氧化钙掺量对常温发泡泡沫混凝土保温板性能的影响.pdf

2 0 1 4 年 第 1 0期 (总 第 3 0 0 期 ) N u mb e r l 0 i n 2 0 1 4 ( T o t a l No 3 0 0 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AL AND ADM I NI CLE 氧化钙掺量对常温发泡泡沫混凝土保温板性能的影响 谷亚新 。王延钊 ，王晴 ，杨学会 2 1王小萌 1 I3 ，韩淑娜 1 , 4 ( 1 沈阳建筑大学 材料学院，辽宁 沈阳 1 1 0 1 6 8 ；2 沈阳市城乡基础设施建设投资发展有 限公司，辽宁 沈阳 1 1 0 0 1 3 ； 3 中国建筑东北设计研究院有限公司，辽宁 沈阳 1 1 0 0 0 6 ；4 沈阳万隆新型建材有限公司，辽宁 沈阳 1 1 1 0 0 0 ) 摘要： 外加剂的加入与掺量对泡沫混凝土保温板的性能有不同程度的影响。 利用化学发泡法制备泡沫混凝土保温板， 通过加入 氧化钙， 实现了常温发泡工艺 ， 氧化钙掺量 的增加， 对泡沫混凝土保温板表观密度下降、 抗压强度的升高影响显著 ， 体积吸水率和导 热系数的影响相对较小。 关键词： 泡沫混凝土；氧化钙 ；化学发泡；常温发泡 中图分类号： T U 5 2 8 0 4 2 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 1 0 0 0 9 6 0 3 E ffe c t s o f c a l c i u m o x i d e c on t e n t on t h e pr o p e r t i e s o f f o a me d c o n c r e t e i n s u l a t i on b o a r d b y n o r ma l t e m p e r a t u r e b l o w i n g GUY a x i n ， WANGYa n z h a o ， WANGQ i n g ， Y ANGXu e h u i 2 WANGXi a o me n g ， H ANS h u n a ， ( 1 S c h o o l o f Ma t e r i a l S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g ， S h e n y a n g J i a n z h u Un i v e r s i t y， S h e n y a n g 1 1 0 1 6 8， Ch i n a ； 2 S he n ya ngUr ba n a n dRu r a l I n f r a s t r u c t u r eCo ns t r u c t i o nI nv e s t me n ta ndDe v e l o p me n tCo ， Lt d ， S h e n y a n g 1 1 0 01 3， Ch i na； 3 No r t he a s t e rn Chi n aAr c hi t e c tur eDe s i g n a n dRe s e a r c hI n s t i t u t e ， S h e n y an g 1 1 0 0 0 6， Ch i na； 4 S h e n y ang Wanl o n g Ne wB u i l d i n g Ma t e r i a l s C o ， L t d ， S h e n y ang 1 1 1 0 0 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： Ad d i n g a n d c o n t e n t o f a d d i t i v e s