双氧水泡沫混凝土抗冻性的影响因素.pdf
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1、2 0 1 4 年 第 6 期 (总 第 2 9 6 期 ) Nu mb e r 6i n 2 01 4( To t a 1 No2 9 6) 混 凝 土 Co nc r e t e 理论研究 THE0RETI CAL RES EARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 0 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 4 0 6 0 0 1 双氧水泡沫混凝土抗冻性的影响因素 刘军 1 l2 ,欧阳鹏 ,杨元全 ,黄紫妍 ( 1 沈阳建筑大学 材料科学与工程学院,辽宁 沈 阳 1 1 0 1 6 8 ;2 沈阳理工大学 材料科学与工程学院,辽宁 沈阳 1 1 0 1
2、5 9 ) 摘要: 泡沫混凝土的推广应用对其抗冻性提出了更高的要求, 而明确抗冻性的影响因素是抗冻性改性的基础采用化学发泡法制备 泡沫混凝土, 测试其冻融质量与强度损失率 , 分析其抗冻性与水胶比、 胶粉掺量与制备工艺之间的关系结果。 表明: 当水胶 比为 0 5 4 , 胶粉掺量为 O 2 9 , 通过预混胶粉预混双氧水制备的泡沫混凝土抗冻性最佳 。 在所研究的因素中, 水胶比对泡沫混凝土抗冻性影 响最显著 , 而对该抗冻性的控制最稳定的因素为胶粉掺量。 较低的水胶比、 不小于 O 1 7 的胶粉掺量和预混双氧水的制备工艺有 助于提高泡沫混凝土的抗冻性。 关键词: 泡沫混凝土;双氧水 ;抗冻
3、性 中图分类号: T U5 2 8 2 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 0 6 0 0 0 1 0 5 F a c t o r s i n f l u e n c i n g f r e e z e t h a w r e s i s t a n c e o f H 2 02 f o a m c o n c r e t e L J u 力1 ,2 , OUYANG Pe n g , YANG Yu a n q u a n1 , HUANGZi ya n ( 1 C o l l e g e o f Ma t e r i a l s S c
4、 i e n c e a n dE n g i n e e ri n g , S h e n y a n g J i a n z h uUn i v e r s i t y, S h e n y a n g1 1 0 1 6 8, Ch i n a ; 2 Co l l e g e o f Ma t e ri a l s S c i e n c e a n dEn g i n e e r i n g , S h e n y a n gL i g o n g Un i v e r s i t y, S h e n y a n g 1 1 0 1 5 9, C h i n a ) Abs t r
5、act: Fu h e r a p p l i c a t i o n o f f o a m c o n c r e t e pu t s for wa r d a h i g he r r e q u i r e me n t o f i t s fre e z e - t h a w r e s i s t anc e To fig u r e o u t t h e i nflu e n c i ngf a c t o r s o ft hefre e z e t h a w r e s i s t a nc eof f o a m c o n c r e t e, s p e c i
6、 me n swe r ep r e p a r e db ymi xf oa mi n gme t h o d S t r e n g t hl o s s r a t ean dma s s l o s s r a t e a f t e r t h e fre e z e - t h a w c yc l e s we r e t e s t e d, a nd t he r e l a t i o n s hi p wa s a n a l y z e d b e t we e n the s p e c i me n s fre e z e t h a w r e s i s t a
