泡沫混凝土凝结时间的实验研究.pdf

全国中文核 心期刊 新 建巍柑 中 国 科 技 核 心 期 刊 泡沫混凝土凝结时间的实验研究 范丽龙 1 ， 杨杨 ， 朱伯荣 z ， 曾洪波 ， 倪彤元 ， 马成畅 ( 1 浙江工业大学 建筑工程 学院， 浙江 杭州3 1 0 0 3 2 ： 2 杭州 中野天然植物科技有限公司， 浙江 杭州3 1 0 0 3 2 ) 摘要： 根据泡沫混凝土的特点， 测试研究了维卡仪测定的水泥凝结时间和贯入阻力方法测定的混凝土凝结时间后， 提出泡沫 混凝土凝结时间的测 定与评价方法 ； 考察 了高铝水泥、 泡沫 剂掺量和水胶 比对泡沫混凝土凝结时间的影响。结果表明 ， 泡沫剂用量 对泡沫混凝土凝结时间的影 响程度最大 ， 其次为高铝水泥掺量 ， 水胶 比影响最小 。 、 关键词： 泡沫混凝土； 凝结时间； 贯入阻力 中图分类号： T U 5 5 + 1 3 3 文献标识码 ： A 文章编号： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 2 ) 0 7 0 0 4 6 0 3 Expe r i m e nt al s t udy on t he s e t t i ng t i m e of f o a m c o nc r e t e F ANL i l o n f， Y A N G Y a n g ， Z HUB o r o n g 2 ， Z E NG Ho n g b o ， N I T o n g y u a n 1 , MA C h e n g c h a n g ( 1 S c h o o l o f A r c h i t e c t u r a l E n g i n e e ri n g ， Z h e j i a n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， Ha n g z h o u 3 1 0 0 3 2 ， Z h e j i a n g ， C h i n a ： 2 N a k a n o Na t u r a l P l a n t T e c h n o l o g y C o L t d ， i n Ha n g z h o u ， H a n g z h o u 3 1 0 0 3 2 ， Z h e j i a n g ， C h i n a ) Abs t r a ct ： T h e me t h o d o f t e s t a n d e v alu a t i o n f o r s e t t i n g t i me o f foa m c o n c r e t e wa s p r o p o s e d i n t h i s p a p e r ， c o n s i d e r i n g t h e c h a r a c t e ris t i c o f f o a m c o n c r e t e a n d c o mb i n i n g t h e me t h o d o f Vi c a t n e e d l e a n d r e s i s t a n c e t o p e ne t r a t i o nF u r t h e r ， t h e i n f l u e n c e o f d o s a g e o f a l u mi n o us c e me n t ， f o a mi n g a g e n t a n d wa t e r b i n d e r r a t i o o n t h e s e t t i n g t i me o f foa m c o n c r e t e wa s i n v e s t i g a t e d T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e i n flu e nc e o f t he d o s a g e o f f o am i n g a g e n t o n t h e s e t t i n g t i me i s mo s t r e ma r k a b l e ， t h e n t h e d o s a g e o f alu mi n o u s a n d wa t e r - b i n d e r r a t i o Ke y wo r ds： foa m c o n c r e t e： s e t t i n g t i me ： r e s i s t a n c e t o p e n e t r a t i o n 0 前言 由于泡沫混凝土中含有大量细小封闭的孔隙， 赋予了泡 沫混凝土良好的热工性能， 因属无机材料， 尤其防火性能优 异。