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改性渣土对泡沫混凝土性能的影响研究

来源:原创论文网 添加时间:2019-07-19

  摘    要: 主要研究了胶凝组分配合比对经过活化处理的余泥渣土泡沫混凝土的容重、抗压强度、孔径尺寸等的影响。结果表明, 普硅水泥比例越高, 改性渣土泡沫混凝土容重越大, 孔径越小, 抗压强度越高。相同容重的两种改性渣土泡沫混凝土, 其中普硅水泥比例较泡沫混凝土孔径更小、强度更高, 整体孔结构均匀。

  关键词: 改性渣土泡沫混凝土; 胶凝材料; 配合比; 孔径尺寸;

  1 、引言

  近年来随着我国城市建设的飞速发展和城市居民住宅面积的提高, 我国建筑工程弃土的产生量也随之大幅度增加。我国建筑弃土量平均以每年10%的速度增长。据《中国建筑垃圾资源化产业发展报告 (2014年度) 》统计, 近几年中国每年建筑余泥渣土的排放总量约为15.5亿吨~24亿吨之间, 占城市垃圾的比例约为40%[1,2,3]。

  泡沫混凝土作为多孔材料具有轻质、高强、利废、保温隔热、收缩小、寿命长、不燃等优异性能, 是一种符合环保的节能型建筑材料。本实验在水泥作为胶凝材料的泡沫混凝土中掺入改性余泥渣土, 采用化学发泡的方法, 以双氧水作为发泡剂制备改性渣土泡沫混凝土, 研究改性渣土对泡沫混凝土性能的影响。

  2、 试验

  2.1 、试验原材料

  ⑴改性余泥渣土:深圳渣土堆积处理厂, 加入石粉在煅烧的条件下改性, 其化学组份见表1。

  ⑵水泥:华润P·O42.5普通硅酸盐水泥;云燕R·SAC42.5快硬低碱硫铝酸盐水泥。

  ⑶减水剂:聚羧酸高效减水剂。

  ⑷发泡剂:分析纯30%双氧水。

  ⑸早强剂:分析纯Ca Cl2。

  2.2 、试验方案

  将水泥、改性余泥渣土、减水剂、早强剂、纤维素醚等组分按设计配比放入混料机内搅拌2min充分混匀, 然后放入水继续充分搅拌 (约2min) , 然后加入双氧水发泡剂高速搅拌10s后迅速将浆料浇注入组装好的钢制模具内静置发泡, 24h后脱模, 标准养护28d。

改性渣土对泡沫混凝土性能的影响研究

  2.3 、性能测试

  2.3.1、 抗压强度

  参照JG/T 266—2011《泡沫混凝土》中规定的立方体抗压强度试验方法进行测试。试验前试件在温度为60±5℃的烘箱内烘干至前后两次相隔4h质量差不大于1g时的恒重。试验时试件的中心与压力机压板中心对齐, 试件受压面尺寸的测量精确至1mm, 并按测量得到的尺寸计算试件的受压面积。

  2.3.2、 干密度

  参照JG/T 266—2011《泡沫混凝土》中规定的干密度测试方法。将试件置于温度为60±5℃的烘箱内烘干至前后两次相隔4h质量差不大于1g, 取出后试件放入干燥器内冷却至室温, 称取试件烘干质量, 精确至1g。

  表1 改性渣土主要化学成分组成
表1 改性渣土主要化学成分组成

  3、 结果与分析

  3.1 、改性渣土泡沫混凝土配合比设计

  本试验通过改变普通硅酸盐水泥、硫铝水泥、改性渣土等胶凝材料的比例调节泡沫混凝土结构组成, 其比例分别为0:1:1, 1:10:11, 1:1:2, 3:2:5, 9:1:5, 试验配合比如表2所示。

  表2 不同胶凝材料组成的泡沫混凝土配合比设计
表2 不同胶凝材料组成的泡沫混凝土配合比设计

  改性渣土的标准稠度用水量大, 这是因为改性渣土中主要成分为粘土, 微观形貌为层状结构, 层与层之间更容易储存水分, 且其磨细后粒径尺寸更小、细度更大, 因此用于包裹改性渣土颗粒的水分增加。

