摘 要: 为改善泡沫混凝土性能,以粉煤灰、水泥、秸秆纤维为主要原料,对掺有玻化微珠的高性能粉煤灰泡沫混凝土进行了较为系统的试验,结果表明,试验配制出的玻化微珠型粉煤灰泡沫混凝土具有轻质高强的特点,并且干燥收缩小、保温性能良好.

关键词: 泡沫混凝土 玻化微珠 强度 干燥收缩 保温

近年来,火灾事故频繁发生,这与建筑保温材料有直接关系.目前市场上的建筑保温材料保温性能良好,普遍防火性能较差,加气混凝土性能较为优异,但生产程序过为复杂,成本较高.于是,一种轻质防火保温的混凝土材料诞生了-泡沫混凝土.但是,泡沫混凝土普遍强度偏低,强度高的容重很大,达不到轻质高强,并且泡沫混凝土的开孔率偏高,容易开裂.响应国家建筑节能、建筑环保理念,结合当地粉煤灰和秸秆纤维的肆意浪费现象,本文选用粉煤灰、水泥、秸秆纤维等材料进行泡沫混凝土的优化试验,并掺入一定比例的玻化微珠,轻质、高强、防火,又使泡沫混凝土的导热系数进一步降低,保温性能好的优点则会更加突出.达到建筑节能的目的,推动新型墙材的发展.

1 原材料和试验方法

1. 1 原材料

具体有: ①水泥: 亚泰鼎鹿牌 P·O 42. 5 普通硅酸盐水泥; ②粉煤灰: 延吉市电厂Ⅰ级粉煤灰; ③玻化微珠: 凌海市龙岩建材厂生产; ④秸秆纤维: 松原市周边稻草秸秆纤维; ⑤发泡剂: 河北省衡水友谊化工生产的复合型发泡剂; ⑥减水剂: 延吉方胜建材公司生产的聚羧酸高效减水剂.

1. 2 试验方法

( 1) 秸秆纤维制备.根据前期大量试验结果,长度为( 5 ± 1) mm 的秸秆纤维效果最好,并且掺量控制在1% 能够较好的改善干缩效应.具体做法是: 首先将稻草秸秆去头去尾留下秸秆茎部,然后利用粉碎机切成长度为( 5 ± 1) mm,并去除灰尘和杂质,最后在 4% 的 NaOH 溶液中浸泡 12h,通风处阴干待用.

( 2) 确定玻化微珠型粉煤灰泡沫混凝土的配合比.玻化微珠是一种酸性玻璃质熔岩矿物质,表面玻化封闭,呈球状体细径颗粒,具有优异的绝热、防火、吸音性能,适合诸多领域.根据前期成型多组试块,经过发泡量、强度、需水量以及试块质量的多次成型试验,最终确定的试验配合比如表 1 所示.

( 3) 试验方法.泡沫混凝土的各项性能测试严格参照《JG /T266 -2011 泡沫混凝土》[1]进行.

2 结果与分析

根据《JG /T266 - 2011 泡沫混凝土》,对泡沫混凝土的抗压强度、干密度、干燥收缩、导热系数进行了测试,结果如表 2 所示.

2. 1 强度与容重

结合表 1 和表 2 可以看出,随着玻化微珠掺量的增加,泡沫混凝土的干密度逐渐降低,玻化微珠的轻质特点发挥了作用.试件的 28d 抗压强度均在 5MPa 以上,最大组的可达 8. 05MPa.在玻化微珠掺量一定的情况下,随着粉煤灰掺量的增加,泡沫混凝土强度逐渐降低.这种情况在玻化微珠掺量达到 7% 时最明显.说明在玻化微珠型粉煤灰泡沫混凝土中,过多掺入玻化微珠和粉煤灰会导致强度降低.

从表 2 可以发现,当玻化微珠的掺量由 3% 增加到 5% 时,泡沫混凝土的抗压强度是增长的,但是玻化微珠的掺量增加到 7% 时,强度普遍下降.说明适当的掺入玻化微珠,对泡沫混凝土的力学性能是有益的.玻化微珠具有轻质、高强的特点,泡沫混凝土内又遍布着孔隙,当玻化微珠掺量过多时,会对泡沫混凝土的内部整体性和粘结性造成损伤,导致强度下降.

2. 2 干燥收缩

泡沫混凝土由于孔隙率较大,极易失去毛细孔中的水分,导致干燥收缩.从表 2 中可以看出,加入秸秆纤维后的干燥收缩值明显降低.一方面,纤维的介入会使胶凝质点间的吸附水减少,导致自由水所占比例增大,而自由水的失去并不会引起泡沫混凝土体积的收缩; 另一反面,秸秆纤维在基材内部的乱向分布与基材形成了良好的粘结力,对干燥收缩应力具有一定的抵消作用.

随着粉煤灰掺量的增加,干燥收缩也逐步降低,原因是粉煤灰的粒径很小,在水泥二次水化时填补了一部分空隙,提高了密实性.随着玻化微珠掺量的增加,干缩值也略有降低,因为轻骨料的增多,对干燥收缩也有一定的阻碍作用.

2. 3 导热系数

冬季采暖,夏季制冷,每年均有至少 30% 的热量是通过门窗、墙体散失的,严重浪费了能源.容重为 600 - 800kg 的泡沫混凝土导热系数通常在 0. 14 - 0. 21W/( m·K) .从表 2 中可以明显看出,随着玻化微珠的掺量增多,导热系数逐步降低.玻化微珠的导热系数在 0. 03 -0. 05W/( m·K) 之间,试验证明,玻化微珠能够降低热导率,提高泡沫混凝土的保温性能.

3 结语

( 1) 利用正交试验分析得出,在玻化微珠型粉煤灰泡沫混凝土中,玻化微珠的影响大于粉煤灰.

( 2) 随着玻化微珠的掺量增加,泡沫混凝土的强度呈现先增加后降低趋势; 过多掺入玻化微珠和粉煤灰会导致强度降低,应该合理控制玻化微珠的掺入量.

( 3) 粉煤灰和秸秆纤维对泡沫混凝土的干缩起到很好的抑制作用,玻化微珠对干缩值的影响很小.

( 4) 试验各组的导热系数均在 0. 2W/( m·K) 以下,最小组可达到0. 118W/( m·K) ,小于规范值,具有良好的保温隔热性能.

( 5) 相比于以往的泡沫混凝土,玻化微珠型粉煤灰泡沫混凝土具有轻质高强的特点,综合考虑泡沫混凝土的各项指标,在保证泡沫混凝土性能的基础上尽量做到最大化利用粉煤灰和玻化微珠,本文最优选取F2C2 配制泡沫混凝土.

参考文献

[1]JG /T266 - 2011,泡沫混凝土[S].

[2]李雪松,何兵兵,崔文一. 我国加气混凝土的生产应用研究现状[J]. 江西建材,2016( 19) : 4 - 7.

[3]方永浩,王锐,庞二波,周玥. 水泥–粉煤灰泡沫混凝土抗压强度与气孔结构的关系[J]. 硅酸盐学报,2010( 4) : 621 - 626.

[4]朱明,王方刚,张旭龙,等. 泡沫混凝土孔结构与导热性能的关系研究[J]. 武汉理工大学学报,2010( 03) : 20 - 25.