早強劑在普通發(fā)泡水泥制品中的應用

王清 王曉耀 吳文軍 張宇燕

（1中國建材檢驗認證集團股份有限公司，北京 100024；2安徽華電蕪湖發(fā)電有限公司，安徽 蕪湖 241300）

0 引言

目前，世界各國能源的消耗量越來越高，節(jié)能工作越來越受到人們的重視。其中，建筑節(jié)能是節(jié)能工作的重要組成部分，而建筑節(jié)能的關鍵在于保溫材料的使用，所以保溫材料的研究很重要[1-2]。保溫材料是一種減緩由傳導、對流、輻射產(chǎn)生的熱流速率的材料或復合材料[3]。保溫材料可以分為有機保溫材料和無機保溫材料。有機保溫材料由于其耐火性差，應用越來越受到限制，而無機保溫材料由于其優(yōu)良的耐火性越來越受到人們的重視。

發(fā)泡水泥制品是一種性能優(yōu)良的無機保溫材料。發(fā)泡水泥制品是以水泥、發(fā)泡劑[4-5]、摻合料[6]、增強纖維及外加劑等為原料經(jīng)發(fā)泡制成的輕質(zhì)多孔材料。硫鋁酸鹽水泥因其快凝早強的原因廣泛應用于發(fā)泡水泥制品中[7]，而普通水泥應用于發(fā)泡水泥制品中還存在一定問題，主要體現(xiàn)在制備成型過程中會出現(xiàn)一定程度塌陷，主要原因在于發(fā)泡水泥基礎體系的強度不足以支撐因發(fā)泡帶來的強度降低，所以發(fā)泡水泥基礎體系的強度是關鍵。本文主要研究普通早強劑在發(fā)泡水泥制品中的應用，以期提高發(fā)泡水泥基礎體系強度。通過加入不同含量的早強劑，進行單摻實驗和復摻實驗，制備發(fā)泡水泥制品，進行相關數(shù)據(jù)分析，以選擇與發(fā)泡水泥制品體系適用性良好的早強劑。

1 試驗原材料及方法

1.1 原材料

實驗所用的普通硅酸鹽水泥取自北京市琉璃河水泥有限公司，其化學組成如表1所示，硫鋁酸鹽水泥取自唐山北極熊建材有限公司，其化學組成見表2。

表1 普通硅酸鹽水泥化學組成（wt%）

表2 硫鋁酸鹽水泥化學組成（wt%）

實驗所用化學藥品如下：氯化鈣、氯化鈉、氯化鎂、氯化鋁、氯化鐵、碳酸鋰、三乙醇胺，均為化學分析純。發(fā)泡劑：雙氧水，濃度27.5%，產(chǎn)自滄州化工廠；其他外加劑由某外加劑公司提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計

結合前期準備實驗，本實驗選定以普通硅酸鹽水泥為主要膠凝材料，并摻加一定量的硫鋁酸鹽水泥，實驗基本配方：水灰比0.45，發(fā)泡劑摻量7%，穩(wěn)泡劑摻量2%，減水劑摻量0.4%。

然后通過以下兩個實驗方案實現(xiàn)。

1）通過單摻不同含量早強劑（CaCl2、NaCl、MgCl2、AlCl3、FeCl3、碳酸鋰、三乙醇胺），研究其對發(fā)泡水泥制品性能的影響。

2）通過復摻以上早強劑，研究其對發(fā)泡水泥制品性能的影響。

1.2.2 試驗流程

1）原料的準備

將普通硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、穩(wěn)泡劑等按原料配比計算后用天平稱取，稱量時要求精確到0.1g，然后將其均勻混合。

2）原料的攪拌

道路交通水泥路面混凝土質(zhì)量是行業(yè)發(fā)展競爭的關鍵，在施工中應該思考科學有效的施工質(zhì)量管理理論與方法，將技術內(nèi)容付諸于管理與施工切實行為中實現(xiàn)，為公路建設建立基于全面質(zhì)量管理的完善化質(zhì)量保證體系。

用凈漿攪拌機制備拌合物，攪拌物的體積不少于攪拌機容量的20%，不多于80%。將配好的原料倒入砂漿攪拌機干拌60s，再加入水和減水劑攪拌60s，最后加入雙氧水繼續(xù)攪拌10s，得到發(fā)泡水泥拌合料料漿。

3）試樣的成型及養(yǎng)護

將發(fā)泡水泥拌合料料漿澆筑在10cm×10cm×30cm的模具中成型。注意澆筑時需輕輕震蕩至底部密實，盡量不要破壞到砂漿的孔結構。試件成型后，在溫度為（23±2）℃，相對濕度為60%～80%的室內(nèi)帶模自然養(yǎng)護3天，然后脫模編號，并放置于養(yǎng)護箱中繼續(xù)養(yǎng)護至7天。