  3.2、 胶材组成对泡沫混凝土容重的影响

  按照表2设计的配合比进行试验, 研究胶凝材料组成对泡沫混凝土容重的影响, 如图1所示。

  图1 不同胶凝材料配合比对容重影响
图1 不同胶凝材料配合比对容重影响

  从图中可以发现在改性渣土等其他条件不变的情况下, 硫铝水泥比例越高的泡沫混凝土容重越低, 胶凝材料全部为硫铝酸盐水泥和改性渣土时泡沫混凝土的容重只有400kg/m3, 而普硅水泥与硫铝水泥比例达到3:2时泡沫混凝土的容重为600kg/m3, 这是因为硫铝水泥比普硅水泥更容易发泡, 且在相同配比条件下硫铝水泥制作发泡混凝土的孔径更大, 普硅与硫铝水泥比例达到9:1时, 改性渣土泡沫混凝土容重最高达到750 kg/m3。

  3.3、 胶凝材料组成对泡沫混凝土力学性能的影响

  泡沫混凝土在发泡剂用量相同的情况下, 发泡效果和孔隙率与胶凝材料性能有关, 且其强度主要来自胶凝材料自身产生的胶凝作用。按照表2的配合比进行试验, 不同胶凝材料配比的泡沫混凝土强度见图2。

  图2 不同胶凝材料配合比对强度的影响
图2 不同胶凝材料配合比对强度的影响

  随着普硅/硫铝水泥比例的增加, 改性渣土泡沫混凝土的抗压强度逐渐升高, 对比图1, 其容重也逐渐升高, 这是因为在改性渣土掺量相同的条件下, 相较于普通硅酸盐水泥, 硫铝水泥更容易发泡, 且发泡量大、孔径大、孔隙率高, 泡沫混凝土胶凝材料全部由硫铝水泥和改性渣土组成时, 泡沫混凝土3d强度很低, 养护28d时也仅有0.8MPa, 普硅水泥与硫铝水泥比例为3:2时, 泡沫混凝土3d强度最高, 而比例为9:1时, 3d强度已达到1.5MPa, 养护至28d时强度已达到3MPa以上, 一方面普硅水泥含量越高, 泡沫混凝土发泡程度越低, 容重越高, 强度升高, 另一方面改性渣土活性只有普硅水泥的90%, 改性渣土含量降低, 泡沫混凝土强度升高。

  3.4 、改性渣土泡沫混凝土孔径

  图3为容重为400kg/m3的2种孔径的泡沫混凝土, 大孔径改性渣土泡沫混凝土中硫铝水泥比例较多, 大孔孔径为1~2mm, 非连通闭口圆孔, 整体孔结构均匀, 中孔径泡沫混凝土中普硅水比例较多, 中孔孔径0.5~1mm, 非连通闭口圆孔, 整体孔结构均匀。两种孔结构的改性渣土泡沫混凝土容重孔径不同, 其抗压强度也不一样, 孔径越大的泡沫混凝土强度越低, 且容易形成缺陷孔, 而孔径越小致密度越高故抗压强度越高。

  图3 不同孔径泡沫混凝土
图3 不同孔径泡沫混凝土

  4、 结语

  ⑴其他条件一定的情况下, 双氧水做发泡剂时硫铝水泥较普硅水泥更容易发泡。发泡剂用量相同时普硅水泥比例越高, 泡沫混凝土发泡程度越低, 气泡孔径越小, 改性渣土容重越高。
  ⑵普硅水泥比例越高, 容重升高, 其抗压强度升高。改性渣土比例越高, 泡沫混凝土抗压强度降低。
  ⑶相同容重的改性渣土泡沫混凝土, 硫铝水泥比例多的泡沫混凝土强度相对较低, 孔径尺寸更大, 普硅水泥更多的泡沫混凝土其孔径相对小, 抗压强度更高。

  参考文献

  [1]冯志远, 罗霄, 黄启林.余泥渣土资源化综合利用研究探讨[J].广东建材, 2018, 69-71.
  [2] 深圳市住房和建设局《<关于进一步加强我市建筑废弃物管理工作的若干措施 (代拟稿) 编制说明》.
  [3] 深圳市住房和建设局官方网站.

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