煤矸石制備泡沫混凝土的方法、優(yōu)越性及其性能和應(yīng)用

目錄目錄 摘 要 1 關(guān)鍵詞 1 前言 1 1 泡沫混凝土制備工藝簡(jiǎn)介 2 2 實(shí)驗(yàn)制備部分 2 2 1 原材料及技術(shù)性能 2 2 2 實(shí)驗(yàn)儀器 3 2 3 制備流程 3 3 以煤矸石為主要原料制備泡沫混凝土的優(yōu)越性 4 3 1 大大降低泡沫混凝土成本 4 3 2 有效防止低密度泡沫混凝土塌陷 4 3 3 利于制備輕質(zhì)高強(qiáng)泡沫混凝土 4 3 4 節(jié)約水泥及土地等資源 減少固體廢棄物和 CO2排放 4 3 5 減輕建筑墻體重量 提高抗震性能和安全性 5 3 6 降低勞動(dòng)強(qiáng)度 提高施工速度 提前竣工時(shí)間 5 3 7 比粉煤灰 砂優(yōu)越的制備泡沫混凝土的原材料 5 3 8 量大面廣 易于就地取材 6 3 9 高效利用煤矸石 6 4 煤矸石為主要原料制備的泡沫混凝土的性能及一些影響因素 6 4 1 泡沫混凝土的多功能性 6 4 1 1 保溫隔熱性 7 4 1 2 輕質(zhì)性 7 4 1 3 耐火性 7 4 1 4 吸聲性 8 4 1 5 減震性 8 4 2 水泥與煤矸石比例對(duì)強(qiáng)度的影響 8 4 3 EVA 對(duì)煤矸石泡沫混凝土力學(xué)性能的影響 9 4 4PVA 對(duì)泡沫混凝土孔隙形貌與孔隙率的影響 10 4 5 減水劑對(duì)抗折強(qiáng)度的影響 11 5 煤矸石為主要原料制備的泡沫混凝土的應(yīng)用 12 5 1 我國(guó)泡沫混凝土的應(yīng)用現(xiàn)狀 12 5 1 1 泡沫混凝土砌塊 12 5 1 2 泡沫混凝土輕質(zhì)墻板 12 5 1 3 泡沫混凝土補(bǔ)償?shù)鼗?13 5 2 國(guó)外泡沫混凝土的應(yīng)用現(xiàn)狀 13 5 2 1 現(xiàn)澆泡沫混凝土新工藝 13 5 2 2 用作擋土墻 13 5 2 3 修建運(yùn)動(dòng)場(chǎng)和田徑跑道 14 5 2 4 作夾芯構(gòu)件 14 5 2 5 用作復(fù)合墻板 14 5 2 6 管線(xiàn)回填 14 5 2 7 屋面邊坡 14 5 2 8 其它 14 6 結(jié)語(yǔ) 15 1 煤矸石制備泡沫混凝土的方法 優(yōu) 越性及其性能和應(yīng)用 向懋筆 中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 北京 材料科學(xué)與工程學(xué)院 10031121班 學(xué)號(hào)1003112111 摘摘 要要 以煤矸石為主要原料從泡沫混凝土的制備 生產(chǎn)成本 自然資源的節(jié) 約 固體廢棄物的利用 節(jié)能減排 環(huán)境保護(hù)等方面闡述了用煤矸石為主要原 料制備泡沫混凝土的優(yōu)越性 得出煤矸石是一種制備輕質(zhì)高強(qiáng)泡沫混凝土的優(yōu) 質(zhì)原料的研究結(jié)果 希望有利于輕質(zhì)高強(qiáng)泡沫混凝土的迅速發(fā)展和在建筑節(jié)能 及其它土木工程中的推廣和廣泛應(yīng)用 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 煤矸石 泡沫混凝土 工業(yè)廢棄物 節(jié)能建材 優(yōu)越性 制備工藝 前言前言 泡沫混凝土是輕質(zhì)混凝土的后起之秀 它是在加氣混凝土的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的 由于加 氣混凝土需要蒸壓 無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)施工 雖性能優(yōu)異 但應(yīng)用仍受到一定的限制 泡沫混凝土的 性能和氣孔結(jié)構(gòu)均接近于加氣混凝土 卻不需蒸壓 可十分方便地在任何建筑部位澆筑 因 此泡沫混凝土已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于屋面保溫 建筑物基礎(chǔ)或空洞填充 擋土墻和屋面邊坡等領(lǐng) 域 泡沫混凝土又稱(chēng)發(fā)泡水泥 輕質(zhì)混凝土等 是一種多孔 利廢 環(huán)保 節(jié)能 低廉且具 有不燃性的新型建筑節(jié)能材料 具有重量輕 保溫隔熱 隔音性能好 不燃 無(wú)毒 無(wú)污染 施工方便等特點(diǎn) 可望在建筑節(jié)能工程中得到廣泛的應(yīng)用 煤矸石是我國(guó)排放量最大的工業(yè)固體廢棄物 煤矸石的長(zhǎng)期堆放 不僅占用大量土地 也帶來(lái)了一系列的環(huán)境問(wèn)題 中國(guó)作為以煤為主要能源的國(guó)家 加大煤矸石的綜合利用迫在 