低密度堿礦渣發(fā)泡混凝土的制備及基本力學(xué)性能

李建林，張智強(qiáng)，余林文

(1.重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，重慶 400045;2.招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司，重慶 400067)

0 引 言

發(fā)泡混凝土是一種將氣泡引入到膠凝材料漿體內(nèi)部的輕質(zhì)多孔材料。傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥發(fā)泡混凝土性能穩(wěn)定，且材料來源多，但能耗高、不環(huán)保的問題顯著。堿礦渣膠凝材料是一類新型的高性能綠色建筑材料，具有強(qiáng)度高、早期硬化快、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)，用其制備發(fā)泡混凝土可以克服通用硅酸鹽水泥制備發(fā)泡混凝土?xí)r硬化慢、強(qiáng)度低以及能耗高等缺陷[1-3]。但是，堿礦渣發(fā)泡混凝土也存在發(fā)泡過程不穩(wěn)定以及低密度試件抗壓強(qiáng)度低等不足[4-5]。

為解決上述問題，學(xué)者們從不同方面展開了研究。Samson等[6]在研究堿活化發(fā)泡混凝土?xí)r采用H2O2作為發(fā)泡劑，發(fā)現(xiàn)添加適量的表面活性劑可以使?jié){料內(nèi)的氣泡在漿料形成強(qiáng)度之前不破裂，不聚合，有利于最終形成均勻的孔結(jié)構(gòu)。He等[7]研究了α-烯烴磺酸鈉(AOS)、十二烷基硫酸鈉(K12)、醇醚硫酸鈉(AES)三種發(fā)泡劑的發(fā)泡性能和制備的發(fā)泡混凝土的物理性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)用AOS發(fā)泡劑制備的堿礦渣發(fā)泡混凝土的性能最好。楊保先等[8]采用正交試驗(yàn)研究了礦渣摻量系數(shù)、溶膠比、堿當(dāng)量三種因素對(duì)發(fā)泡混凝土性能的影響水平，并通過試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整配合比，使制備出的堿礦渣發(fā)泡混凝土的性能達(dá)到最優(yōu)。Hajimohammadi等[9]采用了三種不同的混合配方，研究堿反應(yīng)對(duì)最終無機(jī)泡沫孔徑分布、孔分布均勻性、密度的影響，調(diào)整配合比提升了堿激發(fā)發(fā)泡混凝土的性能。嵇鷹等[10]通過摻入粉煤灰和水泥對(duì)堿激發(fā)基體強(qiáng)度進(jìn)行改善，同時(shí)也優(yōu)化了孔結(jié)構(gòu)，得到了發(fā)泡混凝土強(qiáng)度優(yōu)化的最佳方案。陶新明[11]研究發(fā)現(xiàn)在礦渣發(fā)泡混凝土漿料中添加一定摻量的膨脹珍珠巖或?；⒅?，可以改善其內(nèi)部微孔結(jié)構(gòu)，從而改善發(fā)泡混凝土的導(dǎo)熱性能及抗壓強(qiáng)度。

發(fā)泡混凝土的密度越低，質(zhì)量越輕，隔熱性能也越好，但是低密度也會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度下降，制備成型的難度更大，密度低于300 kg/m3的發(fā)泡混凝土即為低密度發(fā)泡混凝土。文獻(xiàn)中報(bào)道中對(duì)于干密度大于300 kg/m3堿礦渣發(fā)泡混凝土的研究較多，且大都是通過改變配合比來改善性能，而關(guān)于密度低于250 kg/m3的低密度堿礦渣發(fā)泡混凝土的研究報(bào)道很少。本文以化學(xué)發(fā)泡的方式制備堿礦渣發(fā)泡混凝土，試驗(yàn)了不同溫度條件以及不同催化劑摻量下堿礦渣發(fā)泡混凝土的成型效果，找到了合適的成型條件，制備了密度低于250 kg/m3且內(nèi)部結(jié)構(gòu)良好的堿礦渣發(fā)泡混凝土，最后研究了穩(wěn)泡劑對(duì)低密度堿礦渣發(fā)泡混凝土力學(xué)性能的影響。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 原材料

