水胶比对化学发泡法泡沫混凝土性能的影响



              《混凝土》杂志2015年第12期转载请注明出处及作者

 摘要：采用化学发泡法制备了普通硅酸盐与硫铝酸盐水泥两种胶凝材料体系的泡沫混凝土，研究了水胶比对泡沫混凝土流动度、干密度、孔结构与抗压强度的影响规律。结果表明：当水胶比由0.45增大到0.65时，普通硅酸盐水泥体系泡沫混凝土的干密度与抗压强度先增加后减小，而feret（mean）孔径先减小后增大；硫铝酸盐水泥体系泡沫混凝土的抗压强度与feret（mean）孔径先增加后减小，而干密度先减小后增加；当水胶比为0.55时，两种胶凝材料体系泡沫混凝土干密度、feret（mean）孔径与抗压强度都达到极值。

0 引言

近年来，基于国家对节能减排，废物利用，实现国民经济可持续发展的新要求，节能材料的研究越来越受到关注^[1]。泡沫混凝土具有体积密度小，且保温、隔热与耐火性、隔音性和抗震性优良的特点，既可工厂化生产成各种形状的预制品，又可现场浇筑，在各类建筑、尤其是建筑节能中具有广泛的应用前景^[2,3]。根据制备工艺不同，泡沫混凝土可分为物理发泡与化学发泡，化学发泡泡沫混凝土因不需要专用发泡设备，制备工艺相对简单，受到越来越多的关注^[4]。

目前，有学者开展了大量发泡剂对泡沫混凝土影响的研究^[5,6]，刘立华等^[7]研究了发泡剂用量对泡沫混凝土性能的影响；李博等^[8]研究了水温、发泡剂、稳定剂、速凝剂对发泡时间的影响。毛晓红等^[9]研究了水料比对物理发泡泡沫混凝土性能影响，谭伟等^[10]研究了水灰比对内掺20%粉煤灰普通硅酸盐体系双氧水发泡剂法泡沫混凝土力学性能的影响。但水胶比对化学发泡制备泡沫混凝土的力学性能、干密度与孔结构等性能的影响研究较少。

由于双氧水在碱性较高条件下发气速率较快，水泥浆体发泡易坍塌，为了降低双氧水发泡速率，采用水泥加粉煤灰与硫铝酸盐水泥两种低碱胶凝材料体系，研究水胶比化学发泡法泡沫混凝土干密度、孔结构与力学性能的影响规律。

1 试验原材料及试验方法

1.1.1 原材料与配合比

选用了华新PO42.5普通硅酸盐水泥，青山电厂I级粉煤灰，湖北凤凰硫铝酸盐水泥，各种胶凝材料物理性能分别如表1、表2与表3。发泡剂为工业用30%浓度双氧水，稳定剂为硬脂酸钙，水为自来水。试验采用两种低碱度体系，普通硅酸盐水泥体系(P)中粉煤灰内掺40%，硬脂酸钙用量为水泥的1%，纯双氧水掺量为水泥的3.75%，工业用30%浓度双氧水中水算为外加水，硫铝酸盐水泥体系（S）中胶凝材料全为硫铝酸盐水泥，其他原材料配比同普通硅酸盐水泥体系。

表1 水泥物理性能

表2 粉煤灰物理性能

表3 硫铝酸盐水泥物理性能

1.2 化学法泡沫混凝土制备工艺与试验方法

1.2.1 制备工艺

将干料（水泥、粉煤灰、硬脂酸钙）加入锅中干拌至均匀，再加入水搅拌均匀，后迅速倒入双氧水快速搅拌10s，倒入模具后放入30℃恒温箱内静置发泡；发泡完成后取出，放入水泥标准养护箱，20h后脱模，并在标准条件下养护至28d。

1.2.2 试验方法

a.抗压强度测试方法。

将试块切割成边长为70mm立方试块，采用微机控制全自动压力试验机测试抗压强度，加载速率1mm/min。

b.干密度的测试方法。

将试块干燥至恒重之后测量其体积和质量，计算得到干密度。

c.孔结构测定方法。

泡沫混凝土的气孔大部分是由发泡剂引入的大孔，在10µm以上采用数码相机对对泡沫混凝土的断面直接观察并照相；然后用图像处理软件（Potoshop）对照片进行黑白二值化处理，图1是其中两个泡沫混凝土试样的初步增强对比度处理照片和二值化图像示例，用Image-Pro plus图像分析软件对二值化图像进行分析，测试每个样品的feret（mean）孔径。

3. 结论

（1）当水胶比在0.45~0.65 范围内时，随水胶比的增加，普通硅酸盐水泥体系泡沫混凝土的干密度先增加后减小，而硫铝酸盐水泥体系泡沫混凝土干密度先减小后增加，两者在0.55左右时分别达到极值。

（2）当水胶比0.45~0.55时，随水胶比的增加，普通硅酸盐水泥体系泡沫混凝土的feret（mean）孔径减小，而硫铝酸盐水泥体系泡沫混凝土的feret（mean）孔径增加；当水胶比0.55~0.65时，水胶比增加，普通硅酸盐水泥体系泡沫混凝土的feret（mean）孔径增加，硫铝酸盐水泥体系泡沫混凝土的feret（mean）孔径减小。

（3）当水胶比在0.45~0.65范围内时，随着水胶比的增大，两种胶凝材料体系泡沫混凝土的抗压强度先增加后降低，均在水胶比为0.55时强度达到最大值。

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