泡沫混凝土界面过渡区调控机制研究
发布时间：2021-03-04 07:02
泡沫混凝土集防火、质轻多孔和保温隔热等功能于一体,其制备过程资源消耗少、服役过程节约建筑能耗和无毒害物排放,目前已发展成为应用量最大的特种混凝土。与常规混凝土或轻骨料混凝土不同,泡沫混凝土新拌浆体是以液膜包裹空气形成的预制泡沫为支撑“骨料”、硬化后空气“骨料”固定于水泥基体中。对于混凝土中骨料、水泥砂浆以及水泥浆-骨料界面过渡区结构、性能和他们的相互作用已有大量研究报道,相关理论相对较为成熟且对实际有指导价值。但是,泡沫混凝土预制泡沫“骨料”与水泥浆的相互作用以及两者之间相互作用产生的界面过渡区的组成、形成过程和对宏观性能影响则仍是本领域研究难点。基于此,本论文视发泡剂形成的预制泡沫为“骨料”,开展了发泡剂与预制泡沫性能关系、预制泡沫-水泥浆体界面相互作用以及硬化泡沫混凝土空气-水泥石界面过渡区形成及演化等方面研究。研究表明:（1）相比于发泡剂与水泥浆体各自性能,发泡剂与水泥浆体的相互作用对水泥浆体中预制泡沫的存在及新拌泡沫混凝土的稳定性、硬化泡沫混凝土中的气孔结构影响更为巨大。新拌泡沫混凝土中,水化离子将在预制泡沫液膜表面生成一定疏水的蛋白质螯合钙、十二烷基硫酸钙等物质,可以增强成膜...
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：103 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
混凝土界面过渡区扫描电镜图（a）和示意图（b）
第二章泡沫混凝土界面过渡区的形成11型表面活性剂和动物水解蛋白发泡剂）对泡沫混凝土性能及界面过渡区的影响，从而揭示泡沫混凝土气孔-孔壁界面过渡区的形成机理。图2-2混凝土中气孔孔壁扫描电镜图（PS代表孔壁，a水泥净浆中气孔，b，c为动物蛋白发泡剂制备泡沫混凝土，干密度为400和1200kg/m3，c和d为CTAB为发泡剂制备泡沫混凝土，干密度为400和1200kg/m3）2.2实验设计与方法2.2.1实验原料实验所用水泥购于四川拉法基江油水泥厂，为普通硅酸盐水泥PO42.5R，其化学成分见表2-1，物理性能见表2-2。表2-1水泥的化学组成Table2-1ChemicalcompositionofcementCaOSiO2Al2O3Fe2O3MgOSO3Na2OLOI63.020.955.393.211.344.520.073.82表2-2水泥的物理性能初凝时间（min）终凝时间(min)密度（g/cm3）平均粒径（μm）2383003.053.21实验所用四种发泡剂：十二烷基硫酸钠（SDS，阴离子表面活性剂）和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB，阳离子表面活性剂）购于阿拉丁公司；辛基酚聚氧乙烯醚（OP-10，非离子型表面活性剂）购于成都科龙试剂厂；水解动物蛋白液（HP）为实验室自制，通过水热反应釜高温水解动物蹄角粉得到，固含量为22.5%，600℃燃烧灰分为0.63%。四种表面活性剂的化学结构式见图2-3，表面张力与浓度的关系见图2-4。四种发泡剂中，OP-10在低浓度时表面张力降低最快，临界胶束浓度最低。在浓度大于1g/L后，水解动物蛋白液的表面张力最高，其次是CTAB，再次是OP-10，SDS最低。由于四种发泡剂的表面张力在2g/L以后变化较小，考虑到CTAB的溶解度较小，后期实验中发泡剂的浓度以10g/L为主。
西南科技大学博士学位论文12图2-3四种发泡剂的分子结构图2-4发泡剂表面张力与浓度的关系浓度为10g/L的四种发泡剂的性质见表2-3。预制泡沫为10g/L的发泡剂溶液经过高速机械搅拌发泡制得，泡沫密度控制在60g/L，预制泡沫的1h沉降距和泌水率见表2-3和图2-3。发泡剂浓度为10g/L时，SDS的表面张力最低，水解动物蛋白液表面张力最高。SDS和水解动物蛋白液Zeta电位均为负值，OP-10为绝对值较小的负值，CTAB为正值。水解动物蛋白的粘度最高，OP-10粘度最低。预制泡沫1h沉降距SDS最小，其次为CTAB，OP-10和HP预制泡沫沉降距最大。需要注意的是，四种发泡剂制备的预制泡沫的沉降距在前10min差别不大。10min后，水解动物蛋白和OP-10制备的预制泡沫沉降距明显上升，CTAB和SDS溶液制备的预制泡沫的沉降距变化幅度较校在前40min，水解动物蛋白制备的预制泡沫泌水率明显小于其他三种。这是因为水解动物蛋白由于存在大量的羧基和氨基，与水分子存在氢键作用，液
