复合自保温再生混凝土砌块的制备及其基本性能试验研究.pdf

钎 建魄 中 国 科 技 核 心 期 刊 复合宜保温再生混凝士砌 夹的制备 及其基本性能试验研究 郑秀梅 ， 肖永 1 ， 高小建 ， 陈思远 ( 1 佳木斯大学 建筑工程学院 ， 黑龙江 佳木斯1 5 4 0 0 7 ； 2 哈尔滨工业大学 土木工程学院 ， 黑龙江 哈尔滨1 5 0 0 0 6 ) 摘要 ： 采用 O 4 0 、 O 4 5 、 0 5 O 共 3 种水胶比制备泡沫混凝土， 并测试其密度、 吸水率及抗压强度。将 3 种不同水胶比泡沫混凝土 填充到 1 0 0 再生粗骨料空心砌块中， 制成复合 自保温再生混凝土砌块， 进行抗压 强度及 热工性 能的对 比研究 。试验结果表明： 复合 自保温再 生混凝土砌块 的抗压 强度及热工性 能均 高于再 生粗骨料 空心砌块 ， 满足 自承重砌块要求及节能 6 5 的规定 。 关键词 ： 泡沫混凝土； 水胶比： 复合自保温砌块； 抗压强度； 热工性能 中图分 类号 ： T U 5 2 2 3 文献标 识码 ： A 文章编号： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 4 ) 0 8 0 0 0 5 0 3 Ex pe r i m e nt al s t udy o n pr e pa r ation a nd bas i c pe r f o r m a nc e of c ompo s i t e s e l f t he r mal i n s ul a t i o n r e c yc l e d c o nc r e t e bl o c ks Z HE NG Xi u me i ， X I A 0 Y o n g 1 ， G A 0 X i a o j i a n 。 ， C H E N S i y u a n ( 1 S c h o o l o f B u i l d i n g E n g i n e e ri n g ， J i a mu s i U n i v e r s i t y ， J i a mu s i 1 5 4 0 0 7 ， He i l o n g j i a n g ， C h i n a ； 2 S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e ri n g ， H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ， Harb i n 1 5 0 0 0 6 ， He i l o n g j i a n g ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h r e e k i n d s o f w a t e r b i n d e r r a t i o w e r e a d o p t e d t o ma k e f o a m c o n c r e t e i n t h e e x p e r i m e n t t h e y w e r e O 4 0 ， 0 4 5 ， a n d 0 5 0 A f t e r t h e t e s t b l o c k mo l d i n g， d e n s i t y ， wa t e r a b s o r p t i o n r a t e a n d c o mp r e s s i v e s t r e n g t h we r e t e s t e d Th r e e d i f f e r e n t wa t e r b i n d e r r a t i o f o a m c o n c r e t e we r e fi l l e d i n t o 1 0 0 r e c y c l e d c o a r s e a g g r e g a t e c o n c r e t e h o l l o w b l o c k s ， a n d ma de c o mp o s i t e s e l f - t h e r ma l i n s u l a t i o n r e c y c l e d c o n c r e t e b l o c k s Co mp ar a t i v e s t u d y o n t h e i r