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LC-01型泡沫混凝土发泡剂的指标拟定及测定

时间:2012-10-08 17:48来源:中国建筑金属结构协会 作者:admin 点击:
LC-01型泡沫混凝土发泡剂的指标拟定及测定 洛阳师范学院 李森兰 王建平王利亚 河南昌惠建筑节能工程有限公司 路长发 摘要 :LC-01型泡沫混凝土发泡剂为橘红色透明液体,无毒无异味,

LC-01型泡沫混凝土发泡剂的指标拟定及测定
洛阳师范学院 李森兰 王建平  王利亚  河南昌惠建筑节能工程有限公司 路长发       摘要:LC-01型泡沫混凝土发泡剂为橘红色透明液体,无毒无异味,20℃的黏度为232.2厘伯,发泡倍数5.3m3/kg;每公斤发泡剂可生产含40%粉煤灰的5级泡沫混凝土4.0m3以上,24 h后以拇指用力按压对其无损伤,28天其抗压强度为2.0~2.2MPa;长期贮存,不但性能不降低,还会稍有提高。该发泡剂的原料易得、价格一般,生产过程中无任何三废排放,因而具有很好的市场开发潜力。
    关键词:泡沫混凝土 发泡剂 评价指标 测定方法
   
引言
    泡沫混凝土所用的发泡剂,最早是松香皂,由于其发泡倍数不高,人们又用添加高效表面活性剂如十二烷基苯磺酸钠等的方法对其进行改性,但改来改去,普遍存在与水泥、粉煤灰浆料结合不好,即存在“起灰”问题。当前,人们公认的最好的第三代泡沫混凝土发泡剂(以下简称发泡剂),即动植物蛋白水解液与水泥、粉煤灰具有良好的结合性,但其存在两个缺陷,一是发泡倍数不高,二是容易变质失效。因此,人们不得不着手开发第四代发泡剂,即复合型发泡剂[1-6]。
    泡沫混凝土发泡剂的性能,包括发泡倍数及其发泡后所形成的泡沫与水泥、粉煤灰等浆料混合后的稳定性、结合性,是决定泡沫混凝土强度、隔热、隔声、是否开裂等性能的关键因素。就当前市场流行的、使用效果较好的发泡剂而言,有的与水泥浆料结合较好,但发泡倍数不高;有的发泡倍数挺高,但每公斤制备的轻质泡沫混凝土数量与其发泡体积相差较远,且最终泡沫混凝土的强度较低;有的只适用于纯水泥发泡,一旦参入40%的粉煤灰,将出现“塌模”现象。笔者认为,人们所以至今未找到比较理想的发泡剂,这与目前流行的“评判发泡剂质量优劣的标准仍停留在发泡倍数、泌水性及泡沫单独存在时的稳定时间长短上”有重要关系[7]。实验事实已经证明,泡沫单独存在时,其半衰期即使可达数天,但不能保证它接触水泥、粉煤灰浆料时不大量破泡,也不能保证它不影响混凝土的凝结。此外,当前人们对发泡剂研究还存在另一个误区,那就是仅在常规的表面活性剂和稳泡剂圈中打转转,而没有考虑水泥、粉煤灰浆料的化学特性,研究时仅把重点放在寻求起泡性能好的表面活性剂和能与之配伍并使泡沫表面黏度增加的稳泡剂上。其结果是泡沫表面黏度小,发泡倍数高,但接触水泥、粉煤灰浆料时破泡严重,而破泡后的表面活性剂吸附在水泥、粉煤灰颗粒表面,又严重影响水泥的凝结;泡沫表面黏度大,接触水泥、粉煤灰浆料时虽然很少破泡,但发泡倍数显著降低,单位质量发泡剂的泡沫混凝土产量降低。总之,对泡沫混凝土发泡剂不合理的评判标准以及不正确的思路,致使大家,当然也包括笔者浪费了不少精力。为此,我们探讨了一套发泡剂的检测指标,并对我们研发的LC-01型泡沫混凝土发泡剂进行了测定。
   