近年来随着建筑节能工作的开展， 泡沫混凝土作为一种 保温隔热材料得到了越来越多的关注。有关高性能泡沫剂和 发泡装置的研制、 泡沫混凝土制备工艺的研究和对泡沫混凝 土性能研究日益深入。但是， 其中有关凝结时间的研究， 尤其 是凝结时间测定方法的研究还较少， 生产中基本按水泥凝结 时间的测试方法对泡沫混凝土进行测试。实际上， 采用普通 硅酸盐水泥制备的泡沫混凝土由于其凝结时间长， 与泡沫的 稳定时问不相适应， 导致发泡后的浆体易塌陷， 常温下硬化 缓慢， 生产周期长等问题， 因此， 阻碍了泡沫混凝土的应用。 另一方面， 泡沫混凝土的多孔性与非匀质性， 使得泡沫混凝 土的凝结时间测试不能简单套用水泥凝结时间的测试方法。 基金项 目： 杭州市科技发展计划项 目( 2 0 1 0 0 9 3 3 B 2 6 ) 收稿 日期： 2 0 1 2 0 2 0 7 作者 简介 ： 范 丽龙 ， 男 ， 1 9 8 4年生 ， 浙江衢 州人 ， 硕士研 究生 。地址 ： 3 2 4 2 0 0浙江常山县天 马镇香樟嘉苑 1号楼 ， 常 山县 城东新 区 ( 城投 公司) 管委会 ， E - ma i l ： f a n l i l 0 n g 8 8 8 8 1 6 3 c o rn。 4 6 新型建筑材料 2 0 1 2 7 针对上述问题， 考虑泡沫混凝土的特点， 本文提出了泡沫 混凝土凝结时间的测定与评价方法， 并以高铝水泥、 泡沫剂掺 量和水胶比为实验因素，考察了其对泡沫混凝土凝结时间的 影响。 1 原材料及实验方法 1 1 原材料 采用P 0 4 2 5 普通硅酸盐水泥( C ) 为主要胶凝材料， 内掺 C A 5 0 铝酸盐水泥( C A ) 调节凝结时间 ， C及 C A的表观密 度均为3 1 0 0 k g m ；发泡剂采用杭州中野天然植物科技有限 公司生产的Z Y 一 1 0 1 高效水泥发泡剂( F P ) ； 水( W ) 为饮用水。 1 2 实验方法 利用高剪切实验室乳化机作发泡装置，采用预制泡沫混 合法制备泡沫混凝土 。 泡沫混凝土凝结时间测试采用维卡仪和水泥凝结时间的 测试方法， 测试泡沫混凝土的沉入深度。但是， 考虑到泡沫混 凝土的多孔性和其凝结时间较长的特点，水泥初凝时间测试 时采用的 p 1 1 3 m m试针不适合泡沫混凝土。 故本研究中泡沫 混凝土的初、 终凝时间测试， 都以水泥实验中的终凝针测定试 针距离底板的深度。 实验环境均为温度( 2 0 1 ) 、 湿度( 6 0 5 ) 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 范丽龙， 等： 泡沫混凝 土凝结时间的实验研 究 2 结果及讨论 2 1 泡沫混凝土凝结时间的表征方法 为上述方法测得试针距底板深度值表征泡沫混凝土的 凝结时间， 研究中参考普通混凝土贯入阻力测试凝结时问的 思路， 按下述方法确定泡沫混凝土的初凝时问和终凝时间： ( 1 ) 贯入阻力按式( 1 ) 计算： = 【 G - k( 4 O 一 ) 】 A ( 1 ) 式中： 一贯入阻力， k P a ； G 滑杆的质量， N ； 试针的面积， m m z ； 抱沫混凝土的阻力系数， N m m： 试针距离 玻璃底板的深度， in m 。 ( 2 ) 考虑到贯入阻力与时间的关系， 凝结时间通过非线 性回归确定， 将贯八阻力， 咄 当 作因变量， 时间f 当作自 变量 作非线性回 归得到回 归方程式( 2 ) ； ： - c ( 2 ) 式中： r时间， h ； b 、 f 回归系数。 根据式( 2 ) 求得当贯入阻力为 1 0 k P a 时为初凝时问 ， 贯 人阻力为1 4 5 k P a 时为终凝时间t 。 = 。 一 I n ( 1 n a - l n l 0 ) b ( 3 ) t e = t c I n ( 1 n a - l n 1 4 5 ) b ( 4 ) 式中： 初凝时间， h ； 终凝时间， h 。 凝结时问也可用绘图拟合方法确定， 即以贯入阻力为纵坐 标， 经过的时间为横坐标， 绘制出贯入阻力与时间关系曲线， 以 1 0 k P a 和 1 4 5 k P a 划2 条平行于横坐标的直线，分别与曲线相 交2 个交点的 横坐标即泡沫混凝土初凝和终凝时间， 见图1 。 2 2 高铝水泥掺量对泡沫混凝土凝结时间的影响 水胶比( 0 4 ) 和泡沫剂F P ( 0 8 ) 掺量一定， 改变C A掺量 时， 泡沫混凝土贯入阻力曲 线见图1 ， 凝结时间的影响见图 2 。 l 1 4 6 。 0 ： 幅 0 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 时间 h 垦 曾 螺 0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 l 6 1 8 2 O c A 掺量 图 2 C A掺 量对泡沫混凝土凝结时间的影响 从图1 可见， 掺入少量的高铝水泥( 2 0 ) ， 可以明显缩 短普通硅酸盐水泥浆的凝结时间。并且随着高铝水泥掺量增 加，复合水泥的凝结时间逐渐缩短。从图2 可见， c A掺量为 6 时， 初凝时间从2 5 2 8 h 缩短到 1 7 0 2 h ， 仅缩短了3 2 7 ； 终凝时间从3 5 4 3 h 缩短到2 4 3 1 h ， 仅缩短了3 1 4 ； 但提高 掺量到1 8 时，初凝时问从2 5 2 8 h 缩短到1 1 4 3 h ，缩短了 5 4 8 ； 终凝时间由3 5 4 3 h 缩短到2 1 0 0 h ， 缩短了4 0 7 。 由于高铝水泥是低碱度水泥，而普通硅酸盐水泥是高碱 度水泥， 2 种碱度不同的水泥复合后， 改变了其水化反应的历 程 ， 使其凝结速度加快或延缓。 用少量高铝水泥等量取代普 通硅酸盐水泥后， 降低了复合体系的碱度， 从而使C ， S 的水化 加快， 凝结时间大幅度缩短。 2 3 水胶 比对泡沫混凝土凝结时间的影响 C A( 1 8 ) 和 F P ( 0 8 ) 掺量一定， 改变水胶比， 泡沫混凝 土的贯入阻力曲线和凝结时间曲线分别如图3 、 图4 所示。 ： 躯 ： 0 终凝 初凝 =Oe -0 3 5 拟合 曲线 0 4 0 拟合 曲线 0 4 5 拟合 曲线 T 0 5 0 拟合 曲线 0 5 5 拟合 曲线 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 时间 h 图3 水胶 比对泡沫混凝土贯入阻力的影响 图 1 C A掺量对泡沫混凝土贯入阻力的影 响 图 4 水胶 比对泡沫混凝土凝结时间的影响 N E W BUl L DI NG MATE RI AL S 4 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 范丽龙， 等： 泡沫混凝土凝结时间的实验研究 从图3 可见， 5 种不同水胶比泡沫混凝土的贯入阻力曲 线靠得很近， 说明在贯入阻力一定时， 所对应的时间很接近， 即不同水胶比情况下， 初凝和终凝时间都较接近。 从图4 可以 更清楚地看出， 泡沫混凝土凝结时间随着水胶比的增大， 凝结 时间有所延长， 但影响程度不如高铝水泥掺量显著。 当水胶比 从0 3 5 增至O 5 5 时， 初凝时间从 1 1 4 1 h 延长到 1 4 4 8 h ， 延长 了2 6 9 ； 终凝时间从2 0 0 3 h 延长到2 5 0 2 h ， 延长了2 4 9 。 一 般而言， 随水胶比提高， 单位泡沫混凝土中用水量增加， 水泥颗粒相对浓度下降， 水泥熟料水化反应产物需较长时间在 浆体中累计达到一定浓度，从而导致泡沫混凝土凝结时间延 长。 本研究中由 于加入C A ， 与其对泡沫混凝土凝结时间的显著 促进作用相比， 水胶比对凝结时间影响则退至较次要的地位。 2 4 F P掺量对泡沫混凝土凝结时间的影响 水胶比( 0 4 ) 和C A ( 1 8 ) 掺量一定， 改变F P掺量， 泡沫混 凝土的贯入阻力曲线和凝结时间曲线分别如图5 和图6 所示。 