基于碳酸氢钠及硫酸铝发泡剂的发泡水泥性能研究

摘要

我国现有建筑面积为400亿m2，绝大部分为高能耗建筑，且每年新建建筑近20亿m2，其中95％以上仍是高能耗建筑。庞大的建筑能耗，已经成为国民经济的巨大负担。因此建筑行业全面节能势在必行，发泡水泥以其轻质的特性应用于高层建筑的非承重墙体，大大降低了建筑能耗，同时也减小了高层建筑的荷载、提高地基的稳定性。现阶段发泡水泥常用的发泡剂又存在一些缺陷，限制了发泡水泥直接在施工现场的推广。
　　本文采用碳酸氢钠化学发泡法，通过改变水灰比、稳泡剂掺量以及养护条件制得不同特性的发泡水泥，针对其可能应用的环境，测试其表观干密度、真密度、吸水率、抗冻性、耐干湿循环性与抗硫酸盐侵蚀性，并按照截面面积的尺寸将气孔分为大中小三级，利用图像分析法测量各级气孔的数量、几何特征与分布特征，研究各因素及气孔的结构特征对发泡水泥物理性能的影响，并通过正交试验得出以下结论:
　　(1)当水灰比为0.75时，发泡水泥有最小的体积吸水率;当水灰比为0.55时，发泡水泥有最小的质量吸水率以及最好的抗冻性能、耐干湿循环性能以及耐硫酸盐侵蚀性能。
　　(2)稳泡剂掺量的改变对发泡水泥物理特性的影响有较大差异性:稳泡剂掺量为0.3％时，质量吸水率最小，耐干湿循环性最好;稳泡剂掺量为1.2％，抗冻性最强;掺量为0.9％时，抗硫酸盐侵蚀性最强。
　　(3)当养护条件为控制变量时，采用加膜加湿的养护条件使发泡水泥有最小的吸水率以及冻融质量损失率，同时发泡水泥的耐硫酸盐侵蚀性能也较好;采用加膜不加湿养护条件时，发泡水泥抗冻性及耐干湿性能最好。
　　(4)当D2为0.703mm、R为1.057时，吸水率最小;当D1为0.216mm时，冻融强度损失率与质量损失率均最小;当R2为1.036时，干湿强度系数最大;当R1为1.085时，抗压强度耐蚀系数最大。
　　(5)当n为33.778、s3为0.272时，吸水率最小;当s1为0.058、s2为0.083时，冻融质量与强度损失均最小;当s3为0.221时，干湿强度系数最大;当n1为2.71时，抗压强度耐蚀系数最大。
　　(6)通过正交试验发现水灰比对发泡水泥特性影响显著性最强，较小的水灰比有利于提高发泡水泥的抗冻性及耐蚀性。
　　本文以复合硅酸盐作为胶凝材料，以碳酸氢钠及硫酸铝作为发泡剂，通过化学发泡法成功制得发泡水泥，为现有化学发泡剂增加了一个选项。同时，研究水灰比、稳泡剂掺量、养护条件以及各因素造成的气孔特征与发泡水泥耐久性之间的影响所得到的规律具有普适性，对提高发泡水泥耐久性有一定的指导作用。

目录

声明

摘要

第1章 前言

1．1 选题依据及研究意义

1．2 发泡水泥的国内外研究现状

1．2．1 发泡水泥的国内外理论研究现状

1．2．2 国内外发泡水泥的工程应用现状

1．3 存在的问题

1．4 研究内容及技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究技术路线

2．1．1 水泥

2．1．2 发泡剂

2．1．3 稳泡剂

2．2 试验方法

2．2．1 试验设备

2．2．2 配方设计及制备工艺

2．2．3 测试标准与方法

第3章 各因素对发泡水泥物理性能的影响

3．1 各因素对发泡水泥吸水率的影响

3．1．1 水灰比对吸水率的影响

3．1．2 稳泡剂掺量对吸水率的影响

3．1．3 养护条件对吸水率的影响

3．2 各因素对发泡水泥抗冻性的影响

3．2．1 水灰比对抗冻性的影响

3．2．2 稳泡剂掺量对抗冻性的影响

3．2．3 养护条件对抗冻性的影响

3．3 各因素对发泡水泥耐干湿的影响

3．3．1 水灰比对耐千湿的影响

3．3．2 稳泡剂掺量对耐干湿的影响

3．3．3 养护条件对耐千湿的影响

3．4 各因素对发泡水泥耐盐蚀的影响

3．4．1 水灰比对耐盐蚀的影响

3．4．2 稳泡剂掺量对耐盐蚀的影响

3．4．3 养护条件对耐盐蚀的影响

3．5 本章小结

第4章 气孔特征对发泡水泥物理与耐久性影响

4．1 气孔特征对发泡水泥吸水率的影响

4．1．1 几何特征对吸水率的影响

4．1．2 级配对吸水率的影响

4．2 气孔特征对发泡水泥抗冻性的影响

4．2．1 几何特征对抗冻性的影响

4．2．2 级配对抗冻性的影响

4．3 气孔特征对发泡水泥耐干湿循环的影响

4．3．1 几何特征对耐干湿的影响

4．3．2 级配对耐干湿的影响

4．4 气孔特征对发泡水泥抗硫酸盐侵蚀的影响

4．4．1 几何特征对耐盐蚀的影响

4．4．2 级配对耐盐蚀的影响

4．5 本章小结

第5章 正交试验及对发泡水泥的综合评价

5．1 试验方案及结果

5．2 极差、方差分析

5．2．1 体积吸水率方差分析

5．2．2 干湿强度系数方差分析

5．2．3 冻融强度损失率方差分析

5．2．4 抗压强度耐腐蚀系数方差分析

5．3 本章小结

结论

致谢

参考文献