眉睫 另一方面 作為目前普遍使用的有機(jī)建筑保溫材料 其老化性 安全性能等一系列問(wèn) 題在很大程度地限制了建筑保溫材料的廣泛應(yīng)用 近幾年開(kāi)始出現(xiàn)以煤矸石為主要原材料制 備泡沫混凝土的研究報(bào)道 本文將重點(diǎn)闡述煤矸石泡沫混凝土的制備及其性能 這種以煤矸 石為主要原料研制的一種新型的建筑用無(wú)機(jī)保溫材料 具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐水性 克 服了傳統(tǒng)有機(jī)保溫材料的缺點(diǎn) 2 1 泡沫混凝土制備工藝簡(jiǎn)介泡沫混凝土制備工藝簡(jiǎn)介 泡沫混凝土通常是以水泥 石灰 水 發(fā)泡劑等為基本原料 在此基礎(chǔ)上摻加一些填料 骨料及外加劑 其生產(chǎn)工藝流程 如圖 1 所示 主要包括 攪拌工藝 發(fā)泡工藝 混泡工藝 及成型工藝四部分 攪拌工藝 是將膠凝材料 輕集料 摻合料 外加劑和水按配合比攪拌均勻的過(guò)程 發(fā) 泡工藝 是將發(fā)泡劑與水在發(fā)泡機(jī)中高速攪拌 形成均勻細(xì)小泡沫的過(guò)程 混泡工藝 是將 攪拌好的漿體和發(fā)好的泡沫混合攪勻的過(guò)程 成型工藝 是將拌和均勻的漿體送至施工現(xiàn)場(chǎng) 或放入模具中經(jīng)低幅震動(dòng)抹平 養(yǎng)護(hù)成型的過(guò)程 1 2 實(shí)驗(yàn)制備部分實(shí)驗(yàn)制備部分 2 1 原材料及技術(shù)性能原材料及技術(shù)性能 實(shí)驗(yàn)所用水泥由陜西堯柏特種水泥有限公司提供 為 P O 42 5R 級(jí)水泥 細(xì)度為 4 篩析法 初凝時(shí)間為 180min 終凝時(shí)間為 249min 其化學(xué)成分見(jiàn)表一 在泡沫混凝土 中起到膠凝作用 提供主要強(qiáng)度來(lái)源 表一 水泥的化學(xué)成分 SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3總堿量Loss 22 026 192 6558 992 532 630 703 08 試驗(yàn)所選取的煤矸石來(lái)自陜西銅川地區(qū) 經(jīng)煅燒 粉磨及過(guò)篩后使用 煤矸石的 XRD 射 線(xiàn)衍射采用日本理學(xué) D max2400X 射線(xiàn)衍射儀進(jìn)行 試驗(yàn)條件 40 kV 100 mA Cu 靶 掃描 范圍為 5 70 掃描速度為 10 min 分析圖見(jiàn)圖 1 從圖中可以看出煅燒后的煤矸石主 要成分是石英 高嶺石 赤鐵礦和石灰石以及部分非晶相物質(zhì) 3 其他原材料包括 市售萘系高效減水劑及蛋白發(fā)泡劑 2 2 實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器 磁力攪拌機(jī) SRJX2 4 9 的箱式電阻爐 ZS 15 型水泥膠砂振動(dòng)臺(tái) KIJ 500 型電動(dòng)抗折 試驗(yàn)機(jī) JYL 2000 型壓力試驗(yàn)機(jī) JJ 5S 水泥膠砂攪拌機(jī) 2 3 制備流程制備流程 煤矸石泡沫混凝土主要采用現(xiàn)澆工藝進(jìn)行制備 最主要的環(huán)節(jié)是發(fā)泡和料漿制備兩個(gè)部 分 首先將發(fā)泡劑加水稀釋制成水稀釋液 再通過(guò)機(jī)械強(qiáng)力攪拌制成泡沫 同時(shí)將煤矸石和 水泥及水按照一定的計(jì)量比例進(jìn)行混合攪拌制成膠凝材料漿體 然后將泡沫加入攪拌機(jī)與攪 拌機(jī)內(nèi)的漿體均勻混合 制成煤矸石水泥泡沫漿體 將漿體澆入三聯(lián)模成型 經(jīng)過(guò)一定時(shí)間 的自然養(yǎng)護(hù)后 進(jìn)行相關(guān)性能檢測(cè) 2 實(shí)驗(yàn)基準(zhǔn)配合比見(jiàn)表二 表二 實(shí)驗(yàn)基準(zhǔn)配合比 水泥煤矸石石灰石膏泡沫劑填料減水劑水料比 16 0046 0012 003 000 1523 001 000 80 按照設(shè)計(jì)配合比稱(chēng)取實(shí)驗(yàn)用原材料 加入砂漿攪拌機(jī)中干攪拌 0 5 min 后使之混合均勻 然后加水繼續(xù)攪拌 2 3 min 制成膠凝漿體 同時(shí)將發(fā)泡劑與定量的水以 1 50 混合 在制泡 機(jī)中高速攪拌 3 5min 發(fā)泡 當(dāng)泡沫氣泡大小均勻 穩(wěn)定時(shí) 再將其陸續(xù)加入到攪拌狀態(tài)下 的混凝土漿體中 繼續(xù)攪拌 1 2min 當(dāng)泡沫與料漿混合均勻 漿面看不到漂浮的泡沫時(shí) 將 4 