礦渣粉：產(chǎn)自重慶鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，化學(xué)成分見表1，物理性能見表2。

表1 礦渣的主要化學(xué)成分Table 1 Main chemical composition of slag

表2 礦渣的物理性能Table 2 Physical properties of slag

激發(fā)劑：水玻璃-NaOH混合溶液。NaOH，分析純，成都市科隆化學(xué)品有限公司生產(chǎn)；水玻璃，工業(yè)純，重慶明宏化工材料有限公司生產(chǎn)，主要化學(xué)成分見表3。試驗(yàn)前，用NaOH將水玻璃溶液的模數(shù)調(diào)至1.4。

表3 水玻璃的主要化學(xué)成分Table 3 Main chemical composition of water glass

發(fā)泡劑：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的雙氧水，市售。

穩(wěn)泡劑：茶皂素，工業(yè)級(jí)，陜西承乾生物科技有限公司生產(chǎn)；植物蛋白，工業(yè)級(jí)，市售；硬脂酸鈣，工業(yè)級(jí)，廣盈新材料(廣州)有限公司生產(chǎn)。

催化劑：二氧化錳，分析純，成都市科隆化學(xué)品有限公司生產(chǎn)。

1.2 溶液表面張力測試方法

溶液的表面張力測試采用MC-1021型表面張力儀，使用吊環(huán)法測定樣品溶液的表面張力值，每組樣品測試三次取平均值，測試在環(huán)境溫度為20 ℃的條件下進(jìn)行。

1.3 溶液包裹氣體能力的評(píng)價(jià)方法

首先將配制好的水玻璃溶液中倒入帶容量刻度的容器中，再加入穩(wěn)泡劑，之后將發(fā)泡桶放置在磁力攪拌器上以500 r/min的轉(zhuǎn)速攪拌60 s，最后加入雙氧水等待發(fā)泡。常溫下直接將雙氧水加入到水玻璃溶液中雙氧水分解太慢會(huì)導(dǎo)致無法有效生成氣泡，故而加入了以雙氧水質(zhì)量為計(jì)量的1%的催化劑加快氣體產(chǎn)生。當(dāng)發(fā)泡到最高點(diǎn)時(shí)記錄發(fā)泡體積，記錄氣泡量衰減一半時(shí)的時(shí)間，用于評(píng)價(jià)溶液包裹氣體的能力。

1.4 漿體發(fā)泡過程研究方法

稱量200 g礦渣粉倒入攪拌鍋中，打開水泥膠砂攪拌機(jī)慢攪模式，將加熱到設(shè)定溫度的激發(fā)劑溶液、穩(wěn)泡劑和催化劑倒入攪拌鍋快攪60 s，加入雙氧水發(fā)泡劑持續(xù)快攪15 s，將攪拌鍋中的漿料倒入發(fā)泡桶并開始計(jì)時(shí)，記錄其在不同時(shí)刻的發(fā)泡體積。

1.5 試件制備方法

將稱量好的礦渣、激發(fā)劑、催化劑以及穩(wěn)泡劑在水泥膠砂攪拌機(jī)中持續(xù)高速攪拌60 s，之后將發(fā)泡劑加入攪拌鍋中繼續(xù)保持高速攪拌15 s，最后澆筑在尺寸為100 mm×100 mm×100 mm的三連模中靜停發(fā)泡并于3 d后脫模，隨后移至標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。制備試件的配合比如表4所示。

表4 堿礦渣發(fā)泡混凝土成型試件配合比Table 4 Mix proportion of alkali activated slag foamed concrete samples

1.6 性能測試方法

28 d抗壓強(qiáng)度：依照標(biāo)準(zhǔn)《無機(jī)硬質(zhì)絕熱制品試驗(yàn)方法》(GB/T 5486—2008)對(duì)各組試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試，試件尺寸為100 mm×100 mm×30 mm，每組取三個(gè)試塊測試結(jié)果的平均值。

