燥箱中，以60℃保温率呈现增大的趋势。当发泡剂掺入量增加，高速制泡产生12h，再以80℃保温12h、最后以105℃烘干至恒重G，-37- 第36卷第2期唐山师范学院学报2014年3月的微气泡量越多，在水泥料浆中产生的微细闭合气泡量亦4结论越多，故体积增大，容重和抗压强度下降，吸水率增大。（1）发泡剂掺入量是影响泡沫混凝土性能的主要因因此，考虑到泡沫混凝土的不同性能，发泡剂的掺入量应素，最佳实验配方中发泡剂掺入量为1150mL。有一定限制。（2）最佳实验配方下制得的泡沫混凝土干容重为-33.2稳泡剂的作用测试结果与分析580-790kg·m，抗压强度为3-6MPa，吸水率为18%-28%。表1稳泡剂的作用分析（3）在发泡剂使用中，加入稳泡剂，其发泡倍数明显明胶浓度发泡倍数1h泌水量/ml降低，但稳定性却显著提高。1%21110[参考文献]2%18903%1280[1]徐芬莲,赵晚群,蒋雷山,苏华.泡沫混凝土在国内的研究现状与应用现状[J].商品混凝土,2011(3):4-6.在发泡剂使用中，稳泡剂起着不容忽视的作用。发泡[2]闫镇甲.泡沫混凝土建筑保温产品及应用[J].混凝土世剂往往和稳泡剂复配使用。稳泡剂一般为胶类物质。胶类界,2010(4):63-67.分子在水溶液中，可使其溶液在流动时产生较大的内部磨[3]李娟,王武祥.大掺量粉煤灰泡沫混凝土的性能研究[J].擦，使溶液有较高的粘度。正因为胶使液体的粘度增加，粉煤灰的综合利用,2003(3):34-35.这便增加了泡沫的液膜粘度，可以增加液膜表面强度，延[4]PioroLS,PioroIL.Productionofexpanded-clayaggre-缓了液膜破裂时间，增加了泡沫的稳定性。gateforlightweightconcretefromnon-selfbloatingclays另外，加入稳泡剂后溶液的起泡高度略小于不加胶时[J].Cement&ConcreteComposites,2004,26:639-643.溶液的起泡高度。这主要是因为溶液粘度增加，增大单位[5]肖红力.泡沫混凝土发泡剂性能的研究[D].杭州:浙江大表面积的功也增大，在做同样功的情况下，增大的表面积学,2011.减小，因而从表1的数据可以看出，发泡剂中加入稳定泡[6石行波,霍冀川,李娴,等.动物蛋白发泡剂制备泡沫混凝剂，其发泡倍数明显降低，但稳定性却显著提高。土的研究[J].硅酸盐通报,2009,28(3):609-623.3.3泡沫混凝土与普通混凝土的性能比较[7]ArpadSavoly,DawnPElko,Henkel.Foamingagent表2泡沫混凝土与普通混凝土的性能比较compositionandprocess[P].CA2178755C,2004-10-05.性能指标泡沫混凝土普通混凝土-3[8]牛宁民.硫铝酸盐水泥发泡剂和硫铝酸水泥泡沫混凝土干容重/kg·m400~16002200~2400[P].CN1887772,2007-01-03.抗压强度/MPa0.5~10.030~80[9]刘佳奇.酵母菌体蛋白发泡剂的制备及性能研究[D].西弯曲强度/MPa0.1~0.73.0~8.0南科技大学,2010.弹性模量/GPa0.30~1.2020~30[10]SamuelJLewis,MichaelJSzymanski,KristiDThacker.-3-3泡沫混凝土的干容重较小，在400kg·m~1600kg·mFoamedcementcompositionsandassociatedmethods之间，相当于普通水泥混凝土的1/2~1/10，也比一般轻集ofuse[P].CA2580637C,2011-07-05.料混凝土还要低，为了减轻建筑物的自重，从而减少建筑[11]王玉宝.防水型复合混凝土泡沫剂[P].CN1978387,物对地基的压力，可在在建筑物的内外墙体屋面楼面立柱2007-06-13.等建筑结构中采用该种材料，实现建筑物的高层化；还可[12]刘佳奇,霍冀川,雷永林,等.发泡剂及泡沫混凝土的研以减少建筑物梁柱的结构尺寸，节约材料和成本，具有显究进展[J].化学工业与工程,2010,27(1):73-78.著的经济效益。（责任编辑、校对：琚行松）-38-