激发剂对砖粉泡沫混凝土性能的影响.pdf

2 0 1 4 年 第 1 期 (总 第 2 9 1 期 ) Nu mb e r 1 i n 2 0 1 4 ( T o t a l N o 2 9 1 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 原材料及辅助物料 M ATER 1 AL A ND ADMI NI CL E 激发剂对砖粉泡沫混凝土性能的影响 刘香 、 ，张伟 ，丁铸 z ，董素芬 ( 1 内蒙古科技大学 建筑与土木工程学院，内蒙古 包头 0 1 4 0 1 0 ； 2 深圳大学 广东省滨海土木工程耐久性重点实验室 ，广东 深圳 5 1 8 0 6 1 ) 摘要： 废砖 的主要化学成分为二氧化硅 ， 通过化学手段可以激发其活性 。 以石灰、 石膏 、 氢氧化钠作为活性激发剂 ， 通过对砖 粉泡沫混凝土抗压强度 、 表干密度、 吸水率性能的测试和研究， 分析了 3 种激发剂对泡沫混凝土性能的影响， 试验结果表明： 掺人 2 5 左右 的石灰可在保证泡沫混凝土表干密度的基础上提高其抗压强度 ； 掺人 2 0 的石膏可使砖粉泡沫混凝土的强度及表干密 度比较稳定； N a O H的掺人使泡沫混凝土出现速凝 ， 不宜单独作为激发剂使用。 关键词： 砖粉泡沫混凝土；活性激发 ；石膏 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 ) 0 1 0 0 7 6 0 3 E ffe c t c a u s e d b y a c t i v a t o r o n w a s t e b r i c k d u s t f o a m c on c r e t e L I UXi a n g ， ZHANG W e i ， DI NGZh u2 , DONG Su f e n。 ( 1 S c h o o l o f Ar c h i t e c t u r a l a n dCi v i l E n g i n e e r i n g ， I n n e r Mo n g o l i a Un i v e r s i t yo f S c i e n c e a n dTech n o l o g y ， Ba o t o u0 1 4 0 1 0， C h i n a ； 2 G u a n g d o n g P r o v i n c i K e y L a b o r a t o r y o f D u r a b i l i t y f o r C i v i l E n g i n e e r i n g ， S h e n z h e n U n i v e r s i ty， S h e n z h e n 5 1 8 0 6 1 ， C h i n a ) Abs t r act ： The ma i n c o mpo n e n t of wa s t e br i c k i s s i l i c o n d i o x i de ， c h e mi c a l me a ns c a l l ma k e b r i c k a c t i v e I t u s e d g r o u nd q u i c k l i me， g Y P s u m p o wd e r a n d s o d i u m h y d r o x i d e a s t h e a c t i v a t o r ， t h r o u g h the s t u d y o f c o mp r e s s i v e s tr e n g t h d r y d e n s i ty a n d wa t e r a b s o r p t i o n o n wa s t e br i c k d us t ， a n a l y z i ng t h e e ffe c t c a u s e d by t h e s e a c t i v a t or o n wa s t e br i c k d u s t foa m c o n c r e t e The r e s u hs i n d i c a t e d tha t mi x i ng 25 q ui c k l i me c o u l d i mp r o v e t h e c o mp r e s s i v e