大掺量粉煤灰泡沫混凝土自保温墙体材料的研究

大掺量粉煤灰泡沫混凝土自保温墙体材料的研究

苗志强关国英朱永福李大壮王琦

吉林建筑大学吉林省长春市130118

摘要：现有的外墙外保温系统防火性能差、易脱落、使用寿命较短，因此给墙体穿外衣的节能方法，从根本上并没有解决建筑墙体围护结构的节能问题。自保温砌块作为一种新型多功能墙体材料，耐久性好、防火、施工方便、综合成本低、与建筑物同寿命，因此具有广阔的推广应用前景。研究制备一种强度高、导热系数低、耐久性好的新型建筑节能自保温墙体材料，是降低建筑能耗的关键。

关键词：泡沫混凝土；粉煤灰；自保温墙体材料

前言：当前我国能源、资源的发展形式十分严峻，节能型建筑材料的开发和应用受到了广泛的重视。泡沫混凝土具有质量轻、保温隔热性能好、隔音耐火性能好、抗震性好、不易燃等特性，是一种符合环保节能，可降低能源损耗的新型建材。泡沫混凝土中含有大量细小封闭的圆形孔隙，具有良好的热工性能，因此具有良好的发展前景。粉煤灰中含有一定的空心微珠，具有潜在的火山活性，添加到水泥中可进一步提高混凝土的保温性能，并可降低泡沫混凝土制品的生产成本。通过实验讨论材料对泡沫混凝土的干表观密度，抗压强度，导热系数以及吸水率的影响。

1.试验研究

1.1试验材料

水泥：硫铝酸盐水泥，普通硅酸盐水泥熟料。

粉煤灰：采用符合国家标准要求的II级粉煤灰。

减水剂：萘系高效减水剂，减水率为20%。

水：普通自来水。

改性聚苯颗粒：由水泥、乳液、减水剂、聚苯颗粒拌和而成。

发泡剂：动物蛋白发泡剂。

聚丙烯纤维：鼎强聚丙烯纤维。

纯丙乳液：北京东方亚科力公司生产。

纤维素醚：泸州同益科技化工有限公司生产。

水玻璃：长春欣怡色彩公司生产。

CaOH：化学纯。

1.2研究内容

研究大掺量粉煤灰泡沫混凝土中粉煤灰、改性聚苯颗粒、水玻璃等组分对泡沫混凝土性能的影响，分析实验数据，通过正交设计优化确定其最佳的配方。具体内容如下：

（1）大掺量粉煤灰泡沫混凝土自保温墙体材料组成成分的选用：通过试验解决塌模、开裂、分层等现象，确定成型的主要成分。

（2）研究大掺量粉煤灰泡沫混凝土自保温墙体材料的最佳配方：通过实验数据分析研究加入不同掺量粉煤灰、聚丙烯纤维、改性聚苯颗粒等组分对泡沫混凝土性能的影响，确认最佳用量。从而使其强度、导热系数、吸水率等相关性能达到最佳。

（3）确认最佳配方后，制作大掺量粉煤灰泡沫混凝土试块，测试其性能，与现有自保温墙体材料对比。

2.性能测试及分析

2.1制备方法

将动物发泡剂和水按1：4加入到大烧杯中，用搅拌机充分发泡，静置备用；将水泥、粉煤灰、纤维等按一定比例进行拌和后，加入一定量的用乳液包裹的改性聚苯颗粒，搅拌至料浆均匀包裹住改性聚苯颗粒，然后加入之前发好的泡沫，搅拌均匀，根据标准制备边长为100mm的立方米混凝土试块，拆模后放入标准养护箱中，达到养护时间取出测其性能。

表2-1试验配方

（注：单位为g；减水剂、纤维、纤维素醚的量为胶凝材料的质量百分掺量；水玻璃、Ca（OH）2的量为粉煤灰的质量百分掺量。）

2.2实验数据与分析

表2-2试块容重

表2-3试块强度

通过数据得出以下结论：

（1）5与7对比可以看出，加入粉煤灰后试块强度降低，是因为粉煤灰的潜在活性未激发出来，只是起到骨料填充的作用。

（2）3与4对比可以看出，改性聚苯颗粒的加入可以提高抗压强度，改性聚苯颗粒均匀分布，起骨架支撑作用。

（3）6与7对比可与看出，6加入了Ca（OH）2，数据显示碱激发粉煤灰活性可以提高泡沫混凝土的强度。

（4）1与4对比看出，加入聚丙烯纤维、纤维素醚可以提高混凝土强度，另外纤维的加入可以减少混凝土的开裂，降低吸水率。

大掺量粉煤灰泡沫混凝土自保温墙体材料的导热系数是判断材料性能好坏的重要指标，低的导热系数才能起到良好的保温效果。降低导热系数也是本实验的主要内容，控制好发泡倍数、加入改性聚苯颗粒、使泡沫分布均匀等是降低导热系数的关键。在不影响其他性能的前提下，严格控制操作、组分配比，试验结果显示导热系数达到了预期要求。即600级泡沫混凝土导热系数平均值可达到0.0882W/m.K。

注：基金项目：项目号是：8570032902，项目名称是：大掺量粉煤灰泡沫混凝土自保温墙体材料的研究