温度对泡沫混凝土性能影响.pdf

第 1 8卷第 5 期 2 0 1 5年 1 O月 建筑材料学报 J OURNAL OF BUI L DI NG MATE RI ALS V0 1 1 8。 No 5 Oc t 。 2 O1 5 文章编号 ： 1 0 0 7 9 6 2 9 ( 2 0 1 5 ) 0 5 0 8 3 6 0 5 温度对泡沫混凝土性能影响 崔玉理 。 ， 贺 ( 1 同济大学 材料科学与工程学院 ， 上海 2 0 1 8 0 4 ；2 鸿珠 临沂大学 建筑学院，山东 临沂 2 7 6 0 0 5 ) 摘要 ： 研究 了水和养护环境温度对泡沫混凝土的凝结时间、 干密度、 抗压强度 、 导热系数和 内部形 貌的影响 结果表明： 养护温度为 5 5 0时， 泡沫混凝土浆料的初 、 终凝时间对数与养护温度呈线 性 关 系； 水温 为 3 5 4 0 时 ， 泡沫 混凝 土 内部 孔径 分布 均 匀 ， 连通 孔 少 ， 导热 系数较 小 ， 且试 块 具有 较好 的抗 压 强度 关键词：泡沫混凝土 ； 养护温度 ；凝结时间； 保温性能 中图分类 号 ： TU5 2 8 2 文 献标志 码 ： A d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 9 6 2 9 2 0 1 5 0 5 0 2 1 I nf l u e n c e o f Te mp e r a t u r e o n Pe r f o r ma nc e s o f Fo a m Co n c r e t e CUI Yu l i H E H o n gz hu ( 1 S c h o o l o f Ma t e r i a l s S c i e n c e a n d En g i n e e r i n g ，To n g j i Un i v e r s i t y，S h a n g h a i 2 0 1 8 0 4，Ch i n a ； 2 S c h o o l o f Ar c h i t e c t u r e ，L i n y i Un i v e r s i t y，Li n y i 2 7 6 0 0 5，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：The e f f e c t s o f wa t e r t e m p e r a t u r e a n d e nv i r o nme n t t e mpe r a t u r e o n s e t t i n g t i m e ， c o m p r e s s i v e s t r e n g t h，d r y d e n s i t y，t h e r ma l c o n d u c t i v i t y a n d i n t e r n a l mo r p h o l o g y o f f o a m c o n c r e t e we r e s t u d i e d Th e r e s u l t s s h o w t h a t t h e l o g a r i t h m o f s e t t i n g t i me h a s l i n e a r r e l a t i o n s h i p wi t h c u r i n g t e mp e r a t u r e o f f o a m c o n c r e t e i n t h e r a n g e o f 5 t o 5 0 W h e n wa t e r t e mp e r a t u r e r a n g e s f r o m 3 5 t o 4 0 f o a m c o n c r e t e c a l l b e ma d e wi t h h i g h c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a n d l o w t h e r ma l c o n d u c t i v i t y，wh i c h i s a d v a n t a g e o u s t o t h e f o a m c o n c r e t e q u a l i t y a n d e f f i c i e n t p r o d u c t i o n Ke y wo r d s ：f o a m c o n c r e t e ；c u r i n g t e mp e r a t u r e ；s e t t i n g t i me ；t h e r ma l i n s u l a t i o n p r o p e r t