发泡剂稀释倍数对泡沫混凝土性能的影响研究.pdf

江西建材2023年4月试验与研究发泡剂稀释倍数对泡沫混凝土性能的影响研究王健，林宏锦，吴晋晋，吴俊宏，过炫辉，周勇，段先辉，张伟伟，余瑞，周鹏，宋军伟江西科技学院城市建设学院，江西南昌330098摘要：文中探讨了不同发泡剂稀释倍数对泡沫混凝土性能的影响，测试了不同稀释倍数下泡沫的沉降距和泌水量，泡沫混凝土的抗压、抗折强度、干密度和吸水率。结果表明：发泡剂稀释倍数为40 8 0 时，泡沫混凝土的抗压、抗折强度变化较小，干密度从142 8 kg/m增加到148 7 kg/m，吸水率从11.95%增加到13.55%；当稀释倍数为6 0 时，随着试件养护龄期的增加，其强度最稳定。关键词：泡沫混凝土；稀释倍数；抗压、抗折强度；干密度；吸水率中图分类号：TU528文献标识码：A文章编号：10 0 6-2 8 90（2 0 2 3）0 4-0 0 2 1-0 3Study on the Effect of Dilution Times of Blowing Agent on thePerformance of Foam ConcreteWang Jian,Lin Hongjin,Wu Jinjin,Wu Junhong,Guo Xuanhui,Zhou Yong,Duan Xianhui,Zhang Weiwei,Yu Rui,Zhou Peng,Song Junwei*Jiangxi Institute of Science and Technology,School of Urban Construction,Nanchang,Jiangxi 330098Abstract:In this paper,the effects of different blowing agent dilution multiples on the performance of foam concrete were investigated,andthe sink distance and water secretion of foam,compressive and flexural strength,dry density and water absorption of foam concrete underdifferent dilution multiples were tested.The results show that the compressive and flexural strengths of foam concrete changed less when thedilution multiplier of foaming agent was 4080,the dry density increased from 1428 kg/m to 1487 kg/m,and the water absorption increasedfrom 11.95%to 13.55%;when the dilution multiplier was 60,the strength was the most stable with the increase of the curing age of thespecimens.Key words:Foam concrete;Dilution multiple;Compressive and flexural strength;Dry density;Water absorption0引言泡沫混凝土干密度介于30 0 18 0 0 kg/m，具有防火、保温、隔声、隔热等功能，是一种耐久性较好的建筑节能材料 1-2 。近年来，有很多研究者以粉煤灰、硅灰、石灰石粉等代替部分水泥，提高了泡沫混凝土性能和降低了成本，从而被广泛应用于各类建筑工程中 3-4。泡沫混凝土内部呈气孔结构，它是在生产过程中引人了大小均匀且具有一定稳定性的泡沫轻质混凝土 5-6 。影响泡沫混凝土的性能因素有很多，例如发泡剂的类型和用量、发泡方法等 7-8 。目前，大多数研究都是对发泡剂种类 、掺量10 1与水泥之间的相互作用进行研究。针对发泡剂稀释倍数对泡沫混凝土性能的影响研究相对较少。