树叶混凝土凝结时间的试验研究.pdf

2 0 1 1 年 第 2期 2月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTS 2 011 N0 2 Fe b ru a r y 树叶混凝土凝结时间的试验研究 姜德 民 ， 崔素萍 ( 1 北方工业大学建筑学院， 北京 1 0 0 0 4 1 ； 2 北京工业大学材料科学与工程学院， 1 0 0 1 2 4 ) 摘要 ： 对新 型墙 体保 温材料树 叶混凝土进行 了探 索性研 究。 试验 结果表明， 各种不 同柱径树叶的 p H 值呈 酸性 无机早 强剂和有机早 强剂对树 叶水泥混凝土凝结时间有影响。 关 键 词 ： 落 叶 ； 树 叶 混 凝 土 ； 凝 结 时 问 Ab s t r a c t ：A n e x p l o r a t o r y s t u d y o f a n e w t y p e o f w a l l t h e r ma l i n s u l a t i o n ma t e ri a l l e a f c o n c r e t e u s i n g l e a v e s a s t h e r a w ma t e r i a l h a S b e e n ma d e T h e e x p e ri me n t a l r e s u l t s s h o w t h a t p H v a l u e s o f l e a v e s wi t h d i f f e r e n t p a r t i c l e s i z e s a r e a c i d ，a n d t h e i n o r g a n i c a n d o r g a n i c e a r l y s t r e n g t h a g e n t s h a v e i n fl u e n c e s o n t h e s e t t i n g t i me o f l e a f c o n e r e t e Ke y wo r ds ：L e a v e s； L ea f e o n e r e t e： Se t t i n g t i me 中图 分 类 号 ： TU5 2 8 文 献标 识码 ： A 文 章编 号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7( 2 0 1 1) 0 2 - 5 3 -0 3 O前 言 新 型墙 体 材料 是指 不 以消 耗耕 地 、 破 坏生 态 和 污染环境为代 价 ， 适应 建筑部 品工业 化 、 施工机械 化 、 减少施工现场湿作业 、 改善建筑功能等现代建 筑业 发展要 求 而生产 的墙体材 料 。 新 型 墙 体 材 料 的生 产 可 以使 用 工业 废 弃 物 和 农 业 废 弃物 ， 如 ： 粉煤 灰 、 煤 矸 石 、 工业 废 渣 、 植 物 秸 杆等。废弃资源的有效利用 ， 可 以变废 为宝 ， 对资 源、 环境和国民经济的可持续发展起到积极 的促进 作 用 。 据统计 ， 每年进入秋季后 ， 城市落 叶数量猛增 ， 南京市秋风每天吹落 4 0 0 t 左右的落叶 ，青岛市每 天要产 生 6 0 0多 t 落 叶l l 1 。 来 自北京 城 区和北 京周 边 的落叶每天可装满 4 O多辆卡车 ，光落叶的重量就 达 1 0 0多 t ， 如此壮观的场面将持续一个月左右 ， 而 处于 落叶高峰 的北京 城每天落 叶量都在 3 0 0 0 t 左 右 在 我 国 利用 树 叶制作 肥 料 、 饲 料 、 药 用 等研 究 和应用较多 但是 利用树叶 ， 尤其是落 叶制作建筑 材料的应用还较少 利用落叶制作保温墙体材料 的 研究和开发更是寥寥无几 。 本 文利 用 北 京秋 天 的落 叶为 原 材料 ， 以水 泥 为 胶 结 材 ， 研 究 开发 制 作 新 型墙 体 保 温 材 料 ( 这 里 定 义 为树 叶 混凝 土 ) ，对其 前 期 研究 中落 叶 应用 于 水 泥基胶结材料 的难点 之一对水泥混凝土凝结 时间的影响进行了探索性研究。 