干密度：將抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)束后收集到的堿礦渣發(fā)泡混凝土碎渣進(jìn)行烘干處理，烘干溫度條件及密度計(jì)算公式參照標(biāo)準(zhǔn)《無機(jī)硬質(zhì)絕熱制品試驗(yàn)方法》(GB/T 5486—2008)。

1.7 孔結(jié)構(gòu)測試方法

采用上海韌悅電子科技有限公司的RY605 CCD工業(yè)顯微鏡拍攝發(fā)泡混凝土斷面，然后應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖像處理軟件(Image-Pro Plus 6.0)測量孔結(jié)構(gòu)參數(shù)[12]。

2 結(jié)果與討論

2.1 水玻璃溶液包裹氣體能力評(píng)價(jià)

對(duì)化學(xué)發(fā)泡法來說，溶液包裹氣體的能力對(duì)發(fā)泡混凝土制品的性能有重要影響[13]。表面張力是影響溶液包裹氣體能力的重要因素，分別采用茶皂素、植物蛋白和硬脂酸鈣三種穩(wěn)泡劑，測試得到各組水玻璃溶液的表面張力值，如圖1所示。

圖1 穩(wěn)泡劑摻量與溶液表面張力的關(guān)系Fig.1 Relationship between dosage of foam stabilizer and surface tension of solution

由圖1可得，隨著穩(wěn)泡劑摻量的增多，水玻璃溶液的表面張力隨之下降，當(dāng)摻量達(dá)到一定值后趨于穩(wěn)定。測試結(jié)果顯示，加入茶皂素、植物蛋白和硬脂酸鈣的激發(fā)劑溶液表面張力最低值分別為53 mN/m、36 mN/m和43 mN/m，且溶液表面張力降至最低值所需穩(wěn)泡劑摻入量的順序依次是植物蛋白>茶皂素>硬脂酸鈣，這兩點(diǎn)均反映了穩(wěn)泡劑表面活性的差異。

溶液包裹氣體的能力通過發(fā)泡倍數(shù)以及半消泡時(shí)間來評(píng)價(jià)[14]。摻入穩(wěn)泡劑的水玻璃溶液加入雙氧水發(fā)泡之后氣泡性能的結(jié)果如表5所示。

表5 摻不同穩(wěn)泡劑發(fā)起的氣泡性能Table 5 Foam performance initiated with different foam stabilizers

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)摻入同種穩(wěn)泡劑時(shí)，起泡量隨著穩(wěn)泡劑摻量的增多而增大，對(duì)應(yīng)表面張力值可得，泡沫的發(fā)起量隨著表面張力的降低而增多。雖然硬脂酸鈣使水玻璃溶液的表面張力降低明顯，但以硬脂酸鈣作穩(wěn)泡劑的溶液起泡能力最弱。當(dāng)發(fā)泡量相近時(shí)，摻入茶皂素的溶液的表面張力要高于摻入植物蛋白的溶液的表面張力，這說明溶液的表面張力可以影響起泡，但并不是主導(dǎo)起泡性能的決定性因素，起泡能力還與穩(wěn)泡劑的種類有關(guān)。茶皂素屬于非離子型表面活性劑，內(nèi)部由親水基團(tuán)和疏水基團(tuán)組成，兩種基團(tuán)均有很好的表面活性，所以茶皂素有著很好的起泡性能，且茶皂素對(duì)溶液的酸堿度適應(yīng)性廣，在pH值4到10的范圍內(nèi)，茶皂素的起泡能力變化很小[15-16]。