y 随着中国建筑墙体材料改革与建筑节能政策 的 推行 ， 节能型建筑材料的开发与应用受到广泛 的重 视 泡沫混凝土具有节能 、 利废、 保温、 轻质、 隔热 、 耐 火等性能 ， 在建筑领域应用广泛 1 然而 ， 泡沫混凝 土的强度 、 导热系数 、 吸水率等主要性能指标受到生 产工艺 、 养护制度 、 原材料性能等多因素影响_ 2 ， 特 别是 温度 对其 性 能 影 响 较 大 ， 温 度过 低 会 造 成 保 温 性能下降、 吸水率增加 ， 这对墙体保温系统的耐久性 非常不利 本文通过 改变水温和环境温度对泡沫混 凝土性能的影响进行研究 ， 为其优质高效生产提供 理 论指 导 1 原材料与试验方法 1 1原材 料 水泥 ( C) ： 山东 沂州 水泥 集 团生产 的 P 1 I 5 2 5 水泥 ； 粉煤灰( F A) ： 邹城电厂提供 ， 4 5 m方孔筛筛 余 9 9 6 ( 质量分数) ， 需水量 9 1 ( 质量分数) ， 烧失量 2 8 ( 质 量分 数 ) ， 含 水 量 0 1 ( 质 量 分 数 ) ； 硅 灰 ( S F) ： 山东 宏 艺 股 份 有 限 公 司 提 供 ，比表 面 积 2 2 m。 g ； 早 强 剂 ( E S A) ： 实 验 室 自制 ， 具 有 早 强 、 稳 泡 、 防塌陷等作用 ； 防水剂( wP A) ： 硬脂酸钙 ， 白色 粉末 ， 不溶于水； 发泡剂： 质量分数为 2 7 5 的双氧 水 ； 聚丙烯纤维( P P ) ： 长度规格 6 mm； 减水剂( S P) ： 收稿 日期 ： 2 0 1 4 0 3 0 9 ；修订 日期 l 2 0 1 4 0 4 1 4 第 一作者 ： 崔玉理 ( I 9 7 5 一) ， 男 ， 山东费县人 ， 临沂大学副教授 ， 同济大学博士生 E ma i l ： c u i y u l i 0 0 1 1 6 3 t o m 通 信作者 ： 贺鸿珠 ( 1 9 6 2 一) ， 女 ， 江苏武进入 ， 上海市建筑建 材业市 场管理总站教授级高级工程 师 ， 博士生 导师 ， 博士 E ma i l ： h e h o n g z h u # t 1 6 3 c o rn 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5期 崔玉理 ， 等 ： 温度对泡沫 混凝 土性 能影 响 8 3 7 聚羧酸减水剂 ， 灰 白色粉末 ， 苏州兴邦化学建材有限 公司生产 ， 减水率 2 5 ( 质量分数) 硬石 膏( AN) ： 浅灰色粉末状 ， 8 0 t L m 方孔 筛筛余 1 O ( 质量 分 数) ， 山东宏艺科技股份有限公司提供 1 2试 验 方法 经试验 ， 选定 泡 沫混 凝 土 的配合 比如表 1所 示口 _ 8 按照表 1中的配合 比称取原材料 ， 然后在搅 拌机内混合均匀， 装入密封桶备用 3 5 O 3 O 0 2 5 0 2 o o 1 5 0 1 O 0 O 5 O O l g = 一 0 3 2 3 9 T + 3 4 3 4 4 =O 9 9 5 1 l g t , =- 0 3 4 3 4T+3 3 8 8 =O 9 97 4 I n i t i a l t fi n g t i me F i n a l s e t t i n g t i me 5 1 0 2 0 3 O 4 0 5 O 裹 l 泡沫混凝土的配合比 图 1 浆料凝结时 间与养护 温度 的关 系 T a b l e 1 MI x p r o p o r t i o n b y ma 锱) o f f o a m c o n c r e t e F i g 1 Re l a t i o n s h i p o f s e t t i n g t i me a n d c u r i n g t e mp e r a t u r e 水灰比的大小不仅对泡沫混凝土的浇筑成型有 影响 ， 对其性能也有重要影响 在设定的配合 比下， 通过试验确定加水量 与粉料 的质量 比为 0 5 在满 足泡沫混凝土强度和保温性能 的情况下 ， 通过试验 确定发泡剂 的加入量为粉料质 量的 5 先将 水加 入搅拌锅 ， 再加入粉料搅拌 6 O S ， 然后加 入发泡剂 ， 搅拌 1 0 S ， 迅速人模 ， 原地静止 2 4 h ， 脱模 ， 按照表 2 所示 条 件养 护 到规定 的 龄期 裹 2 泡沫混凝土制鲁用水混 以爰养护环境条件 Ta bl e 2 W a t e r t e mp e r a t u r e a n d c u r i n g c o n d i t i o n s f o r f o a m co n c ret e p rep a ra t i o n 2 试验 结果与分 析 2 1凝 结 时 间 按照 GB T 1 3 4 6 2 0 1 1 水泥标准稠度用水量 、 凝结时间、 安定 性检验方法 ， 测试泡沫混凝土浆料 在不同温度条件下的凝结时间 浆料凝结时 间( ) 与 养护温度( T) 的关系如图 1所示 经拟合 ， 浆料初凝 时间与养 护温度 的关 系 为 ： l g t = = = 一0 3 4 3 4 T+ 3 3 8 8 2 ， R。 