泡沫混凝土漿體注入試模中 輕微振動(dòng)使其完全填滿(mǎn)試模 并用鏝刀刮平 由于泡沫混凝土 的強(qiáng)度較低 澆注后 24h 內(nèi)要注意保護(hù) 禁止腳踩 更不允許將石塊 木塊或其它物品壓在 上面 一般在 24 48 h 后拆模 放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù) 并應(yīng)注意經(jīng)常灑水保持試塊濕潤(rùn)以減 少其表面因干燥失水而產(chǎn)生的收縮裂縫 3 3 以煤矸石為主要原料制備泡沫混凝土的優(yōu)越性以煤矸石為主要原料制備泡沫混凝土的優(yōu)越性 3 1 大大降低泡沫混凝土成本大大降低泡沫混凝土成本 將煤矸石活化處理后作為主要原料來(lái)制備泡沫混凝土 可以替代 40 70 的水泥 其成 本只有純水泥混凝土的 1 2 3 4 具有很好的經(jīng)濟(jì)效益 利于泡沫混凝土在土木工程中的推 廣和廣泛應(yīng)用 促進(jìn)泡沫混凝土在我國(guó)的迅速發(fā)展 3 2 有效防止低密度泡沫混凝土塌陷有效防止低密度泡沫混凝土塌陷 重慶大學(xué)材料學(xué)院泡沫混凝土課題組用低成本泡沫劑來(lái)制備密度等級(jí)為 B04 級(jí) 密度 430Kg m3 超輕質(zhì)純水泥泡沫混凝土?xí)r 由于泡沫混凝土成型后易于塌陷 難于成功制備 但是 當(dāng)用活化煤矸石替代水泥后 塌陷得到有效的控制 并制備出無(wú)塌陷泡沫混凝土 說(shuō) 明用活化煤矸石為主要原料可以有效地解決密度等級(jí)為 B04 級(jí)超輕質(zhì)泡沫混凝土的塌陷問(wèn)題 適合用于制備超輕質(zhì)泡沫混凝土 3 3 利于制備輕質(zhì)高強(qiáng)泡沫混凝土利于制備輕質(zhì)高強(qiáng)泡沫混凝土 重慶大學(xué)材料學(xué)院泡沫混凝土課題組用活化煤矸石為主要原料制備密度等級(jí)為 B04 級(jí)的 泡沫混凝土 其抗壓強(qiáng)度達(dá)到 2 1MPa 是目前報(bào)道的同密度等級(jí)強(qiáng)度最高的泡沫混凝土 說(shuō) 明活化煤矸石有利于制備輕質(zhì)高強(qiáng)泡沫混凝土 3 4 節(jié)約水泥及土地等資源 減少固體廢棄物和節(jié)約水泥及土地等資源 減少固體廢棄物和 CO2排放排放 用活化煤矸石為主要原料制備出的 B04 級(jí)泡沫混凝土 水泥用量?jī)H僅為水泥泡沫混凝土 的 25 45 其抗壓強(qiáng)度強(qiáng)度可達(dá)到目前報(bào)道的用水泥制備的 B05 級(jí)泡沫混凝土的強(qiáng)度 每 立方米泡沫混凝土可節(jié)約水泥 50 75 約 175Kg 262Kg 水泥 節(jié)約石灰石約 141Kg 212Kg 5 如果發(fā)展到泡沫混凝土占?jí)w材料總量 10 的份額 即約 12878 7 萬(wàn) m3 那么將節(jié)約水泥 1815 9 2730 3 萬(wàn)噸 節(jié)約石灰石資源約 2179 1 3276 4 萬(wàn)噸 減小煤矸石固體廢棄物排放 量約 2017 7 3900 4 萬(wàn)噸 減小 CO2排放量約 1815 9 2730 3 萬(wàn)噸 節(jié)約煤矸石占用土地約 907 9 1755 2 畝 3 5 減輕建筑墻體重量 提高抗震性能和安全性減輕建筑墻體重量 提高抗震性能和安全性 用活化煤矸石為主要原料制備出的 B04 級(jí)泡沫混凝土來(lái)替代密度為 1600Kg m3 的紅磚 燒結(jié)煤矸石磚 墻體的重量將減輕約 75 用來(lái)替代密度為 1100Kg m3 的燒結(jié)空心磚 燒結(jié) 煤矸石多孔磚 墻體重量減輕約 64 用來(lái)替代目前常用的密度為 650Kg m3 的加氣混凝土 墻體重量減輕約 38 因此 用活化煤矸石為主要原料制備出的 B04 級(jí)泡沫混凝土來(lái)充當(dāng)墻 體材料 將大大減輕建筑物的自重 這在沿海地區(qū)以及其它地下基礎(chǔ)條件不好的地區(qū) 還將 大大降低地基處理費(fèi)用 具有多重優(yōu)越性 另外 由于泡沫混凝土重量輕 韌性好 可能有 助于提高建筑物的安全性及在發(fā)生建筑物倒塌時(shí)減輕對(duì)人體的傷害 3 6 降低勞動(dòng)強(qiáng)度 提高施工速度 提前竣工時(shí)間降低勞動(dòng)強(qiáng)度 提高施工速度 提前竣工時(shí)間 由于輕質(zhì)高強(qiáng)煤矸石泡沫混凝土重量輕 施工時(shí)可以大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 提高施 工速度 另外 與普通磚復(fù)合保溫系統(tǒng)相比 采用泡沫混凝土制品是單一保溫墻體體系 即 墻體自保溫體系 工序少 施工簡(jiǎn)單省工節(jié)時(shí) 