1 试 验原 材料 ( 1 ) 树叶 采 用北 京城 内秋 天 收集 的落 叶 ， 树 叶 的种 类 有 杨树 叶 、 银 杏树 叶 、 槐树 叶 、 玉 兰树 叶 。各 种树 叶 不 同粒 径 的堆积 密度 见表 1 。 ( 2 ) 水 泥 采 用 河 北 三 河 某 公 司 生 产 的 4 2 5 R 普 通 硅 酸 盐 水 泥 ， 其 化学 成分 见表 2 ， 基本 性 能见 表 3 。 表 1 各 种 树 叶 不 同 粒 径 的堆 积 密 度 k g m 一 5 3 2 0 1 1 年第 2期 混凝土 与水泥 制 品 总第 1 7 8期 ( 3 ) 粉煤灰 采 用 了北京 市某 电厂生 产 的 级 灰 ， 化学 成 分 见 表 2 。 ( 4 ) 硅 灰 挪威某公司生产的硅灰 ， 其化学成分见表 2 。 ( 5 ) 早 强剂 北京产 ， 主要成分有氯化钙 、 硫酸钠 、 硫酸铝 、 三 乙醇胺 、 氢氧 化钙 。 ( 6 ) 减水 剂 北京某 公 司产 S L A高效减 水剂 。 表 4 2 0 时树 叶粉 p H值 随时间的变化 ( 7 ) 水 采用 自来水 。 2试 验方 法与 结果分 析 2 1 树 叶粉 的水 溶液 p H值 随时 间的变 化 ( 1 ) 试 验方 法 试 验采 用粒 径 0 1 5 ram树 叶粉 5 g ， 放 人有 9 0 g 蒸 馏 水 的容 量 瓶 中 ， 橡 皮 塞 塞 紧 ， 以 防碳 化 、 挥 发 。 每 隔 5 m i n摇 匀 ， 采用 精 密 酸度计 测 定 一次 2 1 。测 得 2 0 C N ， 各 种 树 叶粉 p H 值 随时 间的 变化情 况 ， 见 表 4与 图 1 。 ( 2 ) 试验 结果分 析 与讨 论 从表 4和 图 1 可 知 ， 几种 树 叶粉 的溶液 都 显酸 性 ( p H 7 ) ， 因此 ， 势必 减弱水 泥水 化 的碱性 环境 ， 延 缓甚至阻碍树叶水泥混凝土的凝结速率。 随着 时 间的延 长 ，几 种树 叶粉溶 液 的 p H 值有 不同程度的降低 ， 即有酸性增加的趋势 ， 但 p H值都 不是 很稳定 ， 有一 定 的波动 。 2 2 不 同早强 剂对树 叶水 泥浆凝 结时 间 的影 响 试验采用 G B T 1 3 4 6 2 0 0 1中水泥凝结时间的 测试 方 法， 测试树 叶 水泥浆 的凝 结 时间 ， 用试 针下 沉 的深度 的多少， 评价凝 结时 间 的快慢 。 试 验选用 数量 较多 、 有代表 性 的杨树 叶为试验 材料 。 2 2 1 几种无 机早 强剂 的初步 试验 ( 1 ) 试验 方法 采用 P 0 4 2 5级水泥 、 树叶粒径 0 1 5 ram、 掺量 占水 泥 的 2 0 ， 粉煤 灰 、 硅灰 各 占 5 ， S L A减 水剂 7 0 6 5 6 0 5 5 5 0 毛4 5 4 0 3 5 3 0 0 5 2 6】 2 2 4 3 6 4 8 6 0 7 2 时 间 h 图 1 2 O 时树 叶粉 p H值随时间的变化 O 3 。选 用几 种无 机 早强 剂 ， 各掺 量 均为 水 泥质 量 的 4 。杨树 叶 与不 同早 强剂 的原料 配 比组 成见 表 5 ， 试 验结果 见 图 2 。 4 O 3 5 3 0 l 2 5 交2 0 N J 4 N J 2 N J l N J 3 N J 5 ， 即不掺树叶 、 不掺早强剂 掺 树叶 、 掺 A l ( S O ) ， 掺树叶 、掺 C a C 1 掺树叶、无早强剂 掺树 叶、 掺 N a S 0 4 掺树叶、 掺 C a ( O H ) 。 不掺 树 叶 的水 泥体 ( N J 0 ) 明显 比掺树 叶 的水 泥 浆体凝 结快 对树叶水泥浆体来说 ， 掺 A 1 ： ( S O ) 和 C a C 1 的 比不 掺早 强剂 的( N J 1 ) 凝结 快 ， 早强剂 的效果 A l ( S O ) 和 C a C 1 较好 ， N a 2 S 0 次之 ， C a( O H ) 对早强 效果 作 用最 小 。 2 2 2 早强剂的优化试验 ( 1 ) 试验 方法 为了再次验证几种早强剂 的效果 ， 对几种早强 剂进行 了优化 ， 去掉 了效果差的 C a ( O H ) ， 增加 了有 机早强剂三乙醇胺 。