泡沫混凝土保温板的配合比设计.pdf

中国科技核心期刊 新 鲤 建蟓 “ 泡沫混凝土保温板的配合比设计 刘文斌 ， 徐开胜 z ( 1 ． 同济 大学 材料科学与工程学 院， 上海2 0 0 0 9 2 2 ． 常州工程职业技术学 院， 江苏 常州2 1 3 1 6 4 ) 摘要： 介绍泡沫混凝土保温板配合比设计的基本原则， 明确了配合比设计步骤及注意事项， 运用实例进行了配合比设计， 经过 生产应用对配合比设计进行了验证。结果表明， 所设计的配合比能够有效地指导泡沫混凝土保温板的生产， 其产品质量符合 J C ／ T 2 2 0 0 - - 2 0 1 3 《 水泥基泡沫保温桂 乏 》 标准要求 。 关键词： 泡沫混凝土； 保温墙板； 配合比设计 中图分类号： T U 5 5 1 ．3 3 文献标识码： A 文章编号 ： 1 0 0 1 — 7 0 2 X( 2 0 1 5 ) 0 7 — 0 0 7 6 — 0 3 M i x d e s i g n o f f o a m c o n c r e t e c o mp o s i t e i n s ~a fi o n b o a r d ￡ 扎， We i n ， XU Ka ／ s h e n ( 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 E n g i n e e ri n g ， T o n al U n i v e r s i t y ， S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2 ， C h i n a ； 2．Ch ang z h o u I n s t i t u t e o f En g i n e e rin g Te c hn o l o g y， C ha n g z ho u 21 31 6 4， J i a n g s u， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e p a p e r d e t e r m i n e d t h e b a s i c d e s i g n p r i n c i p l e o f f o a m c o n c r e t e c o mp o s i t e i n s u l a t i o n b o a r d ， a n d d e fi n e d d e s i g n s t e p s a n d s o me d o s a n d d o n ~ s a bo u t t h e foa m c o n c r e t e c o mp o s i t e i n s u l a t i o n b o a r d．Th e mi x d e s i gn wa s c alc ul a t e d t h r o u g h p r a c t i c e e x a mp l e ．At t h e s a me t i me ，t h e mi x t u r e r a t i o d e s i gn wa s v e rifi e d b y e x p e rime n t ．Th e r e s u l t s h o ws t h e mi x de s i g n c a n e f f e c t i v e l y g u i d e t h e p r o d u c t i o n a n d p r o d u c e f o a m c o n c r e t e c o mp o s i t e i n s u l a t i o n b o a r d fi t t i n g r e q u i r e m e n t s of s t an d ard J C ／ T 2 2 O 一 2 01 3 ” Ce me n t - b a s e d f o a m c o mp o s i t e b o a r d ” ． Ke y wo r d s ： foam c o n c r e t e ， c o mp o s i t e boa r d ， mi x d e s i gn 泡沫混凝土的配合比设计前人曾做过总结与归纳【I 】 李应权等[2 1对泡沫混凝土的配合比进行了详细总结与说明， 并通过公式设定， 进行了泡沫混凝土配合比设计。 朱红英 l 在 其研究论文中也对泡沫混凝土配合比设计进行了描述， 设计 了掺粉煤灰的泡沫混凝土配合比，并进行了实验。R a m a — m u r t h y K等[4 1 指出， 泡沫混凝土配合比设计的基本原理就是 利用所选用的原材料，制备出能满足产品性能及技术要求， 且有最佳的经济合理性、 工艺操作性的各个组分用量比例。 配合比设计不仅仅是计算作业，还必须通过试验加以修正， 并根据施工原材料的用水量加以修正， 得到施工配合比以交 付施工15 ] 。然而以上文献介绍的均为物理发泡法泡沫混凝土 的配合比设计， 而采用化学发泡法生产泡沫混凝土保温板的 配合比设计较少。目 前生产厂家大都根据生产经验进行人工 收稿 日期 ： 2 0 1 4 — 1 0 — 2 8 作者简介： 刘文斌， 男， 1 9 8 0 年生， 江苏泰州人， 博士研究生， 主要从 事泡沫混凝土制 品的研究 。地址： 江苏省常州市大学城 常州工程职 业技术学 院化 工学院， E ma i l ： L i u _ w e n _ b i n@1 6 3 ． e o m。 