轻质泡沫混凝土发泡剂的改性研究及应用

摘要

本文旨在研制一种性能优异的混凝土发泡剂，并可以将其用在轻质泡沫混凝土中。整个工作主要可分成两部分进行，第一部分是混凝土发泡剂的试验研究，第二部分则是将混凝土发泡剂应用于水泥浆体中并制备密度在300kg/m3左右的轻质泡沫混凝土，然后测定泡沫混凝土样品的性能参数。其中混凝土发泡剂的研究主要是先通过对比各类发泡剂的发泡性能确定发泡剂，然后以单一和多元的增稠稳泡物质复配对发泡剂进行改性，其中发泡剂的发泡性能主要通过发泡体积以及泡沫半衰期来评价。而泡沫混凝土的制备是通过探究水灰比、泡沫掺量、早强剂等参数寻求最佳参数比，并测定泡沫混凝土的抗压性能。 （1）确定发泡剂。通过对十二烷基硫酸钠、α-烯烃磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚硫酸钠进行试验。选择电动搅拌器搅拌速度1400r/min对不同的发泡剂进行发泡试验，结果表明十二烷基硫酸钠、α-烯烃磺酸钠等的发泡性能接近，考虑成本等原因选择十二烷基硫酸钠作为发物质。 （2）确定发泡剂的最佳实验条件。通过对十二烷基硫酸钠的发泡实验确定其发泡最佳条件为搅拌速度3000r/min、十二烷基硫酸钠最佳掺入量为0.6wt%，此时发泡剂的发泡体积为970ml、泡沫半衰期为580s。 （3）增稠剂的选择。混凝土发泡剂的增稠剂根据其作用原理可以分成两大类。一类是改变泡沫液膜内分子排列的，以十二醇、改性硅树脂聚醚乳液、氯化钠为主，另一类是增加发泡剂黏度的，有聚丙烯酰胺、羟丙基甲基纤维素、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素等。第一类增稠剂中十二醇、改性硅树脂聚醚乳液的稳泡效果最好，最佳掺入量分别为0.05wt%、0.25wt%，发泡体积分别为885ml、870ml、泡沫半衰期分别为2145s、1850s。第二类增稠剂中羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠效果较佳，最佳掺入量为0.25wt%、0.13wt%，其发泡体积分别为720ml、750ml，泡沫半衰期分别为2700s、1750s。最后将这两类的增稠剂进行复配，最终确定发泡剂组分及含量为0.6wt%的十二烷基硫酸钠+0.05wt%的十二醇+0.20wt%的聚丙烯酸钠，其发泡体积为670ml、泡沫半衰期为12070s。 （4）轻质泡沫混凝土的制备。选择矿渣硅酸盐水泥，以氯化钙为早强剂进行试验，最终确定在水灰比为0.5、早强剂掺入量为13wt%（以水泥质量计）、泡沫量为每250g水泥1.15L的条件下泡沫混凝体的性能最好，其抗压强度为0.45MPa、隔热系数为0.073W/(m·k)。

目录

声明

1 绪论

1.1 泡沫混凝土的背景及研究意义

1.2 泡沫混凝土的特性及应用

1.2.1 泡沫混凝土的的特性

1.2.2 泡沫混凝土的应用

1.3 混凝土发泡剂的研究进展

1.3.1 混凝土发泡剂的研究进展

1.3.2 化学类混凝土发泡剂

1.3.3 物理类混凝土发泡剂

1.4 本文的研究目的及内容

1.4.1 研究目的

1.4.2 研究内容

2 原材料及试验方案

2.1 试验原材料及性质

2.1.1 水泥

2.1.2 促凝剂

2.1.3 发泡剂

2.1.4 稳泡剂

2.2 实验方法

2.2.1 混凝土发泡剂的发泡方法及性能测定

2.2.2 泡沫混凝土的性能测定方法

3 混凝土发泡剂的选择

3.1 概述

3.2 实验仪器及方法

3.2.1 实验仪器

3.2.2 实验方法

3.3 发泡剂的选择

3.4 搅拌参数对发泡剂性能的影响

3.5 发泡剂最佳浓度的选择

3.6 小结

4 混凝土发泡剂的改性研究

4.1 概述

4.2 实验方法及实验仪器

4.2.1 实验仪器

4.2.2 发泡剂改性方法

4.3 单一稳泡剂对K12发泡体系的改性研究

4.3.1 改性MPS对K12发泡体系的影响

4.3.2 十二醇对K12发泡体系的影响

4.3.3 氯化钠对K12发泡体系的影响

4.3.4 羟丙基甲基纤维素对K12发泡体系的影响

4.3.5 聚丙烯酰胺对K12发泡体系的影响

4.3.6 羟乙基纤维素对K12发泡体系的影响

4.3.7 羧甲基纤维素钠对K12发泡体系的影响

4.3.8 聚丙烯酸钠对K12发泡体系的影响

4.4 多元稳泡剂对K12发泡剂的改性研究

4.4.1 羧甲基纤维素钠和十二醇的复配对 K12发泡体系的影响

4.4.2 羧甲基纤维素钠和改性硅树脂聚醚乳液复配对 K12 发泡体系的影响

4.4.3 聚丙烯酸钠和十二醇复配对K12发泡体系的影响

4.5 小结

5 轻质泡沫混凝土的制备

5.1 概述

5.2 实验仪器与方法

5.2.1 实验仪器

5.2.2 实验方法

5.3 水灰比对轻质泡沫混凝土的影响

5.4 促凝剂对轻质泡沫混凝土的影响

5.5 泡沫掺量对轻质泡沫混凝土的影响

5.6 泡沫混凝土内部气孔结构

5.7 小结

6 成本核算

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

作者简介、在校期间发表的学术论文与研究成果

致谢