h a v e d i ff e r e nt e f f e c t s o n t h e p r o p e i e s o f f o a me d c o n c r e t e i n s u l a t i o n b o ardT h i s e x p e r i me n t p r e pare d f o a m c o n c r e t e i n s ul a t i o n bo a r d b y c h e mi c a l f o am i n g me t h o d， a c h i e v e the n or ma l t e mp e r a t u r e f o a mi n g p r o c e s s by a d d i ng c a l c i u m o xi d e， W i t h the i nc r e a s e o f c a l c i um o xi d e c o n t e n t ， De c r e a s e d o f a pp a r e nt d e n s i t y a n d e l e v a t e d of c o mp r e s s i ve s t r e ng t h o f f o am e d c o n c r e t e i n s u l a t i o n b o ard are s i g n i fi c a n t ， T h e e f f e c t s o f v o l u me t r i c wa t e r a b s o r p t i o n and t h e r ma l c o n d u c t i t ) r i s s ma l l r e l a t i v e l y Key wor ds ： f o a me d c o nc r e t e； c a l c i u m o xi d e； c h e mi c a l b l o wi n g； n o r ma l t e mp e r a t ur e bl o wi n g 0 引言 1 试验部 分 泡沫混凝土 由于其 内部含有大量 封闭、 细小 、 分布均 匀 的气孔 ， 具有轻质 、 保温隔热 、 隔音耐火性 好等诸 多优 点 。 随着墙体材料革新和建筑节能政策的推行 ， 泡沫混凝 土的优势 日益突出 ， 国内外对泡沫混凝土的研究和开发越 来越深入 ， 其应用领域从 民用扩展到军用 、 航空 、 工业应用 等 2 0多个领域 ， 我国现 阶段正大力推进符合绿色环保 、 资 源综合利用等节能要求 的建筑材料 的研究 和开发 ， 具有优 良性 能的泡 沫混凝 土在建筑节能领域将拥有越来越广泛 的应用空间 2 - 5 。 本试验利用化学发泡方法制备泡沫混凝土保温板 ， 制 备过程 中加入了不同量 的氧化钙 ， 根据其遇水放热及其对 粉煤灰活性有激发作用的原理， 调节氧化钙用量达到 自调 温 的 目的， 实现常温发泡 ， 避免加热水温过程 中造成 的能 源浪费， 试验主要研究了氧化钙掺量对常温发泡泡沫混凝 土保温板性能的影响。 收稿日期：2 0 1 4 _ J 0 4 _ 2 9 基 金项 目：中国建筑材料联合会项 目( 2 0 1 3 M3 6 ) 9 6 1 1 主要 试验材料 硫铝酸盐水 泥 4 2 5 R， 唐 山北极熊建材有 限公 司 ， 硅 酸盐水泥 4 2 5 R， 唐山北极熊建材有限公司； 粉煤灰 ： I I 级 ， 沈 阳昊木粉煤灰厂 ； 憎水剂 ： 硬脂酸钙 ， 沈 阳市东兴试剂厂 ； 激发剂 ： 七 水合硫 酸亚 铁 ， 国药 集 团化学 试剂 有 限 公司 ； 发泡剂 ： 3 0 双氧水 ， 沈阳市东兴试剂厂 ； 纤维 ： 8 - 9 m n l 聚丙烯纤 维 ， 辽 宁天兴纤维 材料有 限 公 司 ； 氧化钙 ： 天津瑞金特化学 品有限公司。 