第３１卷第６期 ２０１３年１２月 青海大学学报（ 自 然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｉｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｖ０１．３１ Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．２０１３ 外加剂对泡沫混凝土强度和干密度的影响研究 徐婷婷 ，蒋宁山 ，刘连新 ，郭 琳２，王 鹏２ （１．青海大学土木工程学院，青海西宁８１００１６；２．青海省电力设计院，青海西宁８１００１６） 摘要：在工程实际中，为研究通过掺加外加剂（稳泡剂、瞬凝剂、减水剂）来提高泡沫混凝土的 强度、干密度从而扩大其使用范围，本文通过试验找出了稳泡剂的最佳掺量为水泥质量的 ０．０１５％～０．０２％，瞬凝剂的最佳掺量为水泥质量的２．０％一３．０％，减水剂的最佳掺量为水泥 质量的０．２％～０．２５％。稳泡剂、瞬凝剂、减水剂都对泡沫混凝土的强度、干密度有很大影响， 在掺加时应严格控制掺量。 关键词：泡沫混凝土；泡沫剂；水料比；掺量 中图分类号：ＴＵ５５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００６—８９９６（２０１３）０６—００１９—０５ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｄｍｉｘｔｕｒｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｄｒｙ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｆｏａｍｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ＸＵ Ｔｉｎｇｔｉｎｇ ，ＪＩＡＮＧ Ｎｉｎｇｓｈａｎ ，ＬＩＵ Ｌｉａｎｘｉｎ ，ＧＵＯ Ｌｉｎ ，ＷＡＮＧ Ｐｅｎｇ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｑｉｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉｎｉｎｇ ８１００１６，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｑｉｎｇｈａｉ Ｅｌｅｃｔｉｒｃ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｘｉｎｉｎｇ ８１００１６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏａｍｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｉｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ａｓ ａ ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｔｈｅｒｍａｌ ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａ１．Ｈｏｗ— ｅｖｅｒ，ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｄｒｙ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｆｏａｍｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｆｆｅｃｔ ｉｔｓ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｕｓａｂｌｅ ｒａｎｇｅ ｄｉｒｅｃｔｌｙ．Ａｄｍｉｘｔｕｒｅｓ ａｒｅ ａｄｄｅｄ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｉｔｓ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｄｒｙ ｄｅｎｓｉｔｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｄｍｉｘｔｕｒｅ ｃｏｎ－ ｔｅｎｔ ｈａｓ ｇｒｅａｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｉｔｓ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｔｉｒｅｓ ｔｏ ｆｉｎｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ａｄｍｉｘ－ ｔｕｒｅｓ ｂｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｕｓ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｉｔｓ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｏａｍｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｆｏａｍｉｎｇ ａｇｅｎｔ；ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｒａｔｉｏ；ｃｏｎｔｅｎｔ；ａｄｍｉｘｔｕｒｅ 泡沫混凝土是由钙质材料（水泥、石灰）和硅质材料（石英砂、粒化高炉矿渣、粉煤灰、页岩等）并掺 加适量加气剂等，经过配料、搅拌、浇筑、发气、切割而成的一种多孔超轻材料 Ｊ。