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本论文研究了脂肪族高效减水剂合成和轻质粒泡沫混凝土制备技术。在泡沫混凝土中掺加自制的减水剂和不同类型轻质粒,不仅解决大量堆积废料问题,制备出轻质保温材料,还对节能减排、节约资源、提高效率、保护生态环境等具有较大的技术经济效益和社会效益。
在减水剂合成方面,采用正交试验优选Ⅲ型合成工艺确定主要合成参数。通过掺加丙烯酸单体、对氨基苯磺酸钠等对水泥净浆流动度均有不同程度减小,而环己烷可以改善合成体的颜色,但同时降低水泥净浆流动度;掺焦磷酸钠和硼砂可以提高水泥砂浆抗压和抗折强度,而掺三聚磷酸钠的抗折强度减小。当掺0.35%~0.45%(固体掺量)时减水率达到15%~21%,满足混凝土外加剂的国家标准。
用茶皂素制备泡沫剂母液,并复配发泡剂和稳泡剂来改善泡沫剂的相关性能。其中DBS和HPAM的复配效果明显。自制泡沫剂的半衰期明显优于其它两种市售泡沫剂。研究了轻质粒泡沫混凝土的组成材料,确定了泡沫混凝土的最佳原料配比为:水泥∶粉煤灰=1∶(0.20~0.30)、水料比为0.35、掺水泥质量1%的C稳泡剂和1%的液态硅酸钠促凝剂。
当粒径为0~10mm的FA加气混凝土尾粒掺入可提高泡沫混凝土抗压强度,相同龄期时,干燥收缩值明显低于不掺轻集料的泡沫混凝土,掺量为50%时最为明显。但随着尾粒粒径增大,泡沫混凝土内部裂纹增多,物理力学性能降低。掺Ⅰ型FA加气混凝土尾粒掺量以体积比37.5%~50%为宜,而Ⅱ型FA加气混凝土尾粒掺量以体积比25%~37.5%为宜。砂加气混凝土尾粒性能优于FA加气砼尾粒。当砂加气混凝土尾粒掺量为37.5%时,其泡沫混凝土流动性好,密度在400~1000kg/m3范围时,其相应抗压强度在1.2~9.0MPa,密度440kg/m3时,导热系数达到0.095W/m·k,性能满足泡沫混凝土砌块的国家标准。
ESEM和X-rayCT细观分析表明,轻质粒泡沫混凝土的气孔结构对其性能有很大影响,其主要影响因素有发泡剂和稳泡剂的品种、质量和掺量等。此外浆体稠度、温度、搅拌速度和轻质粒掺加方法等对混凝土孔结构也有重要影响。
本文还探讨了轻质粒泡沫混凝土的生产工艺技术、质量控制方法和注意事项,并经行了技术经济效益分析。