为 0 9 9 7 4 ； 浆料终凝时间与养护温度的 关 系为 ： l g = 一0 3 2 3 9 T+3 4 3 4 4 ， R 为 0 9 9 5 1 由此可见 ， 在实际生产 中， 可通过温度调节来控制浆 料的凝结时间 2 2 内部形 貌 不加发泡剂时 ， 试块在不同温度下养护 2 4 h ， 再 放置在 标 准 养 护 箱 内养 护 至 龄 期 2 8 d ， 然 后 在 1 0 5 烘箱内烘干至恒重 ， 磨光切割面 ， 采用 Hi t a - c h i S - 3 4 O 0 N 扫描 电镜进行 观察 ， 其 形貌如 图 2所 示 由图 2可见 ， 在不 同养护条件下 ， 试块内部泡孔 大小有一定的变化 ， 当养护温度低时， 泡孔孔径约为 0 5 mm， 较大和较小的泡孔少 ， 随养护温度 的升高， 泡孔数量逐渐增多 ， 当养护 温度为 3 O 4 O时 ， 泡 孔孔径减小 ， 约为 0 3 mm， 泡孔大小较均匀 这一方 面是 由于温度低 ， 凝结时间长 ， 有利于泡孔的形成和 生长 ， 另一方面是由于温度低使混凝土水化速度减 慢 ， 限制了泡孔形成与生长 因此温度过低或过高均 不利于泡孔 的形 成和生长 试验发 现， 养护温度 为 3 0 4 0时， 可获得数量较多且相对均匀的泡孔 加入发泡剂后 ， 将在不同水温下制备的泡沫混凝 土试块分别在室内、 室外养护 2 8 d ， 然后在 1 0 5烘 箱内烘干至恒重 ， 其内部形貌如 图 3所示 由图 3可 见 ， 试块的孔径随水温的升高而减小 ， 当水温为 2 O 时， 孔径平均 2 - - 3 m I T l 当水温 5 O时， 孔径变小 ， 数 量增多， 孔径平均 1 - - 2 mm； 当水温为 4 O时， 孔壁 较光滑， 连通孔减少， 封闭孔增多， 孔径大小均匀 2 3 千密度 水温对泡沫混凝土干密度的影响见图 4 由图 4 可见 ， 通过水温变化制备的泡沫混凝土试块， 其干密 度随水温升高而逐渐降低 2 4 抗压 强 度 泡沫混凝土试块 的抗压强度按照 J G T 2 6 6 2 0 1 1 泡沫 混凝 土 进 行试 验 测试 结果 见 图 5 ， 6 试验结果表明： 养护环境和水温对泡沫混凝 土 的抗压强度均有影响 在室内养护条件下 ， 随水温的 升高 ， 泡沫混凝土的抗压强度均随之减小 ， 对于 同一 试块， 在水温低于 4 5时 ， 其抗压强度随龄期 的增 加而增加 ， 在温度高于 4 5时， 其后期抗压强度 出 现倒缩 在室外 自然养护条件下， 水 温在 1 O 2 O 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 3 8 建筑材料学报 第 1 8卷 ( a ) 5 ( d ) 3 0 0 C ( b ) 1 0。 C ( c ) 2 0。 C ( c ) 4 0。 C ( f )5 0 o C 图 2 养护温度对浆料硬 化后 内部形貌 的影 响 Fi g 2 I n f l u e n c e o f c u r i n g t e mp e r a t u r e o n i n t e r n a l mo r p h o l o g y o f p a s t e s a f t e r h a r d e n i n g ( a ) 2 0。 C，i n d o o r ( d ) 3 0 a co u t d o o r ( b ) 2 0 0 C，o u t d o o r ( e ) 4 0。 C，i n d o o r ( g ) 5 0 o C， i n d o o r ( C ) 3 0o c，i n d o o r ( f ) 4 0。 