泡沫混凝土以其节 能、利废、新拌浆体流动度大、易泵送，硬化后质轻、保温隔热、隔音吸声、不燃和抗震保温等优越性能，正 在成为一种人们广泛关注的新型节能墙体材料。从我国发泡混凝土的施工现场和硬化发泡混凝土的使 用情况来看，发泡混凝土的质量普遍不高，存在以下不足：强度低，吸水率和收缩率大等。泡沫混凝土的 强度是影响其使用的一个重要指标，因此本实验重点研究影响泡沫混凝土强度的因素，从而进一步提高 其强度，对扩大它在施工中的应用范围具有很大意义。 １材料与方法 １．１试验原材料 （１）水泥。４２．５ 普通硅酸盐水泥，初凝时间８５ ｍｉｎ，终凝时间２００ ｍｉｎ，力学性能见表１。 （２）发泡剂。植物类发泡剂，无色黏稠液体。 （３）稳泡剂。三乙醇胺，无色黏稠液体。 （４）减水剂。聚羧酸减水剂，浅棕色黏稠液体。 收稿日期：２０１３—０６—１７ 基金项目：青海大学中青年科研基金项目（２０１１一ＱＧＹ一２） 作者简介：徐婷婷（１９８７一），女，河南焦作人，青海大学在读硕士研究生。 通信作者 ２０ （５）瞬凝剂。硫酸钠，白色晶体。 青海大学学报 第３１卷 表１ 水泥力学性能 Ｔａｂ．１ Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ 一团一圆一 图１ 泡沫混凝土试验流程 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｆｏａｍ ｃｏＢｃｒｅｔｅ 由于影响泡沫混凝土性能的因素有许多，如水料比、泡沫剂掺量、外加剂掺量等。试验中首先确定 不掺加外加时的配合比，根据发泡剂厂家推荐量，试验参照ＧＢ／Ｔ１１９６９－－２００８（蒸压加气混凝土性能试 验方法》，搅拌时间控制为２．５ ｍｉｎ，测得最佳水料比为０．４、发泡剂掺量为０．６７％、稀释倍数为１：４０时， 干密度为５００ ｋｇ、抗压强度为ｌ－５ ＭＰａ。 １．３外加剂 分别掺加稳泡剂、瞬凝剂、减水剂逐个进行单一因素试验，三种外加剂的掺量见表２。 ２结果与分析 分别研究稳泡剂、瞬凝剂、减水剂对泡沫混凝土强度和干密度的影响，结果见表２。 表２ 掺加外加剂试验结果 Ｔａｂ．２ Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｋｓ ｏｆ ａｄｄｉｎｇ ａｄｍｉｘｔｕｒｅｓ １．５Ｏ ２．００ ６１０ ５５２ ４９０ ４３２ ０．８９ ０．７２ ０．９３ １．５６ １．２９ １．６６ ２．１９ １．５２ 瞬凝剂 ２．５０ ３．０Ｏ ３．５Ｏ １．２３ Ｏ．８５ ４５６ 第６期 徐婷婷等：外加剂对泡沫混凝土强度和干密度的影响研究 ２１ ２．１ 稳泡剂掺量对强度和干密度的影响 稳泡剂是影响泡沫混凝土性能的一个重要因素。从图２、图３可以看出，稳泡剂可以通过提高气泡 表面粘度来增大表面吸附膜的坚固性，从而提高气泡液膜的强度，进而提高气泡的抗外力作用，从而增 大气泡的稳定性 ；稳泡剂可以增大泡沫混凝土浇筑的稳定性，减少泡沫破灭消失的数量，使浇筑后的 ６ 臼 ５ ５ ４ ４ ３ ３ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ Ｂｄ罨 骥 浆体不至于下陷，浆体体积不至于大幅度收缩；但是随着稳泡剂掺量的增加，浆体变得黏稠，导致一些有 害大气泡无法排出，同时又会使泡沫混凝土流动性降低，从而使泡沫混凝土工作性能下降。８ ＝６ 宝 Ｍ ４ 他 ２ ０ ８ ６ ／＿、 基 ● ＼ ＼ 一、 赵 懈 ＼ ＼／／＼～—～ ０ ０．ｏ（）５ ０．０１０ ０．０１５ ０．０２０ ０．０２５ ０．０３０ ０．３５ ０稳泡挤掺量，％ 图２ 稳泡剂掺量与干密度关系 Ｆｉｇ．２ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｆｏａｍ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｄｒｙ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｆｏａｍ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ．／ ，一一 ” ～一 ｆ ／ ＼ 一＋， ３ｄ ７ｄ ／ ＼ 、～．． ０ ０．００５ ０．０１０ ０．０１５ ０．０２０ ０．０２５ ０．０３０ ０．０３５ 稳泡剂掺量，％ 图３ 稳泡剂掺量与强度关系 Ｆｉｇ．３ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｆｏａｍ ｓｔｂｉａｌｉｚｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｆｏａｍ ｃｏｎｃｒｅｔｅ 由表２可知，当稳泡剂的掺量由水泥质量的０．０１５％上升至水泥质量的０．０２％时，泡沫混凝土试块 的抗压强度值上升了２１．７％，干密度值上升了１０．２％，泡沫混凝土性能比较稳定。 ２．