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碱矿渣泡沫混凝土的制备与性能研究

黄玉琴  
【摘要】:泡沫混凝土是一种通过物理或化学发泡在浆体中引入大量微小封闭气孔形成的轻质材料,由于轻质、隔热保温、流动性好、环保等优点,被广泛应用于建筑工程领域。为了提高泡沫混凝土的强度和比强度,实现轻质高强,并在保证强度的条件下降低导热系数,提升拓展其应用。碱矿渣胶凝材料是一种新型胶凝材料,具有凝结硬化快、早强、高强、容易获取等特点,符合新型建材的发展理念。本文采用物理发泡的方法,以碱矿渣作为胶凝材料制备泡沫混凝土,对强度和导热系数进行耦合优化。首先对碱矿渣泡沫混凝土的制备进行研究;然后研究水胶比、泡沫掺量对碱矿渣泡沫混凝土的性能影响;最后通过水化热、XRD、热重分析、SEM等测试对普通硅酸盐水泥泡沫混凝土和碱矿渣泡沫混凝土的性能进行对比分析。得到以下结论:(1)对矿渣进行物理激发、碱激发和热激发,优化激发方式,提高基体强度。研究发现:矿渣细度越细,力学性能越好;水玻璃掺量分别为2%、3%、4%、5%,模数分别为0.8、1.0、1.2、1.4时,研究模数和掺量对碱矿渣泡沫混凝土强度的影响,最佳碱当量4%,最佳模数1.0;高温养护对力学性能不利;拌合水温度为30℃,力学性能最好。(2)改变水胶比,提高泡沫混凝土的孔壁强度,同时探讨热工性能、变形性能、抗冻性能、孔结构变化规律。研究发现:随着水胶比增大,抗压强度和比强度先增大后减小,水胶比0.43时28d强度最大达2.16MPa;干燥收缩值逐渐增大;导热系数先增大后减小,水胶比0.43时热工性能最差;抗冻性能先变差后变好;孔隙率和平均孔径先减小后增大。(3)改变泡沫掺量,降低泡沫混凝土的导热系数,同时探讨力学性能、变形性能、抗冻性能、孔结构变化规律。研究发现:随着泡沫掺量增大,抗压强度、导热系数逐渐降低;干燥收缩值逐渐增大;抗冻性能逐渐变差;对不同泡沫掺量下的密度、抗压强度、导热系数与孔隙率、平均孔径进行数学拟合,相关性较好。(4)在相同设计密度条件下,碱矿渣泡沫混凝土的力学性能、热工性能优于普通硅酸盐水泥泡沫混凝土,但是干燥收缩较大。碱矿渣胶凝材料的水化放热总量低;碱矿渣泡沫混凝土的水化产物中有大量C-S-H凝胶,未检测到Ca(OH)_2晶体,缺乏结晶态物质来限制收缩;碱矿渣水化产物的微观形貌结构比水泥水化产物结构更紧致,使试块具有较高的强度。


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