大大提高施工速度和提前竣工時(shí)間 與加氣 混凝土制品墻體自保溫體系相比 由于泡沫混凝土中氣孔主要是以閉孔形式出現(xiàn) 吸水率小 吸水慢 抹灰方式與紅磚一樣 也減少施工工序 提高施工速度和提前竣工時(shí)間 3 7 比粉煤灰 砂優(yōu)越的制備泡沫混凝土的原材料比粉煤灰 砂優(yōu)越的制備泡沫混凝土的原材料 粉煤灰是一種制備泡沫混凝土性?xún)r(jià)比較高的原材料 但是 用粉煤灰為主要原材料制備 出的泡沫混凝土 替代水泥量不如煤矸石大 制備出的泡沫混凝土的強(qiáng)度不如用煤矸石為主 要原材料制備出的泡沫混凝土強(qiáng)度高 密度不如用煤矸石為主要原材料制備出的泡沫混凝土 低 而成本也差不多或稍高 另外 由于目前達(dá)到國(guó)家等級(jí)粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)要求的粉煤灰在混凝 土中的應(yīng)用效果很好 應(yīng)用技術(shù)也很成熟 在很多地區(qū)如重慶等 甚至出現(xiàn)供不應(yīng)求的狀態(tài) 等級(jí)粉煤灰的來(lái)源受到限制 用砂來(lái)替代部分水泥來(lái)制備泡沫混凝土 替代量也不如煤矸石 高 很難制備出密度低于 B06 級(jí)的輕質(zhì)泡沫混凝土 而且強(qiáng)度不高 成本也高于用煤矸石替 6 代水泥制備出的泡沫混凝土 因此 煤矸石是一種比粉煤灰 砂更優(yōu)越的制備泡沫混凝土的 原材料 3 8 量大面廣 易于就地取材量大面廣 易于就地取材 我國(guó)歷年來(lái)積存煤矸石約 40 億噸 每年仍然繼續(xù)排放幾千萬(wàn)噸 主要分布在山西 東三 省 內(nèi)蒙古 山東 陜西 安徽 寧夏 云南 江西 河南 河北 四川 甘肅等產(chǎn)煤區(qū)域 分布面廣 符合建筑材料用原材料用量大 適合就地取材的特點(diǎn) 3 9 高效利用煤矸石高效利用煤矸石 雖然煤矸石是一種固體廢棄物 但是它也是一種自然資源 而且是一種不可再生的自然 資源 當(dāng)我們?cè)诳紤]如何處置這些固體廢棄物時(shí) 也許我們應(yīng)該從長(zhǎng)計(jì)議 從考慮子孫后代 還有多少自然資源上來(lái)慎重行事 將煤矸石作為一種建筑材料的原材料 同樣應(yīng)該得到高效 的利用 如果用 2 噸煤矸石燒結(jié)后大約可以制備 1m3 密度為 1600Kg m3 的煤矸石磚 那么同 樣的煤矸石就可以制備約 4m3 密度為 400Kg m3 的煤矸石泡沫混凝土或 3 2m3 密度為 500Kg m3 的煤矸石泡沫混凝土 并且其導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于煤矸石磚的導(dǎo)熱系數(shù) 保溫隔熱性 能也遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于煤矸石磚 起到高效利用煤矸石的作用 4 4 煤矸石為主要原料制備的泡沫混凝土的性能及一些影響因素煤矸石為主要原料制備的泡沫混凝土的性能及一些影響因素 4 1 泡沫混凝土的多功能性泡沫混凝土的多功能性 作為一種多孔材料 泡沫混凝土內(nèi)部含有大量的封閉孔隙 由于其特殊的多孔結(jié)構(gòu)而具 有一些比普通混凝土更優(yōu)異的物理力學(xué)性能 如密度小 質(zhì)輕 彈性模量低 導(dǎo)熱系數(shù)低等 由于泡沫混凝土的優(yōu)良性能 其在建筑工程中的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大 目前泡沫混凝土已被廣 泛用作抗震材料 抗沖擊材料 防火材料 保溫隔音材料等 不僅可以提高工程質(zhì)量 而且 加快了工程進(jìn)度 7 4 1 1 保溫隔熱性保溫隔熱性 由于泡沫混凝土中含有大量封閉的細(xì)小孔隙 因此導(dǎo)熱系數(shù)較低 約為 0 11 0 30 W m K 具有優(yōu)良的保溫隔熱性能 將泡沫混凝土應(yīng)用于保溫隔熱工程 作為建筑物墻體 及屋面材料 填充式自保溫砌塊 地板采暖絕熱層等 在我國(guó)寒冷地區(qū)和嚴(yán)寒地區(qū)使用 可 以起到有效的保溫隔熱作用 例如表觀密度在 300 700 kg m3 范圍內(nèi)的泡沫混凝土可用于屋面保溫 密度在 800 1 200 kg m3 的泡沫混凝土可用于屋面隔熱層 我國(guó)目前正在制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 屋面保溫隔熱用 泡沫混凝土 以便實(shí)現(xiàn)泡沫混凝土用作建筑保溫材料的規(guī)范化 在國(guó)外 通常采用表觀密度 為 400 600 kg m3 的泡沫混凝土作為預(yù)制鋼筋混凝土構(gòu)件的內(nèi)芯 使其具有輕質(zhì)高強(qiáng)隔熱的 良好性能 