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随着建筑节能的发展,泡沫混凝土性能优势日益凸显,被广泛应用于建筑工程的维护结构保温,在其它工程领域的应用也在不断扩大。本课题针对泡沫混凝土目前普遍存在的强度较低、坍陷量大、收缩开裂等问题,在分析泡沫混凝土固泡过程和气孔形成的基础上,通过改变原材料组份,调节胶凝材料凝结时间,相对提高泡沫经时稳定性,改善泡沫混凝土气孔结构,以提高其各项性能,研制性能优异的泡沫混凝土。
通过参考相关文献并进行大量初探性试验,根据“优势互补效应”理论,以煤矸石、矿渣作为泡沫混凝土复合掺合料,选取三类化学激发剂对煤矸石、矿渣进行活性激发:强碱类激发剂(水玻璃、氢氧化钠、生石灰);碳酸盐激发剂(碳酸钠);硫酸盐激发剂(硫酸钠、石膏),制备出性能优异的煤矸石—矿渣泡沫混凝土,并对其各项性能进行了较为系统的研究。本文的主要工作和研究取得的成果有:
根据泡沫混凝土性能特点,选取料浆流动度作为煤矸石—矿渣泡沫混凝土配合比设计的主要参数;系统研究水胶比、激发剂种类对煤矸石—矿渣泡沫混凝土物理性能(干表观密度)、工作性能(凝结时间、浆体流动性、坍陷量)、力学性能(抗压抗折强度、弹性模量)、吸水性能(吸水率、吸水速率)、耐久性能(干燥收缩)和热工性能(导热系数)的影响;利用SEM分析了掺加不同激发剂的泡沫混凝土气孔结构与性能之间的关系;通过XRD、FTIR、DSC-TG、SEM等测试手段,探讨了煤矸石—矿渣泡沫混凝土的水化产物和气孔形成过程。
研究表明,水胶比、激发剂种类、气孔结构对煤矸石—矿渣泡沫混凝土各项性能均有较大影响:水胶比在一定范围内,泡沫混凝土干表观密度随着水胶比的增大而减小,凝结时间延长,抗压抗折强度降低,吸水率增大,干燥收缩增加,坍陷量也有所增大,导热系数相应减小;对于煤矸石—矿渣泡沫混凝土,各种激发剂对力强度的提高存在最佳掺量;改变胶凝材料凝结时间,能够有效解决泡沫混凝土坍陷问题;掺加不同激发剂的煤矸石-矿渣泡沫混凝土气孔结构(总孔隙率、孔径尺寸与级配、孔的形貌、空间排列状况)存在较大差异,这是泡沫混凝土产生性能差异的根本原因。
煤矸石—矿渣泡沫混凝土气孔结构差异引起的性能不同,使其工程应用性得到较大提高,可以满足工程对泡沫混凝土不同性能的需求。