7 6 新型建筑材料 2 0 1 5 ． 7 误差尝试， 寻找各种原材料的最佳掺量。 本文根据前人的总结 和作者的归纳， 设计出泡沫混凝土保温板的配合比， 以达到指 导生产的目的。 1 配合比设计原则 ( 1 ) 泡沫混凝土保温板满足导热系数、 强度、 密度的基本 要求。 ( 2 ) 根据生产要求， 确定密度、 模具尺寸及原材料总量。 ( 3 ) 根据流动度实验， 观察稠度， 确定水料比。 ( 4 ) 根据模具体积， 计算混合料净浆体积， 确定料浆中气 体体积。 ( 5 ) 根据发泡剂浓度、 温度确定发泡剂用量和发气体积的 关系。 ( 6 ) 计算水泥、 水、 发泡剂用量。 2 配合比设计的基本技术参数 ( 1 ) 泡沫混凝土保温板一般应用于外墙和屋顶保温， 主要 考虑其抗风压、抗脱落性能。要求其干密度一般应小于2 5 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 刘文斌， 等： 泡沫混凝土保温板 的配合比设计 k g ／ m 。 ( 2 ) 导热系数的设计应以干密度为基准， 一般情况下， 泡 沫混凝土的导热系数与干密度之间具有相关性，干密度低的 导热系数一般也较低。 在选择材料时， 一般要考虑材料自身的 导热系数大小。 ( 3 ) 强度是生产泡沫混凝土保温板的一个重要指标， 不同 胶凝材料对强度有直接影响。 同时， 不同的孔隙对强度有明显 影响。 在低密度泡沫混凝土中， 气泡分布的均匀性对强度有重 要影响。 ( 4 ) 水料比是泡沫混凝土设计的一个重要技术参数。 考虑 到化学发泡对料浆流动性要求， 料浆流动性过大， 则气泡易上 浮， 排出料浆而引起塌模； 料浆流动性过小， 则气泡易破裂， 引 起料浆下沉， 塌模。故而合适的水料比尤为重要。 ( 5 ) 助剂一般为稳泡剂、 速凝剂等， 主要起料浆中气泡的 稳定和均匀分布作用。具体用量可根据实验而定。 3 泡沫混凝土保温板配合比设计 根据市场需求设定泡沫混凝土保温板的干密度，达到控 制泡沫混凝土导热系数和强度的目的。配合比设计的基本过 程如下： ( 1 ) 根据泡沫混凝土干密度及试模体积要求， 按式( 1 ) 确 定材料总用量 M= p V ( 1 ) 式中： p 一泡沫混凝土干密度， k g ／ m ： —— 试模的体积， m ， 。 ( 2 ) 按式( 2 ) 确定水泥及其它辅助材料的用量： M= m + m + m ( 2 ) 式中： 慨——泡沫混凝土的水泥用量， k g ； m ， _一泡沫混凝土的用水量， k g ； 一 泡沫混凝土的发泡剂用量， k g ∑m 一 泡 沫 混 凝 土 中 除 水 泥 外 其 它 的 粉 料 用 量 ， k g 。 ( 3 ) 根据泡沫混凝土的密度要求及水泥等材料的性能， 确 定理论水料比。 泡沫混凝土不同的密度对水料比有不同的要求，原则上 密度越低， 用水量越高， 而水泥和辅助材料性能不同， 用水量 也有变化， 见式( 3 ) ： ，， = ( ， 十 二 ，n ，) ( 3 ) 式中： m 。 『 _ - 一用水量， ； r基准水料比， 根据泡沫混凝土密度， 施工和易性 和制品的成型情况而定。 实验中采用自 流平砂浆的流动度测试方法( 圆筒直径3 0 m m 、 高5 0 ra m ) 对不同的用水量进行净浆流动度试验[6 1 ， 以期 得到合适的用水量。 结合实际生产经验， 流动度为8 0 m m时， 料浆的性质比较适合发泡， 发泡高度和干湿度都比较合适( 见 表 1 、 表2 ) 。 故而， 一般情况下水料比取0 ． 5 — 0 ．6 。 具体用水量 还需根据不同原材料混合后进行流动度实验而定。 表 1 不同水料比的水泥、 稳泡剂混合料的净浆流动度 表 2 不同水料比的水泥、 粉煤灰、 稳泡剂混合料净浆流动度 ( 4 ) 按胶凝材料、 用水量， 确定水泥净浆体积： l=( 堕 + 盟 + ⋯ ． + ) ( 4 ) p c p 、p 式中： V l ——泡沫混凝土料浆中水泥、 粉煤灰和水组成的浆体 总体积， m p ——水泥密度， k g ／ m ： P l ——辅助材料中某种材料的密度， k g ／ m 。 ； p _一水的密度， k g ／ m 3 。 ( 5 ) 通过水泥净浆体积， 确定发泡剂的体积。 V 2 = — V ( 5 ) 式中： 厂发泡剂在泡沫混凝土料浆中产生的体积， m 3 。 ( 6 ) 通过发泡剂的浓度及反应时气体的理论量， 确定发泡 剂的用量： z ( 6 ) 式中 ： m 广发泡剂用量， k g 。 化学发泡工艺中， 发泡剂一般为低浓度双氧水， 其分解方 程式为： 2 H 2 0 = 2 H 0 + 0 ： f， 可知， 2 m o l 的双氧水， 可产生 1 m o l 的氧气， 在标准状态下， 1 m o l 气体体积是 2 2 ． 4 L ， 双氧 水的分子质量是 3 4 g ／ to o l 。所以， 双氧水的产气量为： 2 2 ． 4 x [ 1 ／ ( 2 x 3 4 ) ] = 0 ． 3 2 L ／ g 。 根据双氧水的浓度即可算出双氧水 的用量。考虑到温度及气体损失的因素，一般取富余系数为 1 ． 3 。 其它类型的发泡剂也可根据各自 的化学反应方程式进行 推算。 ( 7 ) 结合质量关系式和体积关系式， 即可计算出水泥、 助 剂、 发泡剂、 水的用量。 N E W BUI L DI NG M ATE RI AL S 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