２瞬凝剂掺量对强度和干密度的影响 瞬凝剂是影响泡沫混凝土性能的一个重要因素，在水泥浆中加入一定量的瞬凝剂，会使它的凝结时 间有很大程度的改善，Ｎａ：ｓＯ 易溶于水，与水泥的水化产物Ｃａ（ＯＨ） 发生反应，生成ＣａＳＯ ・２Ｈ ０，颗 粒细小，它能加快水化速度，更能加快水化反应，但是硫酸盐是一种无机盐，当它在水泥基材料中的掺量 超过一定的限值后，会严重影响水泥基材料的强度。从图４、图５可以看出，随着瞬凝剂掺量的增加，泡 沫混凝土试块的抗压强度先呈下降趋势，然后上升，接着又呈下降趋势，同时泡沫混凝土的干密度先呈 现下降趋势，然后小幅度上升。 由表２可知，当瞬凝剂的掺量由水泥质量的２．０％上升至水泥质量的３．０％时，泡沫混凝土试块的 抗压强度值上升了６９．６％，干密度值下降了２１．２％，泡沫混凝土性能良好。 ２２ ６５０ ６００ 。青海大学学报 第３１卷 目５５０ ＼＼ ＼、５００ ＼ ＼赵４５０ ＼ 一 ＼＼～／—一 整４００ ３５０ ３０ｏ ０ ０．５ １．０ １．５ ２．０ 瞬凝剂掺量 图４ 瞬凝剂掺量与干密度关系 Ｆｉｇ．４ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｆｌａｓｈ—ｓｅｔｔｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｒｙ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｆｏａｍ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ２．４ ２．２ ｒ ２ 日１．８ １．６ ／ ／ ＼ 。、 ： ３ｄ １．４ １．２ １ ＃ ７ｄ Ｏ．８ Ｏ．６ ０ ５ 】．０ ｌ。５ ２．Ｏ ２．５ ３．Ｏ ３．５ ４．０ 瞬凝剂掺量，％ ５ 瞬凝剂掺量与强度关系 Ｆｉｇ．５ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｆｌａｓｈ—ｓｅｔｔｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｆｏａｍ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ２．３ 减水剂掺量对强度和干密度的影响 减水剂是影响泡沫混凝土性能的一个重要因素。减水剂可以通过降低水料比，防止在泡沫混凝土硬 化过程中，多余的不参与水泥水化反应的游离水蒸发，使它原本所占据的位置变成连通孑Ｌ，从而提高泡沫 混凝土的强度；通过掺入减水剂，使得Ｃ—Ｓ—Ｈ凝胶增多，水泥的水化产物结构致密性提高 ；减水剂还 可以增加水泥的分散性，避免在搅拌中出现水泥团，使泡沫混凝土料浆更加均匀，提高料浆的和易性。从 图６、图７可以看出，随着聚羧酸高效减水剂掺量的增加，泡沫混凝土试块的抗压强度先呈上升趋势，接着 又呈下降趋势，同时泡沫混凝土的于密度先呈现上升趋势，然后下降，接着又呈现上升趋势。 ５５０ —５００ ， 一’ ／ 、 、 ／４５０ ｌ／ ／ 、～／ ４００ 梅 ｕ． ‘３５０ ３００ Ｏ ０．０５ ０．１０ Ｏ．１５ ０．２ Ｏ．２５ Ｏ＿３Ｏ ０．３５ 减水剂掺鳋，％ 图６ 减水剂掺量与干密度关系 Ｆｉｇ．６ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｗａｔｅｒ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｒｙ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｆｏａｍ ｃｏｎｃｒｅｔｅ 第６期 徐婷婷等：外加剂对泡沫混凝土强度和干密度的影响研究 ２３ ／ —、 ／ ／ ／ ＼ ｌ 一芝 ６ ４ ２ Ｏ ８ ６ ４ ２ Ｏ ８ ６ ¨ ∞ ／ 憩 ／一 ——３ｄ ＃一７ｄ 一 ／ ＼ ０ ０．０５ ０．１ ０．１５ ０．２ ０．２５ ０．３ ０．３５ 减水剂掺量，％ 图７ 减水剂掺量与强度关系 Ｆｉｇ．７ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｗａｔｅｒ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓ￣ｅｎｇｔｈ ｏｆ ｆｏａｍ ｃｏｎｃｒｅｔｅ 泡沫混凝土中加入减水剂，当减水剂的掺量在低掺量范围内时，泡沫混凝土的强度随着其掺量的增 加显著提高；但在超过其最佳掺量后，泡沫混凝土的强度不会随着掺量的增加进一步提高，可能是因为 其掺量过多时，会导致混凝土硬化进程变慢，进而使泡沫混凝土的强度降低。 由表２可知，当减水剂的掺量由水泥质量的０．２％上升至水泥质量的０．２５％时，泡沫混凝土试块的 抗压强度值上升了１０．８％，干密度值下降了１ １．０％，泡沫混凝土ｌ生能良好。 ３ 结论 （１）稳泡剂的最佳掺量为水泥质量的０．０１５％一０．０２％。 （２）瞬凝剂的最佳掺量为水泥质量的２．０％～３．０％。 （３）减水剂的最佳掺量为水泥质量的０．２％～０．２５％。 参考文献： ［１］闫振甲．泡沫混凝土有望成为保温材料首选［Ｊ］．混凝土世界，２０１０（１）：２２—２６． ［２］潘志华．新型高性能泡沫混凝士制备技术研究［Ｊ］．建筑石膏与胶凝材料，２００２（５）：１—５． ［３］扈士凯，李应权，罗宁．泡沫自身参数对泡沫混凝土性能影响的研究［Ｊ］．新型墙材，２０１０（５）：２８—３１ ［４］张磊蕾，王武祥．泡沫混凝土的研究进展及应用［Ｊ］．建筑砌块与砌块建筑，２０１０（１）：３８—４２． （责任编辑杨君丽）