作者简介：王健（2 0 0 2-），男，江西吉安人，本科，主要研究方向为泡沫混凝土。通信作者：宋军伟（197 7-），男，江西上饶人，博士，教授，主要研究方向为高性能水泥基材料。基金项目：江西科技学院校级自然科学项目纳米炭黑对水泥基复合胶凝材料的水化热及导热性能影响研究（项目编号：ZR2111）；江西省教育厅重点项目利用铜尾矿及矿渣制备水泥基磁性材料研究（项目编号：GJJ190987）；江西省教育厅一般项目氧化石墨烯在铜尾矿粉-水泥复合胶凝材料中水化动力学研究（项目编号：GJJ212021）。本试验制备发泡剂稀释倍数为2 0、40、6 0 和8 0 的泡沫混凝土，并通过沉降距和泌水量对泡沫性能进行表征，探究了发泡剂稀释倍数对泡沫混凝土性能（干密度和吸水率、抗压、抗折强度）的影响。1试验方案1.1原材料采用江西某公司P042.5普通硅酸盐水泥，比表面积为36 7 m/kg；砂为中国IS0标准砂；发泡剂采用青岛某公司复合发泡剂；水为普通自来水。1.2泡沫混凝土制备流程试验采用预制泡沫混合法制备泡沫混凝土。首先将水泥、砂、水和外加剂按照配比在HJW-60型单卧轴强制式混凝土搅拌机中均匀搅拌成浆料。将发泡剂与水按比例混合，在高压发泡机的高速搅拌下形成直径约10 0 m的均匀细小泡沫。最后按比例将泡沫加人浆料中搅拌，完全混合均匀后浇筑到预先准备的模具中，在（2 0 2）条件下养护2 4h后脱模，脱模后继续养护于标准养护箱至设计龄期7 d和2 8 d进行性能测试。2试验结果与讨论2.1发泡剂稀释倍数对泡沫性能的影响发泡剂稀释倍数影响泡沫性能，如泡沫形状、直径、稳定性等 1-13 发泡剂稀释倍数对泡沫性能（泌水量和沉降距）的影222023年4月试验与研究江西建材响趋势，如图1所示。从图1可以看出，随着发泡剂稀释倍数的提高，发泡剂稀释倍数和泡沫的沉降距、泌水量之间的数学关系分别满足y=0.144x+2.75、y=0.7 7 8 x-1.8 5的正线性相关，即泡沫沉降距和泌水量随发泡剂稀释倍数的增加呈上升趋势，相关系数R分别为0.92、0.98。发泡剂稀释倍数为6 0、8 0 时，泌水量和沉降距显著提升。当稀释倍数为8 0 时泌水量和沉降最大分别为6 2.4ml、15.3mm，相比稀释倍数为6 0 时的泌水量上升51.46%，沉降距上升50%。当稀释倍数为2 0 时，泡沫泌水量和沉降距达到最小，最小值分别为14.2 ml、6.5m m。这主要是因为当发泡剂稀释倍数提高时，发泡形成气泡液膜越薄，在温度、湿度等客观环境因素下，泡沫稳定性降低。此外，随时间的增加，在气泡自身重力和表面张力作用下，气泡液膜逐渐变薄，最后直至破裂 14-6 1。7018泌水量沉降距一泌水量线性拟合60-一沉降距线性拟合161450一u/212401030-820-61020304050607080发泡剂稀释倍数图1发泡剂稀释倍数-沉降距、泌水量的相关性2.2发泡剂稀释倍数对泡沫混凝土抗压、抗折强度和韧性的影响由图2 可以看出，当发泡剂稀释倍数小于6 0 时，泡沫混凝土7 d抗压强度随着发泡剂稀释倍数的提高而增大，与发泡剂稀释倍数为2 0 时相比，抗压强度增大最多可达2 13.3%。当发泡剂稀释倍数大于6 0 时，泡沫混凝土抗压强度下降，与发泡剂稀释倍数为6 0 相比，抗压强度降低最多可达10.6%。泡沫混凝土28d的抗压强度相比7 d的抗压强度有显著的提升，且不同发泡剂稀释倍数对泡沫混凝土的抗压强度影响逐渐减小，发泡剂稀释倍数为40 和8 0 时，对应的强度最大，达到5.1MPa。77d28d654.243721020406080发泡剂稀释倍数图2发泡剂稀释倍数对泡沫混凝土抗压强度的影响由图3可以看出，当发泡剂稀释倍数小于6 0 时，泡沫混凝土7 d抗折强度随着发泡剂稀释倍数的提高而增大，与发泡剂稀释倍数为2 0 时相比，抗折强度增大最多可达7 7.8%。当发泡剂稀释倍数大于6 0 时，泡沫混凝土抗折强度下降，与发泡剂稀释倍数为6 0 相比，抗折强度降低最多可达6.3%。随着养护龄期逐渐增大，当龄期为2 8 d时，发泡剂稀释倍数对泡沫混凝土抗折强度影响逐渐减小。稀释倍数为2 0、6 0、8 0 时的强度均为1.6MPa，而稀释倍数为40 时，对应强度最高，达到1.7 MPa。