s tre n g t h a n d e n s u r e the d r y d e n s i ty me e t the r e q u i r e me n t ； t h e dry d e n s i ty and c o mp r e s s i v e s t r e n g t h c ou l d be e ns u r e d wh e n 20 g y p s um p owd e r wa s mi x e d； mixi ng s o d i um hy dro x i d e wa s g o i ng t o l e a d foam c o nc r e t e q u i c k h y d r a t i o n r e a c t i o n， i t wa s u n fit for us i n g a s a c t i v a t o r a l o n e Ke y wo r d s ： wa s t e b r i c k d u s t foam c o n c r e t e ； a c t i v i ty s t i mu l a t i o n； g y p s u m p o wd e r 0 引言 来制备泡沫混凝土。 随着工业化进程 的发展 ， 能源 的消耗也在 日益加剧 。 而经济的快速发展、 建筑规模的不断扩大、 城市化水平的 加速以及人 民生活水平的提高， 促使建筑能耗在我国能源 消耗 中所 占的比例不断加大 。 因此 ， 在实现能源 的可持续 发展过程 中， 建筑能耗不容忽视 。 而建筑物外墙 围护结构 节能技术 的改进 、 保温材料的更新 ， 对于社会能耗 、 建筑能 耗的降低具有极其重要的意义 1 。 近年来 ， 随着我国墙体材 料改革的不断推行 和节能政策 的不断 出台， 节能型建筑材 料 的开发和利用越来越受到人们 的重视。 而当前常用的建 筑节 能外墙保 温材料 只有 聚苯板材 、 挤塑板 、 泡沫硅酸盐 板材 、 保温砌块 。 因此开发节能 、 利废的轻质保温隔热材料 有着重要的意义圆 。 近年来 ， 泡沫混凝土凭借其轻质、 隔热 保温性能优异 以及 可以利用矿物废渣 、 废料等优 良眭能引 起 了越来越多的重视 。 加之近年来我 国建筑垃圾的产量逐 年上升 ， 回收率低 。 因此本课 题将探讨 如何利用建筑垃圾 1 试 验 1 1 材料 ( 1 ) 水泥 ： 包头草原牌 P 0 4 2 5 级水泥。 ( 2 ) 粉煤灰： 级， 包头希望铝业自备电厂干排粉煤灰。 ( 3 ) 砖粉： 将试验室废砖用颚式破碎机粉碎到 1 5 mm 的颗粒 ， 再用球磨机进行磨细。 表 1 水泥粉煤灰砖粉的主要组成 材料 S i O 2 C a O A 1 2 0 3 F e 2 ( ) 3 L o s s 细度( 4 5 Ix m筛余 ) 水泥 2 2 6 0 6 3 1 1 5 0 3 4 3 8 1 1 8 1 0 7 粉煤灰5 0 0 4 3 2 3 2 8 9 9 4 2 1 3 6 3 1 9 2 砖粉 4 9 3 0 1 1 3 1 7 9 0 2 9 2 7 9 3 8 0 ( 4 ) 激发剂： 包头产生石灰； 市售石膏粉 ； N a O H； 以占 砖粉质量的百分 比掺人。 ( 5 ) 泡沫剂 ： 市售 L AS ( 十二烷基苯磺酸钠 ) ， 粉末状 ， 稀释比例为 1 ： 5 0 ； 稳泡剂采用 H P MC ( 纤维素醚 ) 。 收稿 日期 ：2 0 1 3 0 7 一 O l 基金项目：广东省滨海土木工程耐久性重点实验室开放基金( G D D C E 1 2 0 8 ) 76 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m ( 6 ) 外加剂： 聚羧酸系高效减水剂 ； 速凝剂采用碳酸 锂 ； 两者均以 占胶凝材料质量的百分 比掺入 。 1 2试 验 方 法 ( 1 ) 本试验中砖粉泡沫混凝土配合比参照李应权3 】 的 泡沫混凝土配合 比设计方案进行设计。 ( 2 ) 抗压强度参照 G B T 1 1 9 7 1 -1 9 9 7 ( I 气混凝土力 学性能试验方法 。 ( 3 ) 表干密度、 吸水率试验参照 G B T 1 1 9 7 0 -1 9 9 7 I 气混凝土体积密度、 含水率和吸水率试验方法 。 ( 4 ) 干缩率试验参照 G B T 1 1 9 7 2 -1 9 9 7 ( I 气混凝干 燥收缩试验方法 。 