1.发泡剂的评价指标
    1.发泡倍数:运用规定的发泡设备,按最佳比例稀释求得的单位质量的发泡剂原液所生成的泡沫体积,其单位为m3/kg或mL/g。
    2.泌水性:在发泡设备一定的情况下,规定时间、规定体积的泡沫泌水的质量数,其单位为g·L-1·h-1。
    3.泡沫稳定性:其泡沫在500kg/m3混凝土浆料终凝后保留的高度百分数,即
    (1)
    4.使用效率:在规定发泡设备上、以最佳稀释倍数稀释发泡,每公斤发泡剂能制备500kg/m3泡沫混凝土的体积,其单位为m3/kg。
    5.黏度。黏度是所有液体的一项重要特性。发泡剂的黏度太大,如用骨胶改性的松香皂发泡剂,使用时就必须用热水并强力搅拌才能溶解,施工很不方便。因此将黏度作为发泡剂的一个指标是比较合理的。
    6.与水泥、粉煤灰等浆料的结合性能:用某发泡剂所制作的500kg/m3泡沫混凝土样块(32.5#纯水泥)7天(或28天)的抗压强度,即为该发泡剂与水泥、粉煤灰等浆料的结合性。
    7.保质期:发泡剂的各项数量指标均能保持在制成时的90%及其以上时的时间。
    8.外观、气味。对于发泡剂而言,外观虽然不一定能决定发泡剂的质量,但总算发泡剂的一个最易于分辨的特征。一般而言,均匀透明的外观表明该种发泡剂的水溶性一般也是比较好的。气味,直接作用于生产者、施工者以及建设方用户的感官,不应有令人不愉快的气味。
    9.毒、副作用:发泡剂不应含有对人体和环境有毒、副作用的物质。
   
2.LC-01型发泡剂的指标测定
    2.1发泡倍数的测定
    为了正确地测定发泡剂的发泡倍数(n),我们自制了一个泡沫混凝土发泡剂发泡实验仪。使用时,先准确称取1g左右的发泡剂原液(W),将其按一定比例(比如1:60)稀释后加入到贮液管(带有刻度)中。启动吹气泵,打开吹气活塞,调节加液活塞,使发泡管产生的泡沫柱刚好能够连续即可。待系统稳定运行后,记录发泡剂稀释液的刻度(k1),并用一个量过齐口容积的若干个1000mL烧杯接新生成的泡沫,并且每一个都要齐口,且通过不断用扁铲抹平保证烧杯中没有“空洞”,设其体积为V。当计划的最后一个烧杯泡沫齐口满杯后,再次记录发泡剂稀释液的刻度(k2),则
                           
                                                               (2)

