膨脹蛭石復(fù)合水泥發(fā)泡保溫材料的研究

李發(fā)品 張立新 羅 晶

（吉林建筑大學(xué)，吉林 長春30118）

1 概述

隨著社會經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展,能源的使用量逐年增加，能源危機(jī)成為了全球各國重大的挑戰(zhàn)，目前建筑外墻、屋面保溫節(jié)能材料多為B1 級保溫材料，火災(zāi)發(fā)生時，保溫材料燃燒釋放的有毒氣體危害巨大[1]。例如有:機(jī)泡沫保溫材料的原料苯酚、甲醛難以除盡, 揮發(fā)出來損害人體健康, 聚苯乙烯泡沫保溫材料易出現(xiàn)裂縫、脫落現(xiàn)象, 易燃，安全系數(shù)低[2]。而我們研究主要以泡沫、粉煤灰、蛭石等摻量摻入水泥中，制作保溫建筑材料，具有節(jié)能利廢、保溫隔熱優(yōu)異性能[5]，在今后有著廣泛的市場需求。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

原材料：水泥：P·O 42.5 普通硅酸鹽水泥，亞泰水泥廠；發(fā)泡劑：動物蛋白發(fā)泡劑；膨脹蛭石： 規(guī) 格60-80 目， 密 度281.6kg/m3；粉煤灰；珍珠巖；砂；聚苯顆粒；水。

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器

磁力攪拌器、砂漿攪拌機(jī)、發(fā)泡機(jī)、壓力試驗(yàn)機(jī)、導(dǎo)熱系數(shù)測定儀、水泥凈漿攪拌機(jī)、電子天平。

2.3 實(shí)驗(yàn)原料配比

實(shí)驗(yàn)中水泥的摻量為700g，水的摻量為273mL，在研究泡沫摻量對膨脹蛭石發(fā)泡水泥性能影響時，蛭石的加入量為28g，泡沫的摻入量為90g、100g、110g、120g、130g。在研究蛭石對膨脹蛭石發(fā)泡水泥性能的影響時，蛭石的摻入量為2%、4%、6%、8%、10%。在研究粉煤灰對膨脹蛭石發(fā)泡水泥性能影響時，粉煤灰的摻入量為5%、10%、15%、20%。根據(jù)這些實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)，以研究出最好的保溫隔熱材料。

2.4 試件的制備

根據(jù)配合比制備膨脹蛭石發(fā)泡水泥樣品，先將水泥、蛭石、粉煤灰和水等原料加入到攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌。然后將動物蛋白發(fā)泡劑用水稀釋，稀釋倍數(shù)為25 倍，使用機(jī)械攪拌方法發(fā)泡成泡沫溶液，再將泡沫溶液加入到攪拌機(jī)內(nèi)的混合物料中進(jìn)行攪拌。攪拌均勻后將發(fā)泡混合料加入到預(yù)先準(zhǔn)備好的試件中。經(jīng)過7d、28d 在養(yǎng)護(hù)箱里養(yǎng)護(hù)后，再分別進(jìn)行各項(xiàng)性能測試，所測試結(jié)果記錄好后，在做對比，以研究出更好的物料摻量水平（圖1）。

圖1 膨脹蛭石發(fā)泡混凝土制備程

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 泡沫、粉煤灰、蛭石摻量對水泥抗壓強(qiáng)度的影響

泡沫、粉煤灰、蛭石摻量對水泥其抗壓強(qiáng)度的關(guān)系如圖2、圖3、圖4 所示從這些表中我們可以看到，摻入不同體積的物料對水泥的抗壓強(qiáng)度有很大的影響，根據(jù)表中參數(shù)相互對照可知，泡沫體積越大，其抗拉強(qiáng)度越來越低。粉煤灰體積需適量，當(dāng)摻量為105g 時，抗壓強(qiáng)度最大，隨后隨著粉煤灰的摻量增加，混凝土抗壓強(qiáng)度最大。蛭石與泡沫對水泥抗壓強(qiáng)度的影響較為相同，其體積越大，抗壓強(qiáng)度越低。再分別觀察7d 和28d 養(yǎng)護(hù)時間其強(qiáng)度的變化，隨著養(yǎng)護(hù)時間的增加，強(qiáng)度越大。因此，可以得到，各物料的摻量養(yǎng)護(hù)條件及對水泥的影響都不一樣，在實(shí)驗(yàn)過程中需要嚴(yán)格把控，此方法可實(shí)施性非常可觀。

圖2 泡沫摻量對水泥的影響曲線

圖3 蛭石摻量對發(fā)泡水泥的影響曲線

圖4 粉煤灰摻量對發(fā)泡水泥的影響

3.2 導(dǎo)熱系數(shù)的影響

采用YG-DRL02 型導(dǎo)熱系數(shù)測量儀，對尺寸為150 mm×150mm×150mm 的試件進(jìn)行測試[4],測試結(jié)果的單位為W/（m·K），如圖5 所示，根據(jù)前文所述方法制備復(fù)合水泥保溫材料，然后以150 mm×150mm×150mm 的尺寸選取表面完整平滑的試件，再將試件置于承壓板上并以10 或20mm/min 的速度持續(xù)增壓直至該試件破壞,最終計算得出試件的抗壓強(qiáng)度。在水泥里加入摻量蛭石后導(dǎo)熱系數(shù)變化如圖5 所示：

圖5 蛭石摻量對導(dǎo)熱系數(shù)的影響

4 結(jié)論

4.1 增加粉煤灰摻量能夠一定程度上提高復(fù)合水泥保溫材料的保溫性能，但粉煤灰摻量過大會降低材料的抗壓強(qiáng)度。因此，粉煤灰最優(yōu)摻量約為材料總質(zhì)量的10%。

4.2 摻入蛭石的量若過多，會顯著降低水泥的質(zhì)量，但同時也會大大降低其抗壓強(qiáng)度，脆性變大，因此，蛭石的最優(yōu)摻量約為材料總質(zhì)量的4%。

采用膨脹蛭石作為填料制備復(fù)合發(fā)泡水泥保溫材料，蛭石的摻入可以提高熱絕緣性能，防火性能，吸聲性能，也使保溫體材料不僅重量輕，而且隔熱、隔音性能好，降低成本[3]。制備的蛭石膨脹蛭石發(fā)泡水泥可以直接澆筑到屋面替代常用的屋面保溫層。膨脹蛭石的加入可以提高隔熱的功能，起到保溫的效果。摻入粉煤灰替代部分水泥，因?yàn)檠泳徚朔勖夯已泳徦嗨俣?，對防止產(chǎn)生溫度裂縫十分有利。