砖粉作 为胶凝材料掺人 ， 水泥与砖 粉 比例 为 7 0 ： 3 0 ， 设 计表观密度为 6 0 0 k g m。 ， 试验时保证水胶比不变， 分别加 入不 同掺量 的激发剂 ， 通过单 因素试验来分析不同种类不 同掺量 的激发剂对泡沫混凝土 的性能影 响 ， 试验过程 中可 根据浆体的流动度微量调整减水剂的用量。 2 试验结果与分析 2 1 激发剂对砖粉泡沫混凝土的表干密度及强度 的影响 在新型墙体材料中， 针对泡沫混凝土来说， 表干密度、 立方体抗压强度、 吸水率是划分其等级的几个重要指标， 因此在研究激发剂对砖粉泡沫混凝 土的影响时 ， 不应该只 从某一指标分析结果， 而是要综合决定泡沫混凝土性能的 几个重要指标进行综 合分 析。 石灰 、 石膏及 N a O H对砖粉 泡沫混凝土表干密度及 2 8 d 立方体抗压强度试验结果见 图 1 3 g 、 稚 H _ 懈 石灰掺 量 ， 图 1 石灰掺量对砖粉泡沫混凝土抗压强度和表干密度的影响 由图 1 可知 ， 当掺入石灰作为激发剂时， 泡沫混凝土 2 8 d 抗压强度 随石灰掺量 的增大先增 大后减小 ， 这是 因为 适量石灰可与砖粉中的活性二氧化硅反应 ， 激发砖粉的活 性， 使得混凝土的强度提高； 随着石灰掺量的增大， 混凝土 的表观密度基本呈现增大的趋势 ， 这是 因为石灰水化是放 热的过 程 ， 放出的大量热量加快 了水泥凝结硬化 的速度 ， 一 定程度上损 伤浆体 中的泡沫 ， 导致消泡现象发生 ， 而泡 沫体积是决定试块表干密度的最主要因素， 因此当石灰掺 量 过多 时会 导致试块表 干密度 大于设 计值 。 石灰 掺量在 2 0 3 0 时会显著增加砖粉泡沫混凝土的抗压强度 ， 但表 干密度较高 。 当掺入石膏作 为激发剂 时 ， 由图 2 可 以看 出 ， 随着石 膏用量 的增加 ， 泡沫混凝土的抗压强度先增大后减小 ， 表干 暑 粕 U一 石 膏掺量 图 2 石膏掺量对砖粉泡沫混凝土抗压强度和表干密度的影响 密度也呈现出基本相同的趋势 ， 但后期 又有所增 大。 当石 膏掺量在 3 0 时砖粉泡沫混凝土的2 8 d立方体抗压强度 及表干密度 比较稳定 ， 这说 明掺人石膏可 以激发砖粉的活 性， 改善泡沫混凝土的力学性能。 适量石膏可使钙矾石的 生成量增大， 提高泡沫混凝土的强度 ， 但石膏本身具有缓 凝作用， 胶凝材料的凝结时间过长， 超过泡沫的稳定存在 期后 ， 会导致泡沫 的破裂。 试验过程 中发现 ， 当石膏掺量大 于 3 0 时对试块成型有较大的影响 ， 2 4 h 拆模 困难试块易 碎 ， 需要延长拆模 时间 。 鲁 、 稍 懈 Na OH掺量 ， 图 3 N a OH掺量对砖粉泡沫混凝土抗压强度和表干密度的影响 当掺 入 N a O H作 为激发剂 时 ， 由图 3 可 以看出 ， 砖粉 泡沫混凝土的表干密度随N a O H掺量的增加先减小后迅 速增大 ， 抗压强度先增大后迅速减小 ， 当掺量大于 2 5 之 后抗压强度明显下降， 表干密度明显提升。 试验结果说明 N a O H掺量为 2 0 2 5 时可 以提高砖粉泡沫混凝土的抗 压性能， 提高泡沫混凝土的含气量。 但是在试验过程中发现， 当掺量过大时会导致泡沫混凝土浆体初凝时间大大缩短， 甚至在搅拌过程 中就会凝结 ， 导致泡沫损失严重 ， 表干密 度变大， 成模困难。 这是因为 N a O H会与硅酸三钙和硅酸 二钙迅速反应 ， 加快了水化反应速度 ， 出现了快凝现象。 2 2 激发 剂对砖粉 泡沫混凝 土吸 水率的影 响 由于泡沫混凝土 中的气孔大多为封 闭气孔 ， 原材料又 是以细颗粒为主， 因此在泡沫混凝土性能上就表现为吸水 率较大 ， 这严重影响泡沫混凝土的推广 和应用 。 针对砖粉 泡沫混凝土来说 ， 砖粉内部空隙率高， 颗粒表面粗糙， 表观 密度低 ， 会增大泡沫混凝土的吸水率 ， 因此在 掺入激发剂 的同时要控制泡沫混凝土的吸水率。 掺人不同激发剂时砖 粉泡沫混凝土 的吸水率见表 2 。 由表 2可以看出 ： 掺入 Na O H时吸水率很大 ， 不能满 足泡沫混凝土的使用要求 ， 掺入石灰时吸水率较小， 并且 随石灰掺量的增大而减小 ， 当石灰掺量在 2 5 4 0 时 ， 砖 粉泡沫混凝土吸水率较小且 比较稳定。 7 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m