1 2试 验 方 法 1 2 1 泡沫混凝土保温板的制备方法 本试验采用化学发泡法制备泡沫混凝土保温板， 各种物 料配合 比为 ： 胶凝材料 1 4 0份 ， 粉煤灰 4 0份 ， 憎水剂 2 份 ， 激发剂 3 份 ， 纤维 1 份 ， 发泡剂 8 份 水 1 4 0份 ， 改动 氧化 钙用 量分别为 0 、 0 1 、 0 2 、 0 3 、 0 4 、 0 5 ( 均为 占固 体粉料总量的质量分数， 以下均是占固体粉料总量的质量 分数 ) ； 制备过程如下 ： 将胶凝材料 、 氧化钙及其他外加剂 等除发泡剂外的其他材料混合在一起搅拌均匀， 加入水 ， 搅拌 3 分钟左右 ， 在保持高速搅拌的 同时加入发泡剂双氧 水， 继续搅拌约 5 秒， 停止搅拌 ， 将均匀拌和的料浆倒人模 具内静停发泡 ， 常温养护 。 1 2 2 测试方法 干表观密度 ： 按 G B T 5 4 8 6 的规定测试 。 抗压强度 ： 按 G B T 1 1 9 6 9的规定测试 。 体积吸水率 ： 按 G B T 5 4 8 6的规定测试。 导热系数 ： 按 G B T 1 0 2 9 4 、 G B 1 0 2 9 5 的规定测试 。 2结果与讨论 2 1 氧化钙掺量对泡沫混凝土保温板干表观密度 的影响 图 1 给出了氧化钙掺量对泡沫混凝土保温板干表观密 度的影响。 可见 ， 当氧化钙掺量小于 0 2 时， 随氧化钙掺量 的增加 ， 泡沫混凝土保温板的干表观密度有所提高 ， 继续增 加氧化钙掺量 ， 保温板 干表观密度有所降低。 试验 中， 氧化 钙掺量小于 0 2 时 ， 其 与水反应放热量较小 ， 对 泡沫混凝 土的制备条件几乎没有影响， 当加入量逐渐增大至 0 3 时， 泡沫混凝土保温板的发泡过程变化显著 ，料浆 的温度明显 高于未加入氧化钙的试样， 试验中搅拌及发泡过程均发生了 显著变化 ， 掺人量为 0 3 的试样体积膨胀 明显大于加入量 为 0 1 、 0 2 的试样 ， 泡孔尺寸较小且分布均匀 ， 发泡剂加 入料浆后发生化学反应产生气体 ， 形成无数均匀分布的独立 的气源 ， 气源周 围部分 区域逐渐产生气压 ， 当气体压力大于 料浆的极限剪切应力( 黏滞阻力和静水压力之和) 时， 气源 开始迅速膨胀 ， 形成一个个独立的气泡 ， 料浆开始膨胀 6 - 8 。 料浆温度 的提升有利 于气源的形成与膨胀 ， 因此 ， 发泡过程 更迅速、 膨胀体积更大， 密度相对更小。 氧化钙的加入量不 宜过大 ， 如图中氧化钙加入量为 0 4 、 0 5 ， 料浆 的温度过 高， 气源的形成和膨胀过快 ， 会导致泡：f k ：f h 径部分过大及 分布不均匀， 甚至出现泡孔成串溢出及坍泡的现象， 本试 验研究过程中 ， 氧化钙 的加入量宜为固体粉料 的 0 2 。 2 2 氧化钙掺量对泡沫混凝土保温板体积吸水率 的影响 泡沫混凝土保温板 的体积吸水率随着氧化钙掺量 的 垂 越 餐 氧化钙掺量 ， 图 1 氧化钙掺量对干表观密度的影响 增加呈先降低后升高的变化趋势。 图 2中， 氧化钙加入量 小于 0 2 时 ， 氧化钙与水反应放热少 ， 对泡沫混凝土制备 过程无明显影响， 体积吸水率降低不显著， 氧化钙加入量 为 0 3 时， 体积吸水率小幅升高， 如图 1 中所示的制品的 干表观密度的变化趋势， 制品密度升高时， 泡孔孔径变小， 孔间壁变厚 ， 连通孔数 目变少 ， 单位体积水分渗透性降低 ， 由于此原 因产生 的渗透性 变化与密度的变化产 生 的吸水 率变化 相互抵 消 ， 因此 当氧化钙 加入 量小 于 0 3 ， 泡沫 混凝土保温板的体积吸水率变化不大【 9 。 继续增大氧化钙 掺量至 O 4 、 0 5 ， 吸水 率大幅上升 ， 氧化钙加 入量增加 时 ， 与水反应放 出的热量增大 ， 料浆 的温度过高 ， 气源的形 成和膨胀过快 ， 导致泡孔孔径部分过大 、 连通孔数 目增多 ， 因此吸水率大幅上升。 