4 1 2 輕質(zhì)性輕質(zhì)性 目前 研究和應(yīng)用最廣泛的泡沫混凝土密度一般約為 300 1200kg m3 比普通混凝土表 觀密度 約 2200 2400kg m3 小很多 由于泡沫混凝土表觀密度小 可應(yīng)用于高層建筑的內(nèi) 墻材料和其他非承重結(jié)構(gòu)材料 可以有效地減少高層建筑物的自重 例如可用泡沫混凝土作 為擋土墻 主要用作港口的岸墻 在岸墻后用作輕質(zhì)回填材料可減少對(duì)岸墻的側(cè)向荷載 也 可降低垂直荷載 既經(jīng)濟(jì)又適用 泡沫混凝土還可用來(lái)取代邊坡的部分土壤 減輕質(zhì)量 從 而降低了影響邊坡穩(wěn)定性的作用力 提高了路堤邊坡的穩(wěn)定性 最近 我國(guó)建材科學(xué)院研制 開(kāi)發(fā)了粉煤灰泡沫水泥輕質(zhì)墻板生產(chǎn)技術(shù) 并得到了應(yīng)用 在國(guó)外通常采用表觀密度約為 600 kg m3 的泡沫混凝土制成各種輕質(zhì)板材 應(yīng)用在框架結(jié)構(gòu)中作隔熱填充墻體或與薄鋼板 制成復(fù)合墻板 目前 國(guó)內(nèi)外對(duì)表觀密度小于 300 kg m3 的超輕泡沫混凝土研究甚少 而超 輕泡沫混凝土在外墻保溫系統(tǒng) 屋面保溫工程 輕質(zhì)墊層 地暖工程 空心砌塊等方面的應(yīng) 用更能發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì) 因此 應(yīng)加強(qiáng)對(duì)超輕泡沫混凝土的研究開(kāi)發(fā) 4 1 3 耐火性耐火性 泡沫混凝土以水泥為主料 砂子和碎石為輔料 屬于無(wú)機(jī)材料 不易燃燒 可以達(dá)到 A1 級(jí)防火標(biāo)準(zhǔn) 國(guó)內(nèi)外大量研究資料顯示 干表觀密度處于 500 900 kg m3 范圍內(nèi)的泡沫混凝 土 當(dāng)其抗壓強(qiáng)度為 2 5 7 5MPa 時(shí) 耐火極限可達(dá) 2 7h 抗沖擊性約為 100 次 具有良好 8 的耐火性 在建筑物上使用 可以用來(lái)替代苯板等傳統(tǒng)的易燃保溫材料 提高建筑物的防火 性能 是一種可以大力推廣的優(yōu)質(zhì)耐火材料 4 1 4 吸聲性吸聲性 由于泡沫混凝土具有大量的由表及里的多孔結(jié)構(gòu) 當(dāng)聲波傳播到泡沫混凝土?xí)r 會(huì)引起 孔隙中的空氣振動(dòng) 并與混凝土骨料發(fā)生磨擦 由于黏滯作用 使聲波轉(zhuǎn)換為熱能而消耗 從而達(dá)到吸收噪音的效果 因此 它也是一種良好的隔音材料 在建筑物的樓層和高速公路 的隔音板 地下建筑物的頂層等均可采用泡沫混凝土材料作為隔音層 目前 一些新型建筑 也采用泡沫混凝土作為墻體材料 實(shí)踐證明可以達(dá)到非常好的隔音效果 研究人員目前試圖 把泡沫混凝土作為一種降音隔聲屏障用于地鐵 隧道 影院等有較高噪音的地方 因此 開(kāi) 展泡沫混凝土聲屏材料的研究 為開(kāi)發(fā)聲學(xué)性能良好 質(zhì)量輕 易于安裝維護(hù)的公路聲屏障 吸聲材料具有重要的實(shí)用價(jià)值 4 1 5 減震性減震性 由于泡沫混凝土具有密度小 質(zhì)量輕 彈性模量低等優(yōu)良的物理力學(xué)性能 可使其在地 震載荷作用下所承受的地震力大大減小 同時(shí) 泡沫混凝土特殊的多孔結(jié)構(gòu)還可以降低地震 波的傳遞速度 使建筑結(jié)構(gòu)的自震周期加長(zhǎng) 對(duì)沖擊能量的吸收加快 具有明顯的減震效果 除此之外 泡沫混凝土還具有可泵性好 防水能力強(qiáng) 沖擊能量吸收性能好 可大量利用工 業(yè)廢渣 價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn) 以煤矸石為主要原料制備的泡沫混凝土不管在經(jīng)濟(jì)上還是環(huán)保上或者說(shuō)是技術(shù)上都具有 很大的優(yōu)越性 但是煤矸石的用量對(duì)其性能來(lái)說(shuō)卻是把雙刃劍 4 2 水泥與煤矸石比例對(duì)強(qiáng)度的影響水泥與煤矸石比例對(duì)強(qiáng)度的影響 從表三至表五種可以看出 無(wú)論是哪一組配合比的試塊 隨著齡期的增加 強(qiáng)度增加趨 勢(shì)都很明顯 另一方面 煤矸石的用量越大 強(qiáng)度下降的也更加明顯 5 表三 不同配合比水泥與煤矸石試塊的 3d 強(qiáng)度 抗彎折強(qiáng)度抗彎折強(qiáng)度 MPa MPa抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度 MPa MPa 水泥水泥 煤矸石煤矸石 配合比配合比 平均值 