适 当调整配 比。 无机早 强剂各 掺水 泥 的 2 。 三 乙醇 胺掺 量 占水 泥 的 0 1 ， 其 它材 料配 比与表 5相 同， 试验材料组成见表 6 ， 优化后 的 试验结果见图 3 。 表 6 优化早强剂后 的杨树 叶水泥浆体 的原材料组成 k g m 编 号 水 泥 树 叶 粉 煤 灰 硅 灰 水 减 水 剂A 1 ( s 0 )，c a c l N a 2s 0 三 乙 醇 胺 耋 一 40 6 7 】 61 4067 1 61 40 6 7 1 6l 4067 1 61 4067 1 61 4 067 1 61 4067 1 6l 4 0 67 l 6l 4 0， 67 3 00 00 466 67 466 67 46 6 6 7 4 6 6 6 7 46 6 6 7 46 6 67 46 6 6 7 46 6 6 7 4 0 3 5 3 0 g 2 5 商 2 0 1 5 1 0 0 1 1 5 2 2 5 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 l 2 时 间 ， h 图 3优 化 早 强 剂 后 的杨 树 叶水 泥 浆 体 的凝 结 时 间 ( 2 ) 试 验结果 分 析与讨 论 由 图 3可知 ， 优 化 配 比后 各 组 试 验 的凝 结 时 间 比优化 前 ( 表 6和 图 2 ) 明显 缩短 。针入 度减 少 的快 慢 程度 依 次 为 N J 7 N J 8 N J 4 N J 6 N J 5 N J 0 N J 1 N J 3 N J 2 。 凝 结 时 间最快 的早 强 剂是 三 乙醇 胺 ，其 次 是 N a S O +三 乙 醇 胺 ，然 后 是 C a C 1 和 N a S 0 ，它们都 比不掺早强剂 的树 叶水泥浆 ( N J 1 ) 凝结快 ， 甚 至 比不 掺树 叶 的水 泥浆体 ( N J 0 ) 凝结 快。A 1 ( S O 4 ) ， 早期凝结还可以， 但与前几种相 比， 后 期有些滞后。 对于掺 C a C 1 2 或 A 1 ： ( S 0 4 ) 的树 叶水泥浆 ， 掺减 水剂 的 比不掺 减水 剂 的凝 结 时 间略有 缩 短 如 N J 4 快于 N J 5 ， N J 3 陕于 N J 2 ， 但差 别不 大 。 3结 论 ( 1 ) 几种树叶粉 的溶液都显 酸性( P H 7 ) ， 因此 势必减弱水泥水化的碱性环境 ， 延缓甚至阻碍树叶 水泥混凝土的水化速率。 ( 2 ) 对 树 叶 水 泥 浆 体来 说 ， 掺 A 1 ( S O 4 ) ， 或 C a C I 的比不掺早强剂的同比凝结快 因此二者是无机早 强 剂 中效果 较好 的。 ( 3 ) 有机早强剂三 乙醇胺更适合加快树 叶水泥 混凝土的凝结 ， 缩短凝结时间。三 乙醇胺或其与无 机早强剂( 如 N a S O 等 ) 复合添加 ， 比单纯的无机早 强剂 如 C a C 1 、 N a z S O 、 A I ( s o 4 ) 3 对凝 结的缩短效果 更好 。 ( 4 ) 对于掺无机早强剂 如 C a C 1 z 或 A 1 z ( s o 4 ) 3 的 树叶水泥浆 ， 掺减水剂的比不掺减水剂 的凝结时间 略有缩短 ， 但差别不大。 参 考 文 献 ： 1 孔德政 ， 李文 玲 ， 等 城市 落叶 经济 与绿地 的可持续 利用 J 】 河南科学 2 0 0 5 ( 1 2 ) ： 8 2 3 8 2 5 【 2 】 孟 志 良， 吴仲兵 ， 钱觉时 大掺量粉煤灰混凝土的孔隙液相 碱度 J 】 重庆建筑大学学报 ， 1 9 9 9 ( 2 ) ： 2 4 2 7 收稿 日期 ： 2 0 1 0 1 2 2 5 作者简介 ： 姜德 民( 1 9 6 8 一 ) ， 男 ， 高级实验师。 通 讯地 址 ： 北京市石景 山区晋元庄路 5号 联 系 电话 ： 0 1 0 8 8 8 0 3 27 8 5 5一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 5 5 5 5 5 5 5 5 5 舳 舳 舳 舳 舳 跚 舳 舳 0 1 2 3 4 5 6 7 8 M M M M M