C，o u t d o o r ( h ) 5 0口 C，o u t d o o r 图 3 水温对泡 沫混凝 土内部形貌的影响 Fi g 3 I n f l u e n c e o f wa t e r t e mp e r a t u r e o n i n t e r n a l mo r p h o l o g y o f f o a m c o n c r e t e 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5期 崔玉 理 ， 等 ： 温度对泡沫混凝土性 能影 响 8 3 9 bD 善 写 占 3 5 0 3 0 0 25 0 3 0 3 5 4 o 45 5 0 图 4 水温 对干密度的影响 I n f l u e n c e o f wa t e r t e mp e r a t u r e o n d r y d e n s i t y o f f o a m c o n c r e t e 变化波动 ， 相对湿度在 5 O 7 5 变化波动 ， 泡沫 混凝土试块的抗压强度随水温升高而降低 ， 随龄期 的增 加 而 出现倒 缩 o C 图 5 室内环境下水温对泡沫混凝土抗压强度 的影响 F i g 5 I n f l u e n c e o f wa t e r t e mp e r a t u r e o n c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f f o a m c o n c r e t e i n s t a n d a r d c o n d i t i o n 。 C 图 6 室外环境 下水 温对泡沫混凝土抗压强度 的影 响 Fi g 6 I n f l u e n c e o f wa t e r t e m p e r a t u r e o n c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f f o a m c o n c r e t e i n o u t d o o r c o n d i t i o n 2 5导热 系数 按照 J G T 2 6 6 2 O 1 1标准要 求 ， 将 泡沫混凝 土试块烘干后测试其导热系数 ， 结果如图 7所示 由 旦 芭 刀 图 7 水温 对导热系数的影响 Fi g 7 I n f l u e n c e o f wa t e r t e mp e r a t u r e o n t h e r ma l c o n d u c t i v i t y 图 7可见 ， 泡沫混凝土的导热系数 随水温 的升高而 降低 ， 且在水温低于 4 O时 ， 其导热系数降低较 明 显 在孔隙率相 同的情况下 ， 闭孔增加可有效减小对 流传热 ， 在水温高于 4 0时 ， 虽然泡沫混凝土的孔 隙率增加， 密度 降低 ， 但 由于连通孔有所增加 ， 导致 导热系数增大 当水温为 3 5 4 O时 ， 泡沫混凝 土 的导热系数较小 ， 约为 0 0 6 W ( m K) 3 结论 ( 1 ) 养护温度在 5 5 O时， 泡沫混凝土浆料 的 初 、 终凝时间的对数与养护温度呈线性关 系， 因此可 根据凝结时间选择合适的养护温度 ( 2 ) 水温在 3 5 4 O时 ， 泡沫混凝土 内部孔径 分布均匀 ， 连通孔少 ， 保温性能较好 ( 3 ) 水温对泡沫混凝土的抗压强度 、 导热系数具 有一定的影响 ， 当水温为 3 5 4 0时 ， 试块的抗压 强度较高 ， 保温性能较好 参考文献 ： 1 王武 祥 泡 沫混 凝土 在房 屋建 筑 中的应 用 E J 房 材 与应 用， 1 99 8( 3 )： 3 - 6 W ANG W u x i a n g Ap p l i c a t i o n o f f o a m c o n c r e t e i n h o u s i n g c o n s t r u c t i o n J Ho u s i n g Ma t e r i a l s a n d Ap p l i c a t i o n， 1 9 9 8 ( 3 ) ： 3 - 6 ( i n Ch i n e s e ) 2 赵铁军 ， 高倩 ， 王兆利 大掺量粉煤灰对泡沫混凝土抗压强度 的 影响F J 粉煤灰 ， 2 0 0 2 ( 6 ) ： 7 - 1 0 Z HAO Ti u n ， GAO Qi a n ， w ANG Z h a o l i I n f l u e n c e o f h i g h c o n t e n t f l y a s h o n c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f f o a m c o n c r e t e J Fl y As h， 2 0 0 2( 6 )： 7 - 1 0 ( in Chi n e s e ) 3 问振 甲 泡沫 混凝 土 建筑 保温 产 品及应 用 J 混 凝 土世界 ， 2 0 1 0 ( 4 )l 6 3 - 6 7 rAN Z h e n j i a F o a m c o n c r e t e b u i l d i n g i n s u l a t i o n p r o d u c t s a n d a p p l i c a t i o n J C