根據(jù)氣泡的半衰期可以評(píng)價(jià)氣泡的穩(wěn)定性，半衰期越長表明氣泡越穩(wěn)定。由表5可以看到，植物蛋白的摻量在0.002%～0.010%時(shí)氣泡穩(wěn)定性比較低，摻量在0.010%～0.060%時(shí)氣泡的穩(wěn)定性迅速提升。加入硬脂酸鈣的溶液由于起泡量太少，其半消泡時(shí)間無法準(zhǔn)確測定。在比較氣泡穩(wěn)定性時(shí)也能發(fā)現(xiàn)，表面張力更低的溶液發(fā)起的氣泡穩(wěn)定性越好，可得氣泡的穩(wěn)定性與溶液的表面張力密切相關(guān)。有研究[17]表明植物蛋白主要依靠水解蛋白起泡，并且水解蛋白的分子量比較大，溶液也更為黏稠，制備的泡沫泡壁的液相黏度較大，液體遷移相對(duì)困難。此外，蛋白質(zhì)分子之間還可通過羥基、羧基、氨基等基團(tuán)形成氫鍵，強(qiáng)烈的氫鍵作用可形成保護(hù)膜，使泡沫液膜的強(qiáng)度增加，促進(jìn)泡沫的形成與穩(wěn)定[18-19]。因此蛋白質(zhì)類表面活性劑制備的氣泡表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。

2.2 溫度和催化劑對(duì)制備堿礦渣發(fā)泡混凝土的影響

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將雙氧水加入到摻有0.060%植物蛋白的水玻璃溶液中后，在室溫條件以及未摻催化劑的情況下幾乎無法產(chǎn)生氣泡。圖2為用植物蛋白作為穩(wěn)泡劑，在常溫且未摻催化劑的條件下制得堿礦渣發(fā)泡混凝土的密度與穩(wěn)泡劑摻量之間的關(guān)系。

由圖2可得，在沒有外界條件促進(jìn)雙氧水分解的情況下，隨著穩(wěn)泡劑摻量的增多，堿礦渣發(fā)泡混凝土的密度并沒有明顯下降。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因?yàn)椋涸诔貤l件下雙氧水的分解太慢而漿料凝結(jié)過快，漿體無法發(fā)起而導(dǎo)致制得的發(fā)泡混凝土密度大。

圖2 雙氧水無促進(jìn)分解條件下穩(wěn)泡劑摻量與發(fā)泡混凝土密度的關(guān)系Fig.2 Relationship between dosage of foam stabilizer and density of foamed concrete under the condition of hydrogen peroxide without promote decomposition

有研究者[20]發(fā)現(xiàn)溶液起始溫度對(duì)制備發(fā)泡混凝土有重要影響，發(fā)泡體積會(huì)隨著溫度的升高而增大。本文研究了水玻璃溶液溫度改變對(duì)發(fā)泡混凝土發(fā)起過程的影響，記錄漿體在發(fā)泡桶中的發(fā)起高度h隨時(shí)間t的變化，結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同水玻璃溶液起始溫度下發(fā)泡混凝土的發(fā)泡體積變化過程Fig.3 Foaming volume change process of foamed concrete at different initial temperatures of water glass solution

從圖3可以看到，漿體的發(fā)起速率隨著溶液溫度的升高而增大，說明雙氧水的分解加快。當(dāng)水玻璃溶液的初始溫度為35 ℃時(shí)，漿體最終的發(fā)泡體積最大；當(dāng)溶液的初始溫度達(dá)到40 ℃時(shí)，漿體的發(fā)泡體積出現(xiàn)降低；當(dāng)溶液的初始溫度達(dá)到45 ℃時(shí)，漿體發(fā)泡體積進(jìn)一步降低且表面出現(xiàn)比較大的裂紋。這是由于溫度升高后，在加快雙氧水分解的同時(shí)也會(huì)加快漿體的凝結(jié)，漿體凝結(jié)過快使流動(dòng)度降低，失去了連續(xù)變形的能力，此時(shí)漿體中的雙氧水還未分解完畢，所以之后漿體繼續(xù)膨脹將出現(xiàn)裂紋，漿體過快凝結(jié)硬化約束了漿體繼續(xù)膨脹，也限制了其發(fā)泡高度。圖4是上述試驗(yàn)中發(fā)起漿體的密度隨水玻璃溶液溫度的變化情況，可以看到隨著水玻璃溶液初始溫度的升高，發(fā)泡混凝土的密度呈先減小后增大的趨勢，且最低密度約為455 kg/m3。