平均值 1 11 15 205 455 855 5033333433 9 1 21 22 753 052 852 8818191618 1 31 31 752 001 901 8810141212 1 41 41 851 751 601 7311111111 表四 不同配合比水泥與煤矸石試塊的 7d 強(qiáng)度 抗彎折強(qiáng)度抗彎折強(qiáng)度 MPa MPa抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度 MPa MPa 水泥水泥 煤矸石煤矸石 配合比配合比 平均值 平均值 1 11 15 755 756 706 0746444444 1 21 22 607 702 752 6820191718 1 31 32 202 702 752 5516161616 1 41 42 102 102 102 1013131313 表五 不同配合比水泥與煤矸石試塊的 28d 強(qiáng)度 抗彎折強(qiáng)度抗彎折強(qiáng)度 MPa MPa抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度 MPa MPa 水泥水泥 煤矸石煤矸石 配合比配合比 平均值 平均值 1 11 111 79 7010 510 6368425455 1 21 26 956 656 706 7729393936 1 31 36 605 504 705 6036292931 1 41 44 854 904 054 6026262726 4 3 EVA 對(duì)煤矸石泡沫混凝土力學(xué)性能的影響對(duì)煤矸石泡沫混凝土力學(xué)性能的影響 為研究 EVA 用量對(duì)煤矸石泡沫混凝土性能的影響 6 進(jìn)行了泡沫混凝土試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì) 其中泡沫量選取 750ml 見(jiàn)表六 表六 EVA 煤矸石泡沫混凝土配合比 水水 ml ml 編號(hào)編號(hào)水泥水泥 g g 煤矸石煤矸石 g g 漿體用 水 泡沫用 水 發(fā)泡劑發(fā)泡劑 g g 泡沫量泡沫量 ml ml 減水劑減水劑 g g 凈水料凈水料 比比 EVAEVA 參參 量量 1 1540 00540 00442 8085 002 70750 005 400 410 2 2540 00540 00442 8085 002 70750 005 400 413 00 10 3 3540 00540 00442 8085 002 70750 005 400 415 00 4 4540 00540 00442 8085 002 70750 005 400 416 00 5 5540 00540 00442 8085 002 70750 005 400 417 00 由圖 3 可知 EVA 的摻入可緩慢降低煤矸石泡沫混凝土的干密度 當(dāng) EVA 摻量為 6 時(shí) 干密度達(dá)到最低 比不摻 EVA 時(shí)降低 5 5 當(dāng) EVA 摻量為 7 時(shí) 干密度雖有所回升 但仍比 不摻 EVA 時(shí)降低 3 5 由圖 4 可見(jiàn) 在其他條件不變的情況下 隨著 EVA 摻量的增加 煤矸石泡沫混凝土 3d 28d 抗壓強(qiáng)度變化趨勢(shì)基本相同 先逐漸下降后逐步上升 摻少量 EVA 煤矸石泡沫混 凝土下降的原因可能是 EVA 乳液的加入使混凝土的密度降低 從而強(qiáng)度也有所下降 而后逐 步回升 分析原因是適量的 EVA 一方面與水泥水化產(chǎn)物融合 使其在煤矸石泡沫混凝土中形 成穩(wěn)定的空間三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 并且增加了料漿的黏性 另一方面 PVA 使料漿中的部分孔隙 壁韌性增強(qiáng) 不易破裂或形成連通孔 承受的應(yīng)力分布也較均勻 使其強(qiáng)度超過(guò)不加 EVA 時(shí) 的強(qiáng)度 尤其是當(dāng) EVA 摻量為 7 時(shí) 煤矸石泡沫混凝土的 28d 抗壓強(qiáng)度可達(dá)到 6 62MPa 比 不摻 EVA 時(shí)的強(qiáng)度提高了 35 7 由圖 5 可見(jiàn) 在其他條件不變的情況下 隨著 EVA 摻量的增加 煤矸石泡沫混凝土 3d 28d 抗折強(qiáng)度變化趨勢(shì)基本相同 雖少量的 EVA 可使煤矸石泡沫混凝土抗折強(qiáng)度有所降 低 但整體變化幅度不大 且趨于穩(wěn)定 原因與上面抗壓強(qiáng)度分析類(lèi)似 當(dāng) EVA 摻量為 7 時(shí) 煤矸石泡沫混凝土 28d 抗折強(qiáng)度達(dá)到 2 01MPa 比不摻加 EVA 時(shí)高 4 隨 EVA 摻量的增加 煤矸石泡沫混凝土的抗壓 