氧化钙 掺量 图 2 氧化钙掺量对体积吸水率的影响 2 3 氧化钙掺 量对 泡沫 混凝土保 温板 抗压 强度 的 影 响 图 3给出了氧化钙掺量对泡沫混凝 土保温板抗压 强 度 的影 响。 可 见 ， 当氧化钙掺入量小 于 O 2 时 ， 与未加 入 氧化钙的制品相 比泡沫混凝土保 温板 的抗压强度小 幅上 升 ， 因为氧化钙不仅有调节物料温度的作 用 ， 且部分有 效 的氧化钙能与粉煤灰 中的二氧化硅反应 ， 生成水 化产物 ， 该水化物有提高制品强度 的作用 ， 当加入量达 到 0 3 时 ， 抗压强 度降低 不显著 ， 继续增大 氧化钙 加入量至 0 4 、 0 5 ， 试验的搅拌及发泡过程发生了显著变化 ， 泡沫混凝 土料浆 的温度升高 ， 发泡速度加快 、 膨胀体积增大 ， 因此会 出现泡 L Zf L 径增大、 分布不均匀等现象， 降低制品强度。 氧 化钙掺量 图 3 氧化钙掺量对抗压强度的影响 2 4 氧化钙掺量对泡沫混凝土保温板导热系数的 影响 氧化钙掺量对保温板导热系数的影 响规律类 似于其 对表观密度的影响规律。 由图4 可见， 氧化钙掺量较小时， 泡沫混凝土保温板的导热系数升高不显著， 随掺量的继续 增加 ， 呈缓慢降低趋势。 泡沫混凝土的导热系数主要决定 97 于泡孔的封闭及分布状况、 孔径大小及形状、 密度等因素 ， 当泡沫混凝土以适当尺寸 的封闭圆孔为主时 ， 有利于导热 系数的降低 。 在氧化钙加入量小 于 0 2 时 ， 泡沫混凝土保 温板 的密度 、 导热 系数均呈不显著上升趋势 ， 制 品密度变 化小 ， 泡孔孔径变化不大 ， 其导热性能变化也不显著 ； 氧化 钙加入量 达到 0 3 时 ， 温度调节能力 已显著 ， 此条件有利 于合适孔径的泡孔形成， 且制品的表观密度达到标准， 因此， 泡沫混凝 土保温板的导热系数降低 ； 继续加入氧化钙掺量 大于 0 4 ， 其 导热系数逐渐降低 ， 氧化 钙加入量增大 后 ， 提高制备温度 ， 影响发泡过程 ， 在发泡过程 中可能产生孔 径过大及连通泡孔， 降低了泡沫混凝土保温板的导热系数。 0 0 8 4 一 O 082 0 080 县 ； 惴 曲 07 07 07 07 0 7 0 6 U U 1 U 2 U j U 4 U ， 氧化钙掺量 图 4 氧化钙掺量对导热 系数的影响 3结 论 ( 1 ) 本试验利用 氧化钙 遇水放 热的原 理 ， 实现了常温 下泡沫混凝 土保温板 的制备工艺。 ( 2 ) 氧化钙掺量 的增加 ， 对泡沫混凝土保温板表观密 度的下降和抗压强度的升高影响较显著， 对其体积吸水率 和导热系数的影响相对较小。 ( 3 ) 常温发泡泡沫混凝土保温板 的制备过程 中， 氧化 钙的加入量不宜过多 ， 否则会导致发泡失败 。 试验中 ， 综合 上接第 9 2 页 参考文献： 1 陈波， 张亚梅， 陈胜霞， 等 橡胶混凝土性能的初步研究f J 混凝 土， 2 0 0 4 ( 1 2 ) ： 3 7 3 9 2 】于利刚， 刘岚， 余其俊， 等 废橡胶胶粉对砂浆混凝土性能的影 响【 J 】 _广东建筑材料报 ， 2 0 0 6 ( 2 ) ： 9 - 1 1 3 王刚， 杨慧， 张磊， 等 橡胶粒径对橡胶混凝土抗压强度的影响叨 路 基工程， 2 0 1 1 ( 1 ) ： 1 2 8 1 3 0 【 4 周梅 ， 函， 艾丽， 等 考察泡沫混凝土保温板 的各项性能 ， 氧化钙 的适宜掺量为 固体粉料总量的 0 2 。 参考文献 ： 1 周明杰 ， 王娜娜 ， 等 泡沫混凝土的研究和应用最新进展【 昆凝 土 。 