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同密度等级泡沫混凝土的性能和孔结构[J]. 张亚梅,孙超,王申,朱玉,孙国星. 重庆大学学报. 2020(08)
[2]轻骨料对泡沫混凝土性能的影响[J]. 刘中炜,赵康,汤玉斐,胡驰,胡敏. 新型建筑材料. 2019(10)
[3]玄武岩纤维对泡沫混凝土收缩开裂的影响[J]. 程新,詹炳根,周安. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2019(08)
[4]泡沫混凝土及其复合墙体热工性能的研究[J]. 田稳苓,宋晓杰,温晓东,叶科志. 硅酸盐通报. 2019(04)
[5]超轻泡沫混凝土孔结构和抗压强度的相关性研究[J]. 张旭,王武祥,杨鼎宜,张磊蕾. 墙材革新与建筑节能. 2019(02)
[6]甲基硅烷类防水剂对泡沫混凝土抗冻性的影响[J]. 郭雷,关辉,杨学春. 哈尔滨工程大学学报. 2018(12)
[7]钠基膨润土对泡沫混凝土结构与性能的影响[J]. 解悦,李军,卢忠远,蒋俊,牛云辉. 功能材料. 2018(07)
[8]细砂对泡沫混凝土物理力学性能及孔结构的影响[J]. 周利睿,耿飞,林辉,朱玉翔,孙亚飞,吴春晓,解建光. 建筑节能. 2018(05)
[9]泡沫混凝土孔结构对抗压强度的影响研究[J]. 戴雨辰,高培伟,林辉,朱玉翔,吴春晓,耿飞,宿静. 新型建筑材料. 2018(03)
[10]净水型透水混凝土的制备与性能研究[J]. 王春萱,张意,曾路,何牟,陆长海. 重庆建筑. 2018(01)
博士论文
[1]高速铁路泡沫轻质混凝土路基结构性能及施工技术研究[D]. 赵文辉.西南交通大学 2018
硕士论文
[1]膨润土基矿物造孔剂对泡沫混凝土结构与性能的影响研究[D]. 解悦.西南科技大学 2019
[2]矿渣泡沫混凝土墙材制备及性能研究[D]. 王君鹏.福建农林大学 2018
[3]稻草纤维增强泡沫混凝土配合比优化及性能研究[D]. 庞华果.武汉科技大学 2018
[4]聚苯颗粒泡沫混凝土的性能实验研究与应用[D]. 王炳希.沈阳建筑大学 2017
[5]超轻泡沫混凝土制备及性能研究[D]. 蒋俊.西南科技大学 2015
[6]快硬防护型泡沫混凝土的制备与性能研究[D]. 刘晓军.南京航空航天大学 2014
[7]危险废弃物水泥固化与加速碳化后浸出性能的研究[D]. 王晨.哈尔滨工业大学 2014
[8]混凝土新型发泡剂的研究与应用[D]. 周美莲.湖南大学 2013
[9]超低密度泡沫混凝土的研究[D]. 孙庆丰.湖南大学 2013
[10]泡沫混凝土性能的影响因素研究[D]. 杨奉源.西南科技大学 2012
本文编号：3062774
【文章来源】：西南科技大学四川省
【文章页数】：103 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
混凝土界面过渡区扫描电镜图（a）和示意图（b）
第二章泡沫混凝土界面过渡区的形成11型表面活性剂和动物水解蛋白发泡剂）对泡沫混凝土性能及界面过渡区的影响，从而揭示泡沫混凝土气孔-孔壁界面过渡区的形成机理。图2-2混凝土中气孔孔壁扫描电镜图（PS代表孔壁，a水泥净浆中气孔，b，c为动物蛋白发泡剂制备泡沫混凝土，干密度为400和1200kg/m3，c和d为CTAB为发泡剂制备泡沫混凝土，干密度为400和1200kg/m3）2.2实验设计与方法2.2.1实验原料实验所用水泥购于四川拉法基江油水泥厂，为普通硅酸盐水泥PO42.5R，其化学成分见表2-1，物理性能见表2-2。表2-1水泥的化学组成Table2-1ChemicalcompositionofcementCaOSiO2Al2O3Fe2O3MgOSO3Na2OLOI63.020.955.393.211.344.520.073.82表2-2水泥的物理性能初凝时间（min）终凝时间(min)密度（g/cm3）平均粒径（μm）2383003.053.21实验所用四种发泡剂：十二烷基硫酸钠（SDS，阴离子表面活性剂）和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB，阳离子表面活性剂）购于阿拉丁公司；辛基酚聚氧乙烯醚（OP-10，非离子型表面活性剂）购于成都科龙试剂厂；水解动物蛋白液（HP）为实验室自制，通过水热反应釜高温水解动物蹄角粉得到，固含量为22.5%，600℃燃烧灰分为0.63%。四种表面活性剂的化学结构式见图2-3，表面张力与浓度的关系见图2-4。四种发泡剂中，OP-10在低浓度时表面张力降低最快，临界胶束浓度最低。在浓度大于1g/L后，水解动物蛋白液的表面张力最高，其次是CTAB，再次是OP-10，SDS最低。由于四种发泡剂的表面张力在2g/L以后变化较小，考虑到CTAB的溶解度较小，后期实验中发泡剂的浓度以10g/L为主。