c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a nd t h e rm a l p r o p e r t i e s wa s c a r r i e d o u t Ex p e r i me n t s s h o we d t h a t t h e c o mp r e s s i v e s t r e ngth a n d t h e r ma l p r o p e r t i e s o f c o mp o s i t e s e l f t h e rm a l i n s u l a t i o n r e c y c l e d c o n c r e t e b l o c k s we r e h i g h e r t h a n r e c y c l e d h o l l o w b l o c k s ， s a t i s fi e d t h e r e q u i r e me n t s o f s e l f - b e a r i n g b l o c k s a n d p r o v i s i o n s o f 6 5 e n e r g y s a v i n g Ke y wo r d s foa m c o n c r e t e ； w a t e r b i n d e r r a t i o ； c o m p o s i t e s e l f - t h e r m a l i n s u l a t i o n b l o c k s ； c o mp r e s s i v e s t r e n g t h ； t h e r m a l p r o p e rt i e s 0 前言 随着我国城市化进程不断深化及可持续发展战略部署 的提出， 国家对建筑工程领域出台了一系列关于建筑节能的 规划与制度， 其中要求新建建筑节能达到6 5 及以上l l l 。 围护 结构节能在建筑节能中占有很大比重， 而墙体材料节能更是 重中之重。为了取得更好的保温效果， 目前， 我国所用的外墙 材料是由两部分组成， 即主体墙外加有机保温板， 这种结构 在单纯保温方面取得了较大的节能效果， 但同时也带来了诸 基金项 目： 黑龙江省教育厅科技项 目基金资助 ( 1 2 5 4 1 8 0 7 ) 收稿 日期： 2 0 1 4 0 5 2 6 作 者简介 ： 郑秀梅 ， 女， 1 9 7 6 年生 ， 黑龙江兰西人 ， 硕士 ， 副教授 ， 主要 从事高性能与智能混凝土研究。 地址： 黑龙江省佳木斯市佳木斯大学 三区 A院建筑工程学院 ， E ma i l ： z h e n g x i u m e i 1 9 7 6 1 6 3 c o rn。 多问题， 外加保温板需要在主体建筑完成之后， 再进行二次保 温板的粘结施工， 而且目前所使用的保温板大多为有机材料， 不可降解， 对环境污染较大， 另外， 有机类保温板的防火性能 差 2 1 ， 由此引起的火灾触目惊心。所以， 在建筑围护结构上使 用保温性能好、 经济、 环保及不燃、 阻燃的墙体材料势在必行。 泡沫混凝土内部富含细小密集的封闭气泡， 具有良好的 保温性能， 将其填充至再生混凝土空心砌块内， 制成集保温、 隔热、 阻燃、 自 承重为一体的复合自 保温砌块， 直接用于外墙 施工， 可以解决目前外墙及外保温所面临的困扰。本文对此 复合再生混凝土砌块进行试验研究， 以期为进一步的深入研 究及应用提供参考。 1 试验材料与砌块结构 1 1 泡沫混凝土的原材料与配制 试验使用的胶凝材料为复合胶凝材料， 是将具有快凝效 N E W BUI L DI NG MAT E RI AL S 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 郑秀梅， 等： 复合 自 保温再生混凝土砌块的制备及其基本性能试验研究 果的铝酸盐水泥掺入普通硅酸盐水泥混合而成，这样有效地 解决了普通硅酸盐水泥凝结速度慢的缺点。混凝土发泡剂采 用复合型J Z 一 1 发泡剂， 其泡沫稳定性好且发泡量较大。 在原材 料中添加聚丙烯纤维， 可以有效提高泡沫混凝土的早期抗裂性 能。 使用聚羧酸减水剂， 减水可率达4 O 以上， 掺量少且流动性 好。试验用细骨料为中砂， 细度模数2 8 。试验用水为自 来水。 本文采用机械发泡的方式预制泡沫来制备泡沫混凝土翻 。 将复合型J Z 一 1 发泡剂按 1 ： 2 5的比例稀释成水溶液，在乳化 机制泡机中制成均匀稳定的泡沫。