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复合水泥发泡保温材料的研究

发表时间：2021/4/6 来源：《建筑科技》2020年9月下作者：李发品罗晶

[导读] 本实验采用单一变量法，讨论了不同填料的掺量对发泡水泥的7d、28d抗压强度的影响，确定适合的填料及最佳掺量。

吉林建筑大学李发品罗晶

摘要：本实验采用单一变量法，讨论了不同填料的掺量对发泡水泥的7d、28d抗压强度的影响，确定适合的填料及最佳掺量。
关键词：保温；发泡剂；膨胀蛭石
        0引言
        当前能源危机影响各行各业，节能减排也成为所有行业所需要重视的问题，此次研究主要通过膨胀蛭石保温水泥在建筑外墙保温、防火隔离带、屋面保温板、防火门芯板方面的应用等，研究膨胀蛭石的掺入量对膨胀蛭石发泡水泥保温复合试块的容重、抗压强度等性能的影响，探讨各掺量用量的最佳比例，使得其试块达到最优的强度和良好的隔热性能。
        1主要原材料及仪器
        1.1主要原材料
        实验中所用到材料分别为：P·O 42.5硅酸盐水泥，亚泰水泥厂、膨胀蛭石（规格60-80目，密度281.6kg/m3）、动物蛋白发泡剂、粉煤灰、矿粉、珍珠岩、玄武岩纤维、聚苯颗粒。
本次实验中动物蛋白质型的发泡剂[1]是其中之一。动物蛋白发泡剂发泡效率比较高，发泡均匀且稳定，发泡效率高，发泡效率大约在25-30倍左右。
        发泡剂的发泡方法大致有俩种，一种是是压缩空气，原理是利用空气压变化来起到发泡的作用，另一种是采用机械搅拌的方式发泡。本次发泡剂采用的都是机械搅拌方法。
        1.2仪器设备
        YS-FP-5水泥发泡机、电子天平、实验数显顶置式搅拌机、万能压力实验机。
        2实验部分
        2.1实验原料配比
        本次试验所用的水泥定量700g，动物蛋白发泡剂2:80。膨胀蛭石的掺量5%、10%、15%、20%，粉煤灰的掺量5%、10%、15%、20%，矿粉掺量5%、10%、15%、20%，珍珠岩掺量5%、10%、15%、20%，玄武岩纤维0.5%、1%、1.5%、2%，聚苯颗粒掺量0.4%、0.7%、1%、1.3%。
        2.2试件的制备
        根据配合比制备泡沫混凝土样品，先将水泥、蛭石、粉煤灰和水等原料加入到搅拌机中进行搅拌。然后将发泡剂用水稀释，稀释倍数为25倍[3]，使用机械搅拌方法发泡成泡沫溶液，再将泡沫溶液加入到搅拌机内的混合物料中进行搅拌。搅拌均匀后将发泡混合料加入到预先准备好的试件中。经过7d、28d的自然养护，再进行各项性能测试。
        3.结果与讨论
        3.1膨胀蛭石对发泡水泥影响
        根据实验实验得到的试块，养护时间到后检查其外观，测试不同掺量的试块的抗压强度，如图所示：

如图1所示，蛭石的掺量为0%～20%的增加，可以明显看出，随着膨胀蛭石的增加，保温试块的抗压强度在7d达到0.58MPa，28d到达峰值为2.39Mpa，之后抗压强度就显著下降,主要是因为蛭石的强度不够，且随着膨胀蛭石的含量增加，水泥的含量不变，对膨胀蛭石包裹能力下降,导致强度降低。
3.2粉煤灰对发泡水泥的影响

如图2所示，粉煤灰掺量为0%～20%的增加，随着粉煤灰的增加，试块的抗压强度呈现出不规则的趋势[4]，在粉煤灰掺量为5%时，抗压强度降低，7d的抗压强度最大值在掺量为10%时的0.9Mpa，28d的抗压强度最大值则在15%时为2.48Mpa，这是因为随着粉煤灰的增加，吸附性在不断变化，且粉煤灰的细度影响早期水化反应，而化学成分影响后期的反应,粉煤灰对强度影响在后期体现更加明显。
3.3矿粉对发泡水泥的影响

        如图3所示，矿粉的掺入量为0%～20%，保温材料的抗压强度慢慢降低，在掺量为5%时抗压强度达最大值，7d时抗压强度为2.15Mpa，28d时抗压强度为3.09Mpa。矿粉具有火山灰质，能降低早期水化热、降低成本、改善混凝土和易性、提高后期强度的性质。随着掺量的增加，强度稍有下降。
        4结论
        从以上的折线图中，我们可以很清晰的看出，膨胀蛭石的加入量过多会导致保温材料的抗压强度降低，当蛭石加入量到10%之后显著下降，越往后越趋于平稳。
粉煤灰、矿粉的掺入明显增加保温材料的抗压强度，从只加蛭石时抗压强度最大为1.39Mpa，到加入其他掺量增大到4.31Mpa。由此可见，加入其他具有保温、轻质等性能的胶凝材料，能有效的提高此保温材料的抗压强度。
参考文献
[1]李大武，孙挺，泡沫铝发泡剂研究进展[J].材料导报，2008
[2] BANHART J. Manufacture characterization and application of cellular metals and metal foams [J]. Progress in Materials Science，2001.
[3] CAMBRONERO L E G， RUIZ-ROMAN JM， CORPASE A， et al. Manufacturing of A-lMg-Si alloy foam using calcium carbonate as foaming agent[J].Journal of Materials Processing Technology，2009
[4]张鑫，粉煤灰水泥基泡沫混凝土的配合比实验研究[D]，2016