2.57d28d2.0.61.6161.51.00.90.50.020406080发泡剂稀释倍数图3发泡剂稀释倍数对泡沫混凝土抗折强度的影响发泡剂稀释倍数对泡沫混凝土抗压、抗折强度的影响原因：早期，主要是发泡剂在不同稀释倍数下产生的泡沫性能不同，在泡沫与浆料搅拌过程中气泡出现融合，导致部分水泥未参加水化反应，使得整体抗压、抗折强度（先增大后减小）不高；后期，随着水化反应持续进行，且水化反应缓慢，浆体基本硬化，导致泡沫混凝土抗压、抗折强度提高，但整体变化幅度小。压折比（抗压强度与抗折强度的比值）是衡量混凝土韧性的一个重要指标，压折比越小则其韧性越好，混凝土越不易产生裂缝 17-18 。由图4可以看出，发泡剂稀释倍数为2 0 时，泡沫混凝土7 d、2 8 d 压折比均达到最小，分别为1.6 7、2.8 1。稀释倍数为40 8 0 时，泡沫混凝土7 d、2 8 d 压折比变化幅度小，整体压折比在2.93 3.2 0 内。由此可知，当发泡剂稀释倍数为2 0 时，早期韧性得到显著的提升，抗裂性能最好。当稀释倍数为40 8 0 时，对泡沫混凝土的抗裂性能影响相对较小。3.33.0-2.7-52.4-2.1-1.8-一7 d-A-28d1.520406080发泡剂稀释倍数图4发泡剂稀释倍数对泡沫混凝土折压比的影响2.3发泡剂稀释倍数对泡沫混凝土干密度和吸水率的影响23上接第2 0 页）2023年4月江西建材试验与研究由图5可以看出，在泡沫掺量和水灰比不变的情况下，泡沫混凝土干密度随发泡剂稀释倍数的提高而增大，尤其是当稀释倍数为40 以上时，其干密度涨幅最明显。稀释倍数为2 0 时干密度最小，为140 6 kg/m，稀释倍数为8 0 时干密度最大，为1487kg/m，提升7.3%。泡沫混凝土吸水率随发泡剂稀释倍数的提高呈现“先降后升”趋势，特别是稀释倍数达40 以上时，其吸水率涨幅最明显。稀释倍数从40 增长至8 0 时，吸水率从原来的12.0%增长到13.5%，提升11.8%。相比于混凝土凝结时间，若在泡沫稳定时间更长的情况下，泡沫将充分固定，从而得到密度更合理的泡沫混凝土【19。随着发泡剂稀释倍数的提高，泡沫的稳定性呈下降趋势，泡沫混凝土凝结硬化前，出现少部分气泡上浮、气泡破裂速度加快，导致凝结后的泡沫混凝土中气孔和孔隙率减少，导致干密度上升。一般而言，泡沫混凝土干密度越高，吸水率越低 2 0 1。然而，随着发泡剂稀释倍数的提高，气泡液膜逐渐越薄，气泡越脆弱，从而降低了泡沫混凝土气孔的完整性，连通孔增加，导致吸水率上升。一干密度一吸水率150013.8148013.4(u/Bx)/泥士1460-13.0%/率兴1440-12.61420-12.2140011.820406080发泡剂稀释倍数图5发泡剂稀释倍数对泡沫混凝土干密度和吸水率的影响3结论（1）泡沫的沉降距和泌水量与发泡剂稀释倍数有较强的正相关，发泡剂稀释倍数为2 0 8 0 时，泡沫沉降距、泌水量分别在15.5mm、6 2.5m l 内。（2）不同发泡剂稀释倍数的泡沫混凝土抗压、抗折强度随着龄期的增加而增大，整体变化幅度较小，当稀释倍数为60时，早期强度均高于其他稀释倍数下所对应的强度。稀释倍数为2 0 时，对泡沫混凝土抗裂性能影响最显著，稀释倍数为4080时，对泡沫混凝土的抗裂性能影响较小。（3）发泡剂稀释倍数对泡沫混凝土的干密度和吸水率影响不大。随着稀释倍数的提高，泡沫混凝土干密度呈上升趋势，增幅在10 0 kg/m内。泡沫混凝土吸水率随发泡剂稀释倍数的提高呈现“先降后升”趋势，存在最低点（即最小吸水率），增幅在2%内。（4）当发泡剂稀释倍数为40 8 0 时，随着泡沫混凝土干密Eurasphalt&Eurobitume Congress.2008:21-23.3张显安，周梓涵等.沥青老化及抗老化作用机理的研究【J】.四川水泥，2 0 2 2（9）：157.4 Zaumanis M,Mallick R B,Frank R.100%recycled hot mix asphalt:A review and analysis J.Resources Conservation&Recycling,度和吸水率逐渐提高，泡沫混凝土抗压、抗折强度变化较稳定。参考文献1 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