h i n a C o n c r e t e ， 2 0 1 0 ( 4 ) ： 6 3 6 7 ( i n C h i n e s e ) 4 方永浩 ， 王锐 ， 庞二波 ， 等 水泥一 粉煤灰泡沫混凝土抗压强度与 气孔结构的关 系 J 硅酸盐学报， 2 0 1 0 ， 3 8 ( 4 ) ； 6 2 1 6 2 6 FANG Yo n g h a o， WANG Ru i ， PANG Er b o， e t a 1 Re l a t i o ns h i p b e t we e n c o m p r e s s i v e s t r e n g t h a n d a i r - v oid s t r uc t u r e o f f o a m c e me n t fl y a s h c o n c r e t e J J o u r n a l o f t h e C h i n e s e C e r a mi c S o c i e t y， 2 0 1 0， 3 8( 4) ： 6 2 1 6 2 6 ( i n Chi n e s e ) 5 李森兰 ， 王建平 ， 路长发 ， 等 发泡剂 与其泡沫混凝 土抗压 强度 的关 系探析E J 混凝 土 ， 2 0 0 9 ( 1 1 ) ： 7 8 7 9 L I S e n l a n， W ANG J i a n p i n g ， L U C h a n g f a ， e t a 1 E v a l u a t i n g i n d i c a t o r a nd me a s u r e m e n t me t h o d o f f o a m c o n c r e t e f o a mi n g a g e n t J C o n c r e t e ， 2 0 0 9 ( 1 1 ) ： 7 8 7 9 ( i n C h in e s e ) 6 3 马一乎 ， 李 国友 ， 杨利香 ， 等 表观密度 和聚丙烯纤 维对泡 沫混 凝士收缩开裂的影响E J 材料导报 2 0 1 2 ， 2 6 ( 3 ) ： 1 2 1 - 1 2 5 MA Yi p i n g， LI Gu o y o u， rANG L i x i a ng。 e t a 1 Ef f e c t o f t h e a p p a r e nt d e n s i t y a n d p o l y p r o p y l e n e f i b e r o n d r y i ng s h rin k a g e c r a c k i n g p r o p e r t i e s o f f o a m c o n c r e t e J Ma t e r i a l s Re v i e w， 2 0 1 2， 2 6 ( 3 )： 1 2 1 1 2 5 ( i n Ch i n e s e ) ( 下转 第 8 4 6页) 宣 r【 口 当 s s a j rd蜀H o=J 毫口 a I 罄 A H o 3 _ 譬乜 d 8 蜀I a H L L 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 4 6 建筑材料学报 第 1 8卷 ( 上接第 8 3 9页 ) 7 3 NAMB I AR E K K， RAMAMUR THY K I n f l u e n c e o f f i l l e r t y p e o n t h e p r o p e r t i e s o f f o a m c o n c r e t e J C e me n t a n d C o n c r e t e Co mp o s i t e s ， 2 0 0 6， 2 8 ( 5 )： 4 7 5 4 8 0 8 P AN Z h i h u a ， HI ROMI F， TI ONGHUAN W P r e p a r a t i o n o f h i g h p e r f o r m a n c e f o a me d c on c r e t e f r o m c e me nt ， s a nd a n d rai n e r a l a d mi x t u r e s J J o u r n a l o f Wu h a n Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g Y： Ma t e r i a l s S c i e nc e ， 2 0 0 7， 2 2 ( 2 ) 2 9 5 2 9 8 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m