抗折強(qiáng)度呈先降低后增加的趨勢(shì) 當(dāng) EVA 摻量為 7 時(shí) 煤矸石泡沫混凝土的 28d 抗折強(qiáng)度比不摻 EVA 時(shí)提高 4 抗壓強(qiáng)度則提高 35 7 11 4 4PVA 對(duì)泡沫混凝土孔隙形貌與孔隙率的影響對(duì)泡沫混凝土孔隙形貌與孔隙率的影響 不同 PVA 摻量的煤矸石泡沫混凝土斷面照片見(jiàn)圖 6 由圖 6 a 可見(jiàn) 未摻 PVA 時(shí) 煤矸石泡沫混凝土的氣孔分布不均勻 孔徑大小不一 圖 6 b 為 PVA 摻量 1 的煤矸石泡沫混凝土 其氣孔分布有所改善 相對(duì)未摻 PVA 的試樣 孔徑大小較好 但是小孔中仍?shī)A雜著一些大孔 圖 6 c 為 PVA 摻量 2 的煤矸石泡沫混凝土 其氣孔分布均勻 且孔徑大小基本一致 圖 6 d 為 PVA 摻量 3 的煤矸石泡沫混凝土 氣孔 分布較均勻 孔徑較小 而且出現(xiàn)部分膠結(jié)現(xiàn)象 這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因可能是 PVA 可增加煤 矸石泡沫混凝土的黏聚性 在一定程度上 降低砂漿的流動(dòng)性 有利于泡沫的穩(wěn)定 減小泡 沫上浮合并或破裂的幾率 因此 摻加適量的 PVA 使得料漿的勻質(zhì)性得到改善 流動(dòng)性適當(dāng) 且富于黏性 在凝結(jié)后可形成分布均勻的氣孔 孔徑大小一致的煤矸石泡沫混凝土 但 PVA 摻量過(guò)多時(shí) 由于料漿黏性大 流動(dòng)性變差 會(huì)造成料漿部分膠結(jié) 氣泡易破裂等現(xiàn)象 7 4 5 減水劑對(duì)抗折強(qiáng)度的影響減水劑對(duì)抗折強(qiáng)度的影響 加入減水劑 當(dāng)減水劑與水泥漿作用時(shí) 由于高效減水劑分子結(jié)構(gòu)中羧基等活性官能團(tuán) 的存在 會(huì)提高水泥漿的分散性和流動(dòng)性 在水泥漿體拌合物中摻入減水劑 在和易性相同 的情況下 可以大幅度減少攪拌用水量 并減少水化剩余水的蒸發(fā)以及泌水時(shí)留下的孔縫 細(xì)化水泥漿體的孔直徑 即降低水泥漿體的孔隙率 因此 加入減水劑量越大 其提高硬化 水泥漿體密實(shí)性的程度越大 8 12 5 煤矸石為主要原料制備的泡沫混凝土的應(yīng)用煤矸石為主要原料制備的泡沫混凝土的應(yīng)用 5 1 我國(guó)泡沫混凝土的應(yīng)用現(xiàn)狀我國(guó)泡沫混凝土的應(yīng)用現(xiàn)狀 近年來(lái) 我國(guó)越來(lái)越重視建筑節(jié)能工作 隨著與建筑節(jié)能有關(guān)政策的實(shí)施 墻體材料改 革取得了顯著的成就 節(jié)能材料倍受歡迎 泡沫混凝土以其良好的特性 已用于節(jié)能墻體材 料中 在其它方面也獲得了應(yīng)用 目前 泡沫混凝土在我國(guó)的應(yīng)用情況如下 5 1 1 泡沫混凝土砌塊泡沫混凝土砌塊 泡沫混凝土砌塊是泡沫混凝土在墻體材料中應(yīng)用量最大的一種材料 在我國(guó)南方地區(qū) 一般用密度等級(jí)為 900 1200kg m3的泡沫混凝土砌塊作為框架結(jié)構(gòu)的填充墻 主要是利用該 砌塊隔熱性能好和輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn) 尤以廣東省應(yīng)用最多 目前該省泡沫混凝土砌塊的年用 量達(dá) 60 萬(wàn)平方米 在北方 泡沫混凝土砌塊主要用作墻體保溫層 在哈爾濱建筑大學(xué)研制出 了聚苯乙烯泡沫混凝土砌塊 并用于城市樓房建設(shè) 這種砌塊是以聚苯乙烯泡沫塑料作為骨 料 水泥和粉煤灰作膠凝材料 加入少量外加劑 經(jīng)攪拌 成型和自然養(yǎng)護(hù)而成 其規(guī)格為 200 200 200mm 可用于內(nèi) 外非承重墻體材料 也可用于屋面保溫材料 它具有質(zhì)量輕 導(dǎo)熱系數(shù)小 抗凍性高 防火 生產(chǎn)簡(jiǎn)單 造價(jià)較低 施工方便等優(yōu)點(diǎn) 5 1 2 泡沫混凝土輕質(zhì)墻板泡沫混凝土輕質(zhì)墻板 目前用于建筑物分戶(hù)和分室隔墻的主要材料是 GRC 輕質(zhì)墻板 由于其原料價(jià)格較高 影 響了其推廣應(yīng)用 中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院采用 GRC 隔墻板生產(chǎn)工藝結(jié)合固體泡沫劑和泡沫 水泥的研究成果 開(kāi)發(fā)出了粉煤灰泡沫水泥輕質(zhì)墻板的生產(chǎn)技術(shù) 并得到了應(yīng)用 該產(chǎn)品生 產(chǎn)采用的原料如下 30 40 的粉煤灰 45 65 的硫鋁酸鹽水泥 0 15 的膨脹珍珠巖以及 一定體積的泡沫 與傳統(tǒng)的 GRC 輕質(zhì)墻板相比 采用泡沫混凝土生產(chǎn)技術(shù) 不但能明顯降低 產(chǎn)品的成本 而且大大改善了漿體的流動(dòng)性 使成型更為方便 5 1 3 泡沫混凝土補(bǔ)償?shù)鼗菽炷裂a(bǔ)償?shù)鼗?