圖4 水玻璃溶液起始溫度與發(fā)泡混凝土密度的關(guān)系Fig.4 Relationship between initial temperature of water glass solution and density of foamed concrete

有研究者[21-22]對(duì)比了不同催化劑對(duì)雙氧水分解的催化效果，研究發(fā)現(xiàn)摻入適量二氧化錳能夠制備超低密度的發(fā)泡混凝土，若過量摻入會(huì)使發(fā)泡混凝土的力學(xué)性能出現(xiàn)顯著下降。圖5為不同摻量的二氧化錳對(duì)發(fā)泡混凝土發(fā)起過程的影響。

圖5 不同催化劑摻量下發(fā)泡混凝土的發(fā)泡體積變化過程Fig.5 Foaming volume change process of foamed concrete with different catalyst dosages

從圖5可以看到，摻入二氧化錳后漿體的發(fā)泡速度進(jìn)一步加快，二氧化錳摻入量為2.0%時(shí)漿體發(fā)泡高度最高，若再增加二氧化錳的摻量則會(huì)使發(fā)泡混凝土出現(xiàn)較明顯的塌模。從圖6所示的密度變化趨勢可以看到，摻入一定量的二氧化錳可以進(jìn)一步降低堿礦渣發(fā)泡混凝土的密度，且在摻入量為2.0%時(shí)能使密度達(dá)到最低值。

圖6 催化劑摻量與發(fā)泡混凝土密度的關(guān)系Fig.6 Relationship between dosage of catalyst and density of foamed concrete

圖7所示的是摻入2.0%的二氧化錳，但沒有提高水玻璃溶液初始溫度制備的堿礦渣發(fā)泡混凝土內(nèi)部的照片。

圖7 水玻璃溶液為常溫時(shí)制備的試件內(nèi)部照片F(xiàn)ig.7 Interior image of sample created with water glass solution at room temperature

從圖7中看到摻入催化劑后制備的試件內(nèi)部呈粉化狀態(tài)，不能觀察到完整的孔結(jié)構(gòu)。通過分析推測，漿體內(nèi)部粉化的原因可能是漿體內(nèi)部的溫度太低導(dǎo)致凝結(jié)過慢，在內(nèi)部的氣泡液膜破裂時(shí)，氣泡壁上吸附的膠凝材料仍未形成足夠的強(qiáng)度來支撐原有的形態(tài)，所以試件內(nèi)部的氣孔壁也隨之破壞而使內(nèi)部粉化。

為了試驗(yàn)將水玻璃溶液初始溫度提升后制備的試件內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)是否完好，根據(jù)之前的研究選擇將水玻璃溶液初始溫度設(shè)置為35 ℃進(jìn)行制備，之后再與常溫水玻璃溶液制備的試件做比較，結(jié)果如圖8所示。

從圖8中可以看到，水玻璃溶液初始溫度提升到35 ℃時(shí)制備的試件拆模后內(nèi)部保留完好，沒有粉化，側(cè)面的孔結(jié)構(gòu)也清晰可見，與水玻璃溶液為常溫時(shí)制備的現(xiàn)象截然不同，這表明水玻璃溶液溫度提升后改善了試件內(nèi)部粉化的現(xiàn)象。通過摻入適量催化劑以及適當(dāng)提升水玻璃溶液初始溫度的方法可以成功制備得到密度達(dá)標(biāo)且內(nèi)部結(jié)構(gòu)完整的堿礦渣發(fā)泡混凝土。

圖8 水玻璃溶液為常溫和35 ℃時(shí)制備的試件內(nèi)部照片F(xiàn)ig.8 Interior images of samples created with water glass solution at room temperature and 35 ℃