然后将制好的泡沫逐渐加 入装有其它材料的混凝土搅拌机中， 为了使制得的泡沫与水泥 浆体更充分接触， 在搅拌过程中， 每隔1 m i n 人工翻搅 1 次， 共搅拌3 4 m i n ， 即可卸料成型。 制成 1 0 0 m m l O 0 m m l O 0 m m 立方体试件， 塑料布覆盖后在密封条件下自 然养护3 d 脱模， 继续养护至相应龄期后进行试验。 1 2 再生混凝土砌块的原材料与制作 试验应用自主研制的z型空心砌块， 其整体形状及平面 尺寸见图1 ， 其中砌块高2 4 0 m m ， 肋壁一律采用2 0 m m壁厚。 试验用的粗骨料完全采用再生粗骨料， 粒径5 1 0 m m ， 源于佳 木斯市某住宅小区拆除的混凝土梁； 混凝土标号为C 3 0 ； 细骨 料为江砂， 中砂； 普通硅酸盐水泥及佳木斯市自来水； 减水剂 为聚羧酸减水剂。 一 图 1 Z型再生混凝土砌块的结构与平面尺寸 将配制好的新拌泡沫混凝土灌注到养护好的再生混凝土 空心砌块中， 抹平， 继续养护至2 8 d ， 进行抗压强度及热工性 能测试。 6 新型建筑材料 2 0 1 4 8 2 试验结果与分析 2 1 泡沫混凝土基本性能试验 采用0 4 0 、 0 4 5 、 0 5 0 共 3 种水胶比配制泡沫混凝土， 养 护至相应龄期后进行密度、 吸水率、 抗压强度和导热系数测 试， 水胶比 对泡沫混凝土性能的影响分别见图2 图5 。 相 骥 O 4 5 O 5 0 水胶 比 图2 水胶比对泡沫混凝土密度的影响 图 3 水胶比对泡沫混凝土吸水率的影响 图4 水胶 比对泡沫混凝土抗压强度的影响 图 5 水胶 比对泡沫混凝土导热系数的影响 咖啪瑚瑚吞 ； 锄伽 0 诣弱蛎 O l耋 啪 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 郑秀梅 ， 等： 复合 自保温再生混凝土砌块的制备及其基本性能试验研 究 从图2 图5 可以看出： ( 1 ) 在试验的水胶比范围内， 无论泡沫混凝土的干密度还 是湿密度都随水胶比 的增大而降 低， 其中 水胶比为0 5 0 的泡 沫混凝土的干密度最小， 低至5 2 0 k g m 。 ， 即5 0 0 级。( 2 ) 泡沫 混凝土的吸水率随水胶比的增大而呈现出先升高后降低的现 象， 其中水胶比为0 4 5的泡沫混凝土吸水率最大， 水胶比为 0 5 0的泡沫混凝土体积吸水率略大于水胶比为0 4 0的， 而质 量吸水率则略小于水胶比为0 4 5 的。 ( 3 ) 泡沫混凝土的7 d 及 2 8 d 抗压强度随水胶比的增大呈现出先降低后升高的趋势， 水胶比为0 4 5 的泡沫混凝土最低， 而水胶比为0 4 0 与0 5 0的 泡沫混凝土则相差不大。 而水胶比对3 d 抗压强度影响不大。 ( 4 ) 泡沫混凝土的导热系数随水胶比的增大而降低， 水胶比为 0 5 0 的泡沫混凝土最低， 为0 8 2 5 W ( m K ) 。 分析原因， 水胶比较小时， 混凝土流动性差， 在配制过程 中破坏部分气泡嗍 ， 使得成型后的泡沫混凝土内部气泡含量降 低， 故密度较大、 吸水率较低、 抗压强度较高。而水胶比较大 时， 混凝土的流动性好， 且在混凝土内部存在游离的自由水， 不仅可以使水泥能够充分水化成C s H凝胶， 而且在混凝土 硬化的过程中， 部分自由水蒸发而留下孔隙， 这使得混凝土的 强度较高且密度较小， 同时导热系数最小， 热工性能最好。 2 2 复合 自保温再生混凝土砌块的基本性能试验 对再生混凝土空心砌块及填充0 4 0 、 0 4 5 、 0 5 0 水胶比泡 沫混凝土的自 保温再生混凝土砌块进行抗压强度及热工性能 试验，结果见图6 和图7 ，其中C - 0 表示再生混凝土空心砌 块， C 一 1 、 C 一 2 、 C 一 3 分别表示填充 0 5 0 、 0 4 5 、 0 4 0水胶比泡沫 混凝土的砌块。 5 0 4 5 重 4 0 嚣 。 s 墨 3 o 2 5 2 0 C- 0 C 一1 C -2 C- 3 砌块类型 图 6 再生混凝土砌块的抗压强度 从图6 可以 看出，所有填充泡沫混凝土的自 保温再生混 凝土砌块的抗压强度均高于未填充的再生混凝土空心砌块， 且随所填充泡沫混凝土水胶比的降低， 抗压强度逐渐提高， 填 充0 4 0 水胶比泡沫混凝土砌块的抗压强度达4 7 8 M P a ， 填充 0 5 O 水胶比泡沫混凝土砌块的抗压强度可达到3 6 3 M P a ， 此 强度完全可以作为承重砌块使用。 