現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)與施工越來(lái)越重視建筑物在施工過(guò)程中的自由沉降 由于建筑物群各部分 自重的不同 在施工過(guò)程中將產(chǎn)生自由沉降差 在建筑物設(shè)計(jì)過(guò)程中要求在建筑物自重較低 13 的部分其基礎(chǔ)須填軟材料 作為補(bǔ)償?shù)鼗褂?泡沫混凝土能較好地滿(mǎn)足補(bǔ)償?shù)鼗牧系囊?求 5 2 國(guó)外泡沫混凝土的應(yīng)用現(xiàn)狀國(guó)外泡沫混凝土的應(yīng)用現(xiàn)狀 近年來(lái) 美國(guó) 英國(guó) 荷蘭 加拿大等歐美國(guó)家以及日本 韓國(guó)等亞洲國(guó)家 充分利用 泡沫混凝土的良好特性 將它在建筑工程中的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大 加快了工程進(jìn)度 提高了 工程質(zhì)量 現(xiàn)歸納如下 5 2 1 現(xiàn)澆泡沫混凝土新工藝現(xiàn)澆泡沫混凝土新工藝 日本采用蛋白質(zhì)物添加適量的陽(yáng)離子表面活性劑配成的混合發(fā)泡劑 采用現(xiàn)場(chǎng)澆注成型 的工藝 研制成功現(xiàn)澆泡沫混凝土新工藝 共所用發(fā)泡沫是在蛋白質(zhì)中摻入 0 1 5 的陽(yáng)離 子表面活性劑而配成 陽(yáng)離子表面活性劑使用季銨鹽 其制備方法有三種 一種是將水 蛋 白質(zhì)物 陽(yáng)離子表面活性劑混合 經(jīng)發(fā)泡劑機(jī)發(fā)泡 再注入水泥料漿中攪拌 制備泡沫水泥 漿 現(xiàn)澆成型 一種是將水 蛋白質(zhì)物 陽(yáng)離子表面活性劑混合 經(jīng)高速攪拌機(jī)發(fā)泡 再注 入水泥料漿中 制備發(fā)泡水泥漿 一種是按第二種方法發(fā)泡 一邊加入少量水泥 一邊高速 攪拌 制備發(fā)泡水泥漿 其中前一種制備方法較好 上述制備方法生產(chǎn)的現(xiàn)澆混凝土不僅輕 質(zhì) 高強(qiáng) 耐火 更引人注目的是不需蒸壓養(yǎng)護(hù) 現(xiàn)澆即可成型 節(jié)能效果顯著 5 2 2 用作擋土墻用作擋土墻 主要用作港口的巖墻 泡沫混凝土在岸墻后用作輕質(zhì)回填材料可降低垂直載荷 也減少 了對(duì)岸墻的側(cè)向載荷 這是因?yàn)榕菽炷潦且环N粘結(jié)性能良好的剛性體 它并不沿周邊對(duì) 岸墻施加側(cè)向壓力 沉降降低了 維修費(fèi)用隨之減少 從而節(jié)省很多開(kāi)支 泡沫混凝土也可 用來(lái)增進(jìn)路堤邊坡的穩(wěn)定性 用它取代邊坡的部分土壤 由于減輕了質(zhì)量 從而就降低了影 響邊坡穩(wěn)定性的作用力 用于減少側(cè)向壓力的泡沫混凝土的密度為 400 600kg m3 14 5 2 3 修建運(yùn)動(dòng)場(chǎng)和田徑跑道修建運(yùn)動(dòng)場(chǎng)和田徑跑道 使用排水能力強(qiáng)的可滲性泡沫混凝土作為輕質(zhì)基礎(chǔ) 上面覆以礫石或人造草皮 作為運(yùn) 動(dòng)場(chǎng)用 泡沫混凝土的密度為 800 900kg m3 此類(lèi)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)可進(jìn)行曲棍球 足球及網(wǎng)球活動(dòng) 或者在泡沫混凝土上蓋上一層 0 05m 厚的多孔瀝青層及塑料層 則可作田徑跑道用 5 2 4 作夾芯構(gòu)件作夾芯構(gòu)件 在預(yù)制鋼筋混凝土構(gòu)件時(shí)可采用泡沫混凝土作為內(nèi)芯 使其具有輕質(zhì)高強(qiáng)隔熱的良好性 能 通常采用密度為 400 600kg m3的泡沫混凝土 5 2 5 用作復(fù)合墻板用作復(fù)合墻板 用泡沫混凝土制作成各種輕質(zhì)板材 在框架結(jié)構(gòu)中用作隔熱填充墻體或與薄鋼板制成復(fù) 合墻板 泡沫混凝土的密度通常為 600kg m3 左右 5 2 6 管線(xiàn)回填管線(xiàn)回填 地下廢棄的油柜 管線(xiàn) 內(nèi)裝粗油 化學(xué)品 污水管及其它空穴容易導(dǎo)致火災(zāi)或塌方 采用泡沫混凝土回填可解決這些后患 費(fèi)用也少 泡沫混凝土采用的密度取決于管子的直徑 及地下