7、 n c e a n d t h e i n f l u e n c i n g f a c t o r s a s wa t e r t o bi n d e r r a t i o, r u b b e r p owe r mi x i n g a mo u n t a n d p r e p ara t i o n t e c hn i q u e s The r e s ul t s s ho we d t h a t t h e o p t i ma l fre e z e t h a w r e s i s t a n c e wa s pe r f o r me d by t h
8、e s p e c i me n s wh i c h ha d b e e n p r e p a r e d b y a t e c hn i q ue o f p r e mi x i n g b o t h t he r u b b e r po we r a nd h y d r og e n pe r o xi d e wi t h a mi x d e s i g n o fwa t e r t o bi n d e r r a t i o be i ng 0 5 4 an d rub b e r p o we r mi x i ng am o un t b e i ng O 2
9、 9 Amo n g the f a c t o r s i nv e s t i g a t e d, the wa t e r t o b i n d e r r a t i o wa s mo s t no t a b l e , whi l e the rub b e r p o we r mi xi n g a mo un t wa s mo s t s tabi l i z e d for c o n t r o l l i n g t h e fre e z e - t h a w r e s i s t a n c e As a r e s u l t , t he fre e
10、 z e tha w r e s i s t a nc e of foa m c o nc r e t e C an b e pr omo t e d b y r e mi x i ng the h y dro g e n p e r o xi d e a n d a d e s i gn o fl o w wa t e r bi n d e r r a t i oan drub be rp o we rmi x i n gam o un to f l e s st h an 0 1 7 b ywe i g h t o f theb i n de r K e y w o r d s : foa
11、m c o n c r e t e ; h y d r o g e n p e r o x i d e ; fre e z e t h a w r e s i s t a n c e 0 引言 近年来 , 随着国家建设资源节约型社会政策的不断深 化 , 建筑节能材料的研发与生产正 日 益成为建筑领域 的关 键产业 1 。 泡沫混凝 土作为无机保温材料 , 由于其出色 的保 温性能和耐火阻燃等安全性方面的优势 , 正 日渐成为建筑 保温材料 的主流制品 。 然而 , 由于泡沫混凝土多孔 的特 点和无机材料耐水方面的缺陷 , 泡沫混凝 土的抗冻性 问题 也 日益凸现出来一些 泡沫混凝土制 品在使用
12、过程 中由于 气候 的破坏作用而失去 了保温功能 , 甚至失去 了基本的强 度 , 从而导致性能上的损失与结构上 的破坏_5 J 。 这些都严重 制约 了泡沫混凝土 的应用与发展 。 因此 , 明确泡沫混凝土的抗冻性的影 响因素 , 为泡沫 混凝土抗冻性的改性提供理论依据尤为重要。 K a ma d a 等 人发展并总结 了泡沫混凝土的冻融破坏模 型, 研究表 明泡 沫混凝土和普通混凝土在结构上 的差别导致冻融破坏 明 显同时呈现出两种形态 : 一种是常见的结冰水 的冻胀破坏 , 另一种是吸水饱和表层与未饱和核心区之间的受力差导致 的破坏6 - 8 。 T i k a l s k y 等人通过
13、研究发现吸水深度是预测泡 沫 混凝土抗冻性 的关键指标 , 抗压强度 、 初始渗透 深度 、 吸水与吸水率是制作抗冻泡沫混凝土的重要参数 , 而密度与 渗透性的影响则并不显著 。 此外 , 国内外关 于泡沫混凝 土 抗冻性的研究 尚属起 步阶段 , 泡沫混凝土抗冻性 的影响因 素亟待明确。 本研究采用化学发泡法制备泡沫混凝土, 测 试其冻融循环后强度损失率与质量损失率, 分析了水胶比、 外加剂与制备工艺等不同的影响因素对泡沫混凝土抗冻 性 的影响 收稿 日期 :2 0 1 3 1 2 - 2 6 基金项目:国家科技部“ 十二五” 科技支撑计划重大项 目( 2 0 1 2 B A J 2 0 B