    表面上看,(2)式中的n似乎没有量纲,其实不然。若V的单位为mL,W的单位为g,60为稀释倍数,则n的单位应为L/g,当然也可以换算成m3/kg,其数值不变。
    2.2泌水性的测定
    在进行发泡倍数测定期间,当容积为V的某一杯盛满泡沫后,立即记录此时的时间,1个小时后,用移液管吸出该烧杯底部泡沫泌出的液体,将其转移到已经去皮的容器中准确称重(W),则该发泡剂的泡沫泌水性(M)可用下式计算
                                                              (3)
    (3)式中,W的单位为g;V的单位为L,t的单位为小时,则M的单位为g/(L·h)。
    2.3稳定性的测定
    根据正方形模具(70.7×70.7×70.7)的容积为353cm3,称取200g纯水泥,加入具有400mL刻度的800mL容器中,加入120g自来水,用披灰刀将其搅拌成均匀的水泥浆。加入某发泡剂的泡沫并不断搅拌,当泡沫浆料达到400mL刻度时停止加泡沫,并继续搅拌使浆料均匀后,立即倒入已经准备好的模具中,捣实并刮平。5h后,量取该模具的泡沫混凝土表面中心降低的高度h,则该发泡剂泡沫的稳定性由(1)式可得
            (4)
    其中H的单位为mm。
    若用粉煤灰代替40%的水泥,则稳定性可用下式表示
   (4’)
    如果5h后模具中的泡沫混凝土不仅中间凹陷,而且表面四边均脱离模具,则应认为该发泡剂的泡沫稳定性太差,或曰出现了“塌模”。
    2.4使用效率的测定
    先准确称取3~10g(根据发泡剂的发泡倍数确定)的发泡剂原液(W),将其按一定比例(比如1:60)稀释后加入到贮液管,进行发泡。当发泡剂稀释液消耗20~40mL后,记录贮液管中的液面刻度k1,换一个容器收集泡沫(或直接将泡沫导入2.3节所述的水泥浆料中),制作5级泡沫混凝土样块。当泡沫混凝土的初始体积≥5L后,再次记录贮液管中的液面刻度k2,。5h后测量该泡沫混凝土的体积V,则该发泡剂的使用效率可用下式表示
                  (5)
    比较(2)和(5)式,它们的形式完全相同,但V的定义不同,前者是泡沫的体积,而后者是泡沫混凝土的体积。
    若用粉煤灰代替40%的水泥,则使用效率可用下式表示
                (5’)
    2.5黏度的测定
    测定发泡剂的黏度,用商品粘度计测量,可按其所明书进行操作。
    2.6与水泥、粉煤灰等浆料的结合性测定
发泡剂与水泥浆料的结合性能测定,可使用被测发泡剂发泡、32.5#水泥制作5级泡沫混凝土样块两组,每组3块,分别在7天、28天测其抗压强度,即得该发泡剂与水泥、粉煤灰浆料的结合性指标值。可用如下方法表示
  (6)
    若用粉煤灰代替40%的水泥,则发泡剂与水泥、粉 煤灰浆料的结合性能可用下式表示
 (6’)
    2.7保质期的测定
    测定发泡剂的保质期,首先应观其颜色、气味变化,其次再分析一下发泡剂的哪个组分最不稳定,比如可能水解或与其他组分、或与其可能接触的环境物质发生反应。由此决定室温下,应多长时间对其各项指标进行一次测定,当其数量指标有一个降低到原始数值的90%以下时,可认为该发泡剂的保质期已经终结。
    2.8外观、气味及毒副作用的测定
    外观分颜色和透明度,可以通过与标准物比较得到。气味,可通过人的嗅觉进行粗略辨别。毒性、副作用则必须抱着对人民群众负责的态度,向国家质量检测部门提供必要的参考信息,对发泡剂进行相关的有害物质检测,其含量应符合国家规定标准。
    LC-01型泡沫混凝土发泡剂为橘红色透明液体,无毒无异味,长期贮存,不但性能不降低,还会稍有提高。用其制备的含粉煤灰40%的5级泡沫混凝土,24 h后以拇指用力按压对其无损伤。其他数量指标如表1所示。
    表1 LC-01型泡沫混凝土发泡剂的数量指标测定值

    *截至本文成稿,本发泡剂已经在室温存放207天,4次测定结果表明,发泡倍数、泡沫稳定性、使用效率以及与水泥、粉煤灰的结合性均稍有提高。估计原因在于发泡剂各组分均为稳定物质,放置时间越长,体系越均匀、分子排列越整齐,这对上述几项指标提高均有利。
   
3.结语
    科学地制定泡沫混凝土发泡剂的指标体系,研究简便实用的测定方法对泡沫混凝土发泡剂的研究以及泡沫混凝土的推广应用都具有十分重要的意义。本文根据作者的工作实践,通过研制LC-01型泡沫混凝土发泡剂,发现了一些现行发泡剂评判指标的缺陷,从而提出了一套新的检测指标体系。运用这套检测指标,对LC-01型泡沫混凝土发泡剂进行了测定,结果表明该发泡剂性能比较优越,具有较好的应用开发价值。同时它也为我们开发更好的发泡剂提供了新的思路。
  
  参考文献
   
[1]石行波,霍冀川,等.猪蹄角粉制备蛋白质类混凝土发泡剂及性能研究[J].新型建筑材料,2008,(7):74-76.
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    [3]孙成才,霍冀川,等.混凝土发泡剂的复配研究[J].宁夏工程技术,2007,6(2):127-132.
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    [5]李青,李玉平,等.掺加稳泡剂HPMC对泡沫混凝土性能的影响[J].新型墙材,2008,(9):33-35.
    [6]高波,王群力,周孝德.混凝土发泡剂及泡沫稳定性的研究[J].粉煤灰综合利用,2004,(1):13-16.
    [7]张巨松,扬合,曾尤.国内外混凝土发泡剂及发泡技术分析[J].低温建筑技术,2001,(4):66-67.

(责任编辑:admin)
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