2.3 不同密度下堿礦渣發(fā)泡混凝土的性能

以低密度和漿體內(nèi)部結(jié)構(gòu)作為標(biāo)準(zhǔn)選擇最佳的制備條件，激發(fā)劑溶液溫度為35 ℃以及二氧化錳摻量為2.0%時(shí)制備的堿礦渣發(fā)泡混凝土效果最好。研究了穩(wěn)泡劑的種類和摻量對(duì)堿礦渣發(fā)泡混凝土性能的影響，成型試驗(yàn)的配合比如表4所示，圖9為堿礦渣發(fā)泡混凝土的干密度隨著穩(wěn)泡劑摻量的變化。

圖9 穩(wěn)泡劑摻量與發(fā)泡混凝土密度的關(guān)系Fig.9 Relationship between dosage of foam stabilizer and density of foamed concrete

由圖9可得，堿礦渣發(fā)泡混凝土的干密度隨著穩(wěn)泡劑摻量的增多而降低，這與增加穩(wěn)泡劑發(fā)泡量隨之增大的規(guī)律吻合。摻入植物蛋白和茶皂素均可以將發(fā)泡混凝土的最低密度降低到300 kg/m3以下，且摻入植物蛋白制備的最低密度可以達(dá)到250 kg/m3以下。摻入硬脂酸鈣的發(fā)泡混凝土的干密度明顯高于另外兩種穩(wěn)泡劑制備的發(fā)泡混凝土，這與上文研究得到的硬脂酸鈣發(fā)泡效果不好的結(jié)論吻合。分析可得，發(fā)泡混凝土的干密度與溶液包裹氣體的能力密切相關(guān)，溶液包裹氣體能力越好則制備的堿礦渣發(fā)泡混凝土的密度越小。從試驗(yàn)結(jié)果來看，摻植物蛋白對(duì)堿礦渣發(fā)泡混凝土的密度降低效果最好。

表6為不同穩(wěn)泡劑制備的各個(gè)密度等級(jí)的發(fā)泡混凝土抗壓強(qiáng)度測試數(shù)據(jù)，可得堿礦渣發(fā)泡混凝土的抗壓強(qiáng)度隨著密度的降低而下降。硬脂酸鈣制備的發(fā)泡混凝土密度最高，對(duì)應(yīng)的抗壓強(qiáng)度也越高。在同一密度等級(jí)下植物蛋白制備的發(fā)泡混凝土的抗壓強(qiáng)度高于茶皂素制備的發(fā)泡混凝土的抗壓強(qiáng)度。從上文的研究來看，茶皂素作穩(wěn)泡劑時(shí)發(fā)起氣泡的穩(wěn)定性弱于植物蛋白發(fā)起氣泡的穩(wěn)定性，氣泡穩(wěn)定性弱會(huì)直接影響發(fā)泡混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致發(fā)泡混凝土的強(qiáng)度降低。由此可見，發(fā)泡混凝土的抗壓強(qiáng)度除了與密度相關(guān)之外，氣泡的穩(wěn)定性也是影響發(fā)泡混凝土強(qiáng)度的重要因素。本試驗(yàn)中采用植物蛋白制得的堿礦渣發(fā)泡混凝土的密度最低為242 kg/m3，抗壓強(qiáng)度為0.20 MPa(此時(shí)摻量為0.060%)。該性能等級(jí)的發(fā)泡混凝土可以應(yīng)用于復(fù)合保溫墻體，將該種發(fā)泡混凝土澆灌到除了承重墻之外的一般墻體夾層之中能形成整體式發(fā)泡混凝土灌漿墻體，可以提升墻體的保溫隔熱以及隔音的性能，同時(shí)也兼具防火功能。

表6 發(fā)泡混凝土密度與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系Table 6 Relationship between density and compressive strength of foamed concrete