1 60 1 4 0 1 2 0 皇1 0 0 8 0 6 0 幅4 0 2 0 0 曲线 曲线 曲线 曲线 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 O 时间 h 图 5 F P掺量对泡沫混凝土贯入阻力影响 图 6 F P掺量对泡沫混凝土凝结时间的影响 从图5 可见， 随F P掺量的增加， 贯入阻力曲线的偏离程 度越大， 表明泡沫混凝土的凝结时间发生了变化。 从图6 可以 看出，相对于F P 掺量为0 8 时的凝结时间， F P 掺量为1 4 时泡沫混凝土的初凝时间延长了近 1 6 0 1 h ，其推迟程度达 1 4 0 1 ： 终凝时间延长了近 1 6 7 5 h ， 其推迟程度达7 9 8 ， 说 明泡沫混凝土的凝结时间受F P 掺量的影响很大。 其原因可能 是引入的泡沫剂掺量较大时， 浆体不仅稀而且孔隙率很大， 导 致浆体抗试针沉入的能力太小， 故而使凝结时间延长。 3 结语 ( 1 ) 考虑泡沫混凝土的特点， 结合水泥凝结时间测试中的 维卡仪和混凝土凝结时间测试的贯入阻力方法，提出了适合 泡沫混凝土凝结时间测试与评价的方法。 ( 2 ) 由普通硅酸盐水泥制备的泡沫混凝土中掺入高铝水 泥， 可以明显缩短凝结时间。随着高铝水泥掺量增加， 凝结时间 逐渐缩短； 在一定的高铝水泥和泡沫剂掺量下， 泡沫混凝土的 凝结时间随水胶比增大， 凝结时间延长， 但延长的幅度不显著； 在一定水胶比和高铝水泥掺量下， 随泡沫剂用量的增大， 泡沫 混凝土凝结时间显著延长。发泡剂对凝结时间影响最大， 其次 为高铝水泥掺量， 水胶比对泡沫混凝土凝结时间的影响最小。 参考文献： 【 1 】 王善拔 ， 贾怀锋 水泥 和缓凝剂 对混凝 土凝结 时间 的影响 J 】 水 泥 ， 2 0 0 3 ( 8 ) ： 1 - 5 【 2 】2 陶有 生泡沫混凝土 J 新 型建筑材料， 2 0 1 l ( 2 ) ： 4 9 5 O 【 3 】 乔欢欢 ， 卢 忠远 ， 严 云 用普通 水泥制备泡 沫混凝土 基体材料 的 研究 J 】 武汉理工大学学报 ， 2 0 0 8 ， 3 0( 5 ) ： 3 5 3 7 4 4 潘志华 ， 程麟 ， 李东旭 ， 等 新型 高性 能泡沫 混凝土制备技 术研 究 J 】 新型建筑材料 ， 2 0 0 2 ( 5 ) ： 1 - 5 【 5 】 刁桂芝硅酸盐水泥与铝酸钙水泥 复合性能和水化机 理的研究 【 D 】 匕 京； 中国建筑材料科学研究院， 2 0 0 5 ： 5 5 5 6 6 】 阎培渝， 韩建国 复合胶凝材料的初期水化产物和浆体结构【 J 】 建 筑材料 学报 ， 2 0 0 4 ( 2 ) ： 4 5 4 8 【 7 】 王亚丽 硅酸盐水泥与铝酸钙水泥复台性能研究I D 】 北京： 北京工 业大学， 2 0 0 3 A ( 上接第 3 l 页) 参考文献： 【 1 】 李丹， 王汝恒 ， 陶俊林 ， 等 承重用 再生混凝土空心砌块的配合 比 设计 J 1 新 型建筑材料 ， 2 0 1 2 ( 1 ) ： 3 6 3 9 【 2 】2 王瑜 空心 砌块配 合 比设 计初探 J 】 建 筑砌块 与砌块 建筑 ， 2 0 0 0 ( 4 ) ： 2 5- 2 7 【 3 】 许建荣， 王瑜混凝 土空心砌块配合 比设计 中参数的优 化f J 】 新 型 建筑材料， 2 0 0 8 ( 7 ) ： 1 4 1 7 4 8 新型建筑材料 2 0 1 2 ， 7 4 】 g q g r 空心砌块配合 比设计 ” 的再探讨【 J 建筑 砌块与砌块建筑 ， 2 0 0 4( 1 )： 2 9 31 【 5 】 严理宽 混凝土砌块生产与应用【 M】 北京： 中国建材工业 出版社 ， 1 9 9 8： 2 3 2 5 6 孙 惠镐 混凝土小型空心 砌块生产技术 u1 北 京： 中国建材工业 出版社， 2 o o 1 ： 7 5 7 7 7 】 王 中 混凝土强度等级 与标号的换算【 J 】 电力建设 ， 1 9 9 6( 7 ) ： 3 2 一 A 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m