14、 0 3 ) 1 、 试验 1 1 原材料 生产的浓度 3 0 的分析纯双氧水 , 水为沈阳浑南新区自来 所用水泥为冀东水 泥厂生产的 P 04 2 5 级水泥 , 其物 水 , 黏结剂为市售速溶建筑胶粉。 表 1 水泥的物理性能 1 2试 验 方 法 按照配合 比( 除表 3 所示原料外 , 每组水泥与粉煤灰 总量为 l 7 5 2 g , 其 比为 6 : 5 , 每组均添加质量为双氧水质量 1 1 倍 的稳泡剂硫酸钠 ) 分别称取相应质量的原材料 , 制备 工艺 的不 同体 现在双 氧水 和胶粉 的混合 与搅拌上 , 其 中 , 以水胶 比和胶粉掺量为变量的试验组均按照“ 预混胶粉 预混
15、双氧水 ” 工艺制备浆体 。 各种制备工艺 的具体 过程 如 下 : 预混胶粉预混双氧水 : 预先 混合胶粉 、 水 泥、 粉煤灰 、 硫酸钠等干料 , 并且预先混合水与双氧水 , 然后将混合均匀 溶液加入混合均匀的干混料并快速搅拌( 7 5 8 0 转 mi n ) , 搅 拌时间 1 5 3 O s 。 预混胶粉后混双氧水 : 预先混合干料如前 所述 , 然后将水加入干混料并迅速搅拌 5 S 至均匀 , 再一边 搅拌一边加入双氧水并搅拌至均匀 ,整个过程不超过 3 0 S 。 后混胶粉预混双氧水:预先混合除胶粉外的其他干料, 并且预先混合水 、 胶粉与双氧水 , 将得到胶粉一 双氧水溶液
16、加入混合均匀 的干料并快速搅拌 , 搅拌时 间 1 5 3 0 S o 后 混胶粉后混双氧水 : 预先混合除胶粉外的其他干料 , 并且预 先混合水与胶 粉 ,将得 到胶粉溶液加入混合均匀 的干料 , 迅速搅拌 5 S , 然后一边搅拌一边加入 双氧水 , 并搅拌至均 匀 , 整个过程不超过 3 5 S 。 将搅拌好 的浆体迅速注入 1 0 0 1 T l r n 试模 , 每种配合 比 制浆 、 浇筑 2组 , 分别作为冻融循环试验 中的对照组 与测 试组 , 每组浇筑 3 个试件 。 浇筑后常温静停发 泡 2 3 m i n , 在标 准养护 室 中覆 膜养护 3 4 d后 用锯条 刮平表
17、面 , 用 气泵加压脱模 , 为每一个试块强度等级 、 包膜后继续养护至 2 7d 。 按照 G B T 2 0 8 -1 9 9 4 ( 水泥密度测定方法 测定泡沫 混凝土的真密度 ; 按照 G B T 1 1 9 6 9 -2 0 0 8 ( 蒸压加气混凝 土性能试验方法 和 J G T 2 6 6 2 0 l l 泡沫混凝土标准 进 行试样 的抗冻性试验与测试 。 受冻温度为一 2 0, 冻融循环 次数为 1 5 次。 2 试验 结果与讨论 2 1 水胶 比对 泡沫混凝 土抗 冻性 的影 响 表 3 所示 为所测泡沫混凝 土的配合 比、 干 密度 P 0真 密度 P 、 冻融循环前质量
18、眠 、 冻融循环后质量 帆 、 冻融质量 损 失率 、 冻融 前抗压强度厶 、 冻融后抗压 强度工 、 冻融 强度损失率 。 表 3 抗冻性测试结果 图 1 展示 了双氧水泡沫混凝 土水胶 比、 密度与抗冻性 的关系。 由图 1 ( a ) 可以看 出 , 泡沫混凝土 的冻融质量损失 率随水胶 比的上升而增大 , 当水胶 比为 0 5 4时 , 泡沫混凝 2 土的冻融质量损失最小 , 为一 1 0 5 ; 当水胶 比为 0 7 8 时 , 泡 沫混凝土的冻融质量损失最大, 为 1 0 2 。 其 中质量损失率 为负值说明质量不减反增 , 这是 由于冻融水矿物质和泡沫 混凝土的溶出物反应沉淀所致
19、。 在强度损失方面, 泡沫混凝 土的冻融强度损失随水胶比的增大而增大或减小, 当水胶 比为 0 5 4 时 , 冻融强度损失最小 , 为 0 2 8 , 损失几乎可以忽 略不计 ; 当水胶 比为 0 7 8 时 , 冻融强度损失最大 , 为 3 8 8 6 。 结合 中间的波动可知 , 泡沫混凝土 的冻融 强度损失与水胶 比之间没有必然 的联系 , 但是整体上较小的水胶 比有利于 泡沫混凝土的抗冻。 图 l ( b ) 、 ( c ) 显示 , 泡沫混凝土的冻融质量损失随密度的 上升而减小 , 当干密度为 4 2 0 k g m3 , 而真密度为 1 8 3 2 k g m 3 时 , 质量损
20、失率最小 ; 当干密度为 3 0 5 k g m 。 , 而真密度为 1 5 2 3 k g m 时, 质量损失率最大。 这说明, 泡沫混凝土中单 位体积的水泥基 体质 量越大 、 水 泥基体越密实 , 泡沫混凝 土在经受冻融循环时 , 通过水的渗流与溶出作用损失 的质 量越少 。 这是 由于密实的内部结构 同时降低 了水在泡沫混 凝土水泥基体 以及气孔结构 中的传输效率 , 在冻融循 环的 过程中, 密度较大的泡沫混凝土密实 的结构分散 了水在相 变时与外界的能量交换 , 使得仅当干密度小于 3 3 2 k g m , 而 真密度小于 l 6 4 5 k g m, 时, 冻融质量损失才明显
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