2.4 孔結(jié)構(gòu)分析

氣孔是發(fā)泡混凝土最大的特征，孔結(jié)構(gòu)參數(shù)會(huì)影響發(fā)泡混凝土的性能[23-24]。用工業(yè)顯微鏡對(duì)試件斷面進(jìn)行拍照，之后用Image-Pore Plus 6.0圖像處理軟件對(duì)孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。植物蛋白穩(wěn)泡劑和茶皂素穩(wěn)泡劑制備的發(fā)泡混凝土的斷面照片分別如圖10和圖11所示，孔結(jié)構(gòu)參數(shù)分別如表7和表8所示。

表8 茶皂素穩(wěn)泡劑制備發(fā)泡混凝土的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)Table 8 Pore structure parameters of foamed concrete prepared by tea saponin foam stabilizer

圖11 茶皂素穩(wěn)泡劑制備的發(fā)泡混凝土斷面照片F(xiàn)ig.11 Section images of foamed concrete prepared by tea saponin foam stabilizer

由圖10和表7可以得到植物蛋白制備的發(fā)泡混凝土的斷面形貌以及孔結(jié)構(gòu)參數(shù)，隨著穩(wěn)泡劑摻量的增多，氣孔變得越來越小，在提高氣泡數(shù)量的同時(shí)也會(huì)使孔壁越來越薄進(jìn)而更加容易破裂，導(dǎo)致連通孔增多，孔結(jié)構(gòu)圓度值越來越大的現(xiàn)象可以證明這一點(diǎn)。

圖10 植物蛋白穩(wěn)泡劑制備的發(fā)泡混凝土斷面照片F(xiàn)ig.10 Section images of foamed concrete prepared by plant protein foam stabilizer

表7 植物蛋白穩(wěn)泡劑制備發(fā)泡混凝土的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)Table 7 Pore structure parameters of foamed concrete prepared by plant protein foam stabilizer

由圖11和表8可以得到茶皂素制備的發(fā)泡混凝土的斷面形貌以及孔結(jié)構(gòu)參數(shù)，與植物蛋白制備的發(fā)泡混凝土的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)相比，在大致同一密度等級(jí)下，植物蛋白制備的發(fā)泡混凝土的孔更大，圓度值更低，這是因?yàn)橹参锏鞍字苽涞呐菽€(wěn)定，泡沫破裂產(chǎn)生的連通孔更少，所以植物蛋白作穩(wěn)泡劑制備的泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度更高。

3 結(jié) 論

(1)調(diào)整激發(fā)劑溶液的初始溫度以及適當(dāng)添加催化劑使?jié){體的凝結(jié)速度和雙氧水的分解速度相匹配，可以明顯提升發(fā)泡混凝土的制備效果。當(dāng)水玻璃溶液的初始溫度控制在35 ℃以及二氧化錳摻量為2.0%時(shí)，可以制備得到密度約為250 kg/m3且內(nèi)部結(jié)構(gòu)完好的堿礦渣發(fā)泡混凝土，該條件為最佳制備條件。

(2)隨著穩(wěn)泡劑摻量的增多，溶液包裹氣體的能力增強(qiáng)，制備的堿礦渣發(fā)泡混凝土的密度也隨之降低，與此同時(shí)其抗壓強(qiáng)度也迅速降低。植物蛋白作穩(wěn)泡劑制備發(fā)泡混凝土的效果最好，當(dāng)摻量為0.060%時(shí)，制備的試件密度最低為242 kg/m3，抗壓強(qiáng)度為0.20 MPa。

(3)隨著穩(wěn)泡劑摻量的增多，制備的堿礦渣發(fā)泡混凝土的氣孔變小，但由于連通孔數(shù)量的增多，孔結(jié)構(gòu)圓度值變大。植物蛋白作穩(wěn)泡劑發(fā)起的氣泡穩(wěn)定性更好，因此在大致同一密度等級(jí)下，采用植物蛋白制備的堿礦渣發(fā)泡混凝土的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)于采用茶皂素制備的堿礦渣發(fā)泡混凝土。