1.3 性能測試

對所制備的發(fā)泡水泥制品進行含水率測定、干密度測定、抗壓強度測定（3d、7d），參考相關國家標準和行業(yè)標準（JG/T 266-2011 《泡沫混凝土》、GB/T 11970—1997 《加氣混凝土體積密度、含水率和吸水率試驗方法》、GB/T 11971—1997 《加氣混凝土力學性能試驗方法》、GB/T 11969—2008《蒸壓加氣混凝土性能試驗方法》）。

2 結果分析與討論

2.1 各早強劑的單摻實驗

圖1和圖2為CaCl2摻入量與發(fā)泡水泥制品干密度和3天抗壓強度的關系。CaCl2摻量分別為0.5%、1%、1.5%、2%。結果顯示：隨著CaCl2摻入量的增加，發(fā)泡水泥的3天抗壓強度和干密度都不斷減小。當CaCl2的摻量在0.5%～1%時，發(fā)泡水泥的3天抗壓強度和干密度變化均比較明顯；當CaCl2的摻量大于1%后，其3天抗壓強度和干密度變化較?。粡膱D中可以看出CaCl2摻加可以使發(fā)泡水泥制品干密度明顯降低，一定程度上改善了發(fā)泡水泥早期成型過程中的塌陷問題，但是干密度過低時，發(fā)泡水泥制品的抗壓強度太小，綜合考慮干密度和強度因素，使用早強劑CaCl2時推薦其摻量在1.5%。

圖1 CaCl2與發(fā)泡水泥制品干密度關系

圖2 CaCl2與發(fā)泡水泥制品抗壓強度關系

圖3 不同早強劑與發(fā)泡水泥制品干密度關系

圖4 不同早強劑與發(fā)泡水泥制品抗壓密度關系

2.2 各早強劑的復摻實驗

以上進行了常用早強劑的單摻實驗，研究了各早強劑單摻對發(fā)泡水泥制品干密度和3d抗壓強度的影響，可以看出，單摻實驗中，CaCl2、FeCl3、LiCO3的效果較好。在單摻實驗的基礎上，選擇幾組復摻的早強劑進行試驗，研究復摻早強劑對發(fā)泡水泥制品干密度和3d抗壓強度的影響。選擇的復摻早強劑為：CaCl2與三乙醇胺，LiCO3與三乙醇胺，CaCl2與LiCO3，CaCl2與MgCl2，CaCl2與AlCl3，CaCl2與FeCl3。圖5和6表示的就是各復摻早強劑對發(fā)泡水泥制品干密度和3d、7d抗壓強度變化圖。從圖5中可以看出，以CaCl2為基礎復摻的早強劑所制備的發(fā)泡水泥制品干密度均小于180kg/m3，而復摻LiCO3與三乙醇胺所制備發(fā)泡水泥制品干密度大于180kg/m3，說明以CaCl2為基礎復摻其它早強劑可以一定程度上改善發(fā)泡水泥早期成型過程中的塌陷問題，可以制備干密度較小的發(fā)泡水泥制品。以CaCl2為基礎復摻的早強劑所制備的發(fā)泡水泥制品干密度在150kg/m3左右，在這一干密度級別下，從圖6可以看出，CaCl2與LiCO3，CaCl2與FeCl3早強效果較為明顯，其中CaCl2與LiCO3的3d和7d抗壓強度最高，早強效果明顯，對于改善發(fā)泡水泥制品早期成型過程中的塌陷問題效果最明顯。

圖5 復摻早強劑與發(fā)泡水泥制品干密度的關系

圖6 復摻早強劑與發(fā)泡水泥制品抗壓強度的關系

3 結論

以上進行了各普通早強劑應用與發(fā)泡水泥制品的單摻和復摻實驗。綜合以上分析，早強劑單摻實驗中，單摻FeCl3、CaCl2所制備的發(fā)泡水泥制品的干密度小于180kg/m3，發(fā)泡水泥制品干密度較小，而單摻LiCO3的早強效果較好，能夠提高發(fā)泡水泥制品的早期強度，一定程度上改善了發(fā)泡水泥早期成型過程中的塌陷問題；復摻實驗中，以CaCl2為基礎復摻的早強劑所制備的發(fā)泡水泥制品干密度在150kg/m3左右，發(fā)泡水泥制品干密度較?。欢鳦aCl2與LiCO3，CaCl2與FeCl3早強效果較為明顯，其中CaCl2與LiCO3的3d和7d抗壓強度最高，對于改善發(fā)泡水泥制品早期成型過程中的塌陷問題效果較為明顯。所以針對改善發(fā)泡水泥制品早期成型過程中的塌陷問題，可供選擇的早強劑有CaCl2、LiCO3、FeCl3。