西南科技大学博士学位论文12图2-3四种发泡剂的分子结构图2-4发泡剂表面张力与浓度的关系浓度为10g/L的四种发泡剂的性质见表2-3。预制泡沫为10g/L的发泡剂溶液经过高速机械搅拌发泡制得，泡沫密度控制在60g/L，预制泡沫的1h沉降距和泌水率见表2-3和图2-3。发泡剂浓度为10g/L时，SDS的表面张力最低，水解动物蛋白液表面张力最高。SDS和水解动物蛋白液Zeta电位均为负值，OP-10为绝对值较小的负值，CTAB为正值。水解动物蛋白的粘度最高，OP-10粘度最低。预制泡沫1h沉降距SDS最小，其次为CTAB，OP-10和HP预制泡沫沉降距最大。需要注意的是，四种发泡剂制备的预制泡沫的沉降距在前10min差别不大。10min后，水解动物蛋白和OP-10制备的预制泡沫沉降距明显上升，CTAB和SDS溶液制备的预制泡沫的沉降距变化幅度较校在前40min，水解动物蛋白制备的预制泡沫泌水率明显小于其他三种。这是因为水解动物蛋白由于存在大量的羧基和氨基，与水分子存在氢键作用，液
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同密度等级泡沫混凝土的性能和孔结构[J]. 张亚梅,孙超,王申,朱玉,孙国星. 重庆大学学报. 2020(08)
[2]轻骨料对泡沫混凝土性能的影响[J]. 刘中炜,赵康,汤玉斐,胡驰,胡敏. 新型建筑材料. 2019(10)
[3]玄武岩纤维对泡沫混凝土收缩开裂的影响[J]. 程新,詹炳根,周安. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2019(08)
[4]泡沫混凝土及其复合墙体热工性能的研究[J]. 田稳苓,宋晓杰,温晓东,叶科志. 硅酸盐通报. 2019(04)
[5]超轻泡沫混凝土孔结构和抗压强度的相关性研究[J]. 张旭,王武祥,杨鼎宜,张磊蕾. 墙材革新与建筑节能. 2019(02)
[6]甲基硅烷类防水剂对泡沫混凝土抗冻性的影响[J]. 郭雷,关辉,杨学春. 哈尔滨工程大学学报. 2018(12)
[7]钠基膨润土对泡沫混凝土结构与性能的影响[J]. 解悦,李军,卢忠远,蒋俊,牛云辉. 功能材料. 2018(07)
[8]细砂对泡沫混凝土物理力学性能及孔结构的影响[J]. 周利睿,耿飞,林辉,朱玉翔,孙亚飞,吴春晓,解建光. 建筑节能. 2018(05)
[9]泡沫混凝土孔结构对抗压强度的影响研究[J]. 戴雨辰,高培伟,林辉,朱玉翔,吴春晓,耿飞,宿静. 新型建筑材料. 2018(03)
[10]净水型透水混凝土的制备与性能研究[J]. 王春萱,张意,曾路,何牟,陆长海. 重庆建筑. 2018(01)
博士论文
[1]高速铁路泡沫轻质混凝土路基结构性能及施工技术研究[D]. 赵文辉.西南交通大学 2018
硕士论文
[1]膨润土基矿物造孔剂对泡沫混凝土结构与性能的影响研究[D]. 解悦.西南科技大学 2019
[2]矿渣泡沫混凝土墙材制备及性能研究[D]. 王君鹏.福建农林大学 2018
[3]稻草纤维增强泡沫混凝土配合比优化及性能研究[D]. 庞华果.武汉科技大学 2018
[4]聚苯颗粒泡沫混凝土的性能实验研究与应用[D]. 王炳希.沈阳建筑大学 2017
[5]超轻泡沫混凝土制备及性能研究[D]. 蒋俊.西南科技大学 2015
[6]快硬防护型泡沫混凝土的制备与性能研究[D]. 刘晓军.南京航空航天大学 2014
[7]危险废弃物水泥固化与加速碳化后浸出性能的研究[D]. 王晨.哈尔滨工业大学 2014
[8]混凝土新型发泡剂的研究与应用[D]. 周美莲.湖南大学 2013
[9]超低密度泡沫混凝土的研究[D]. 孙庆丰.湖南大学 2013
[10]泡沫混凝土性能的影响因素研究[D]. 杨奉源.西南科技大学 2012
本文编号：3062774
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