分析原因， 由于填充入新生 泡沫混凝土后， 泡沫混凝土中水泥浆部分渗入再生混凝土空 心砌块的孔隙， 并凝结硬化， 使砌块得到强化， 抗压强度提高。 另外， 泡沫混凝土在凝结硬化过程中与再生混凝土空心砌块 内表面良好粘结， 使得砌块在受压破坏时出现横向阻力， 也 使得砌块的抗压强度有所提高5 】 。 而出现强度差异主要是因 为泡沫混凝土水胶比的不同，自身抗压强度也有所不同， 自 身强度较低的泡沫混凝土与空心砌块复合后，强度增加相对 较少。 C O C 一 1 C 一 2 C 3 砌块类型 图 7 再生 混凝土砌块的导热系数 从图7 可以看出，填充泡沫混凝土的自 保温再生砌块的 导热系数均小于未填充的再生混凝土空心砌块，且导热系数 均小于1 0 W ( m K ) ， 符合国家对节能6 5 的要求。 而在3 种 填充泡沫混凝土的复合砌块中， 填充0 4 0与0 5 0 水胶比泡沫 混凝土的复合砌块的导热系数较低， 分别是0 8 2 7 W ( m K ) 和0 8 6 1 W ( m K ) ， 而填充0 4 5 水胶比泡沫混凝土的复合砌 块的导热系数略高， 为0 9 6 5 W ( m K ) 。原因分析， 由于泡沫 混凝土内部含有丰富的微小封闭气泡，能有效地阻隔热的传 导同 ， 使得复合砌块的热工性能提高。另外， 由于水胶比不同， 泡沫混凝土内部的气泡量及孔结构也不尽相同，所以导热系 数有差别。 3 结论 水胶比对泡沫混凝土密度、吸水率及抗压强度均有一定 程度的影响， 综合实际工程中对于泡沫混凝土的应用， 建议使 用0 5 0 水胶比配制泡沫混凝土。 试验中水胶比为0 5 0的泡沫 混凝土干密度达5 0 0 级， 体积吸水率3 5 ， 质量吸水率5 7 ， 2 8 d 抗压强度 1 6 6 M P a ， 导热系数0 8 3 2 W ( m K ) ， 完全可以 满足施工对于泡沫混凝土保温隔热要求。 填充0 5 0 水胶比泡沫混凝土的复合自保温再生混凝土 砌块的抗压强度可达 3 6 3 M P a ， 完全可以作为承重墙体砌块 使用。 其导热系数为0 8 6 1 W ( m K ) ， 符合国家对节能6 5 的 要求。 ( 下转第 2 3页) N E W BUl L Dl NG M AT ER I AL S 7 3 2 1 0 9 8 7 6 l 1 1 1 0 0 O 0 一 口 山 一 J 糕垛霰蹄 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 张炜， 等： 快硬抢修 自密实混凝土在桥 梁伸缩缝 中的应用与研究 3 1 开槽 进行桥梁伸缩缝抢修施工时，先应根据施工图纸的要求 确定开槽 见图2 ( a ) 】 的宽度， 准确放样， 用切割机进行切割， 并且注意保护好锯缝线以外的桥面路面，以防止被锯缝时产 生的石粉污染。理顺、 调整槽内预埋筋， 对漏埋或折断的预埋 筋应进行修复补植， 补植深度不应小于 1 5 e m ， 开槽后产生的 所有弃料必须及时清理干净， 确保施工现场整洁。 3 2 安装 清理残余混凝土碎渣后进行安装【 见图2 ( b ) 】 ， 安装伸缩 缝时， 应采用龙门吊架和角钢进行定位， 以两侧沥青混凝土或 混凝土面层的标高为准， 控制伸缩装置的标高。选择模板时， 应采用泡沫板、 纤维板、 薄铁板等， 且应做到牢固、 严密。 3 3 浇筑 浇注【 见图2 ( c ) 前做好各项准备工作， 严格按照快硬抢 修自 密实混凝土的使用方法进行施工， 避免出现离析、 泌水、 搅拌不均、 施工不连续导致冷缝和抹面不及时等问题。 3 4 养护开放交通 快硬抢修自 密实混凝土浇筑完成后应及时清理杂物， 3 0 m i n 后覆盖麻袋等， 并洒水养护【 见图2 ( d ) 】 ， 保持清洁， 2 h后 方允许开放交通。 由于快硬抢修自 密实混凝土在耐久性方面比传统的抢修 砂浆和聚合物快速修补剂具有更加突出的优点，加水搅拌即 可使用， 填充性好， 方便环保， 在国内多数桥梁伸缩缝抢修中 得到了广泛的应用。 4 结论 ( 1 ) 制备的快硬抢修自密实混凝土， 1 5 m i n内具有良好的 自 密实填充性， 3 0 m i n 初凝， 2 h 抗压强度大于2 0 M P a 、 抗弯拉 强度大于4 5 M P a ， 2 8 d 抗压强度大于5 0 M P a 。 ( 2 ) 快硬抢修自密实混凝土体积稳定性好， 无开裂收缩， 抗渗性好， 抗冻融2 0 0 次以上， 耐久性优异。 ( 3 ) 制各的快硬抢修自密实混凝土， 施工方便， 快捷环保， 耐久性好， 经工程应用验证， 具有很好的工程适用性和实用性。 参考文献 ： 【 1 1 李 华 ， 缪 昌文 ， 金志强 水泥 混凝土路面修补 技术 M】 北京 ： 人 民 交通 出版社 ， 1 9 9 8 【 2 】 杨 正宏， 尹义林 ， 曲生华 ， 等 道路用 聚合物 改性 水泥砂 浆修补材 料的研制 J 】 新型建筑材料， 2 0 0 6 ( 2 ) ： 1 - 4 【 3 13 王燕谋 ， 苏慕 珍， 张量 硫铝 酸盐水泥 M】 北京 ： 北京工业 大学 出 版社 ， 1 9 9 9 【 4 朱炳 喜 高性 能修补 砂浆 的研制 与应用 I J J _ 新 型建筑 材料 ， 2 0 0 4 ( 4 ) ： 1 3 1 5 嘲 5 S e e h r a S S ， s a r o j G u p t a ， S a t a n d e r K u ma r R a p i d s e t t i n g ma g n e s i u m p h o s p h a t e c e me n t f o r q u i c k r e p a i r o f c o n c r e t e p a v e me n t s c h a r a c t e r i z a t i o n a n d d u r a b i l i t y a s p e c t s【 J C e me n t a n d C o n c r e t e Re s e a r c h， 1 9 9 3， 2 3( 2 )： 2 5 4 2 6 6 6 6 齐永顺 ， 杨玉 红 自密 实混凝 土的研 究现状 分析及 展望【 J 】 _ 混凝 土 ， 2 0 0 7 ( 1 ) ： 2 5 2 8 7 】 B a r t o s P J MT e s t i n g S C C ： to w a r d s n e w E u rop e a n s t a n d a r d s f o r f r e s h S C C C P r o c e e d i n g s o f t h e 1 I n t 1 S y mp o s i u m o n D e s i g n ， Pe r f o r ma n c e a n d Us e o f S e l f - C o n s o l i d a t i n g C o n c r e t e C h i n a ， 2 0 0 5： 2 5 - 4 4 8 】 J a p a n e s e R e a d y Mi x e d C o n c r e t e As s o c i a t i o n Manu a l o f P r o d u c i n g Hi g h F l u i d i t y ( S e l f - C o m p a c t i n g )C o n c r e t e S 【 9 李保红 水泥混凝土路面局部破损快速 修补材料 的研究 D 】 长沙 ： 湖 南大学， 2 0 1 1 A ( 上接第 7页) 参考文献： 1 】1 田斌守 ， 章岩 ， 杨树新 节 能 6 5 目标与 自保温 混凝土 砌块 J 混 凝土与水泥制 品， 2 0 0 8 ( 1 ) ： 4 9 5 2 2 】2 陶桦铭 泡沫混凝土在房屋建筑施工中的性能研究 J 】 混凝土， 2 01 3( 6 )： 1 9 2 1 【 3 】 李龙珠， 唐惠东， 孙嫒嫒 利用正交试验法研究泡沫混凝土制备 工艺对其强度的影响【 J 混凝土， 2 0 1 0 ( 8 ) ： 2 3 2 4 ， 6 3 4 】 范丽龙基于 高性能泡沫混凝土的复合 自保温砌块的实验研究 D 】 杭州 ： 浙江工业大学 ， 2 0 1 2 【 5 胡曙光 ， 关凌岳 ， 王发 洲， 等 泡间水对泡沫混凝土抗压强度影 响 规律研究 J 】 功能材料 ， 2 0 1 3 ， 4 4 ( 1 2 ) ： 2 0 5 - 2 0 9 【 6 6 朱明， 王方刚， 张旭龙， 等 泡沫混凝T L 结构与导热性能的关系 研究【 J 】 武汉理工大学学报 ， 2 0 1 3 ， 3 5 ( 3 ) ： 2 0 2 5 A NE W BU J L DI NG MAT E RI AL S 23 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m