2 0 0 9 ( 4 ) ： 1 0 4 1 0 7 2 1李文博泡沫混凝土技术现状及其发展动态分析 J 】 _ 价值工程 ， 2 0 0 9 ( 4 ) ： 9 7 9 9 【 3 】王朝强 ， 谭克锋 ， 等 我 国泡沫 混凝土的研究现状 J 】 混凝土 ， 2 0 1 3 ( 1 2 ) ： 5 7 6 1 【 4 蒋晓曙， 李莽 泡沫混凝土的制备工艺及研究进展l J I 混凝土， 2 0 1 2 ( 1 ) ： 1 4 2 1 4 4 【 5 刘阳 ， 王睛 ， 许峰 泡 沫混凝土的制备及多功 能性 J _ 混凝 土 ， 2 0 1 2 ( 1 2 ) ： 1 2 0 1 2 4 6 】李龙珠 ， 唐惠东 ， 等刑 用正交试验法研究泡沫混凝土制备工艺 对其强度的影响l J 1 混凝土， 2 0 1 0 ( 8 ) ： 2 3 2 4 【 7 】徐文 ， 刘兴亚， 朱清华外墙外保温用化学发泡泡沫混凝土板的 试验研究lJ J 混凝土， 2 0 1 2 ( 3 ) ： 1 3 1 1 3 4 【 8 徐文， 钱冠龙， 等用 化学方法制备泡沫混凝土的试验研究 J 混 凝土与水泥制品， 2 0 1 1 ( 1 2 ) ： 1 - 4 9 贺彬 ， 等 轻质泡沫混凝土的吸水率研究 新型墙材 ， 2 0 0 7 ( 1 2 ) ： 2 4- 26 1 0 周顺鄂， 卢忠远， 严云 泡沫混凝土导热系数模型研究【 N 材料导 报， 2 0 0 9 ， 2 3 ( 3 ) ： 6 9 7 1 作者简介 ： 联系地址 ： 联系电话 ： 谷亚新 ( 1 9 6 9 一 ) ， 女 ， 博士研究生， 教授 ， 主要从事保温 材料的研究及改性。 沈阳市浑南新区浑南东路 9号 沈阳建筑大学材料学 院( 1 1 0 1 6 8 ) 1 3 0 3 2 46 3 4 7 6 凝土与水泥制品， 1 9 9 7 ( 1 ) ： 1 0 1 1 【 6 朱涵新型弹性混凝土的研究综述【 J J 天津建设科技报， 2 0 04( 2 ) 35 - 3 7 作者简介 性能的影响叨 建 联系地址 筑材料学报， 2 0 0 9 ， 1 2 ( 5 ) ： 5 6 3 5 6 7 【 5 宋少民， 刘娟红， 金树新 ， 等橡胶粉 l虫为高韧性混凝土研究叨 混 上接第 9 5页 合料 的比例高于 4 5 时中、 后期强度较基准混凝土有所降 低， 但坍落度较高 ， 且总体掺合比例在 3 0 4 0 时， 强度 与和易性均较好。 因此， 工程中需使用 C 3 0 等低强度等级 混凝土时 ， 可以采用上述 比例配制双掺混凝 土。 参考文献： 1 李崇智， 周文娟建筑材料【 M 】 北京： 清华大学出版社， 2 0 0 9 ： 3 4 3 6 【 2 】2 肖佳， 陈雷 掺合料对 C 6 0高效性能混凝土力学性能影响 低 温建筑技术 ， 2 0 1 1 ， 4 ( 3 ) ： 1 0 1 2 3 池召坤， 赵贤 混凝土粉煤灰、 矿粉的应用叨 工业建筑， 2 0 1 0 ， 4 0 ： 98 联 系电话 乔卫 国( 1 9 6 3 一 ) ， 男 ， 博士 ， 教授 ， 博导 ， 主要从事岩体 加固理论与应用技术的教学、 科研工作。 山东省青岛开发区前湾港路 5 7 9号 山东科技大学土 木建筑学院( 2 6 6 5 9 0 ) 1 3 78 9 8 7 91 8 7 7 8 6 -7 8 8 【 4 刘娟红大掺量矿物掺合料混凝土强度与耐久性能研究【 J 1 粉煤 灰综合利用 ， 2 0 1 1 ， 4 ( 1 ) ： 1 2 1 5 5 5 周群， 王章夫， 杨宝忠 优质活性矿物掺合料“ 功能效应” 的合理 应用 J 昆凝土 ， 2 0 0 2 ， 1 2 ( 1 ) ： 5 8 6 0 作者简介： 联系地址： 联系电话 ： 李源( 1 9 8 0 一 ) ， 男， 硕士， 讲师。 河北省石家庄市槐安东路 1 3 6 号 石家庄经济学院 勘查技术与工程学院( 0 5 0 0 3 1 ) 1 3 0 0 8 7 46 8 2 4