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EPS轻骨料混凝土工作性能改善与评价方法研究

来源:华佗小知识
新型建筑材料

全国中文核心期刊

EPS轻骨料混凝土工作性能改善

与评价方法研究

吴秋生1,2,余其俊1,2,韦江雄1,2,李铁锋1,2,高鑫1,2,李荣炜1,2

(1.华南理工大学材料科学与工程学院,广东广州510640;2.特种功能材料教育部重点试验室,广东广州

510640)

摘要:EPS轻骨料混凝土是一种具有质轻、隔热保温等特点的功能性水泥基材料,但由于EPS颗粒表面憎水和密度小,致使该

种材料在搅拌和输送过程中存在骨料上浮分离等问题,严重影响了其工作性能和质量均匀性。在建立EPS轻骨料混凝土工作性能研究结果表明,采用流动度、坍落度和分层度评价方法的基础上,从材料组成出发,探讨了改善EPS轻骨料混凝土工作性能的措施。3个指标综合评判EPS轻骨料混凝土的工作性,简单易行,可操作性强;通过水灰比、EPS颗粒用量以及粉煤灰和纤维素醚掺量等参数的优化,可以制备工作性好、质量均匀的EPS轻骨料混凝土。

关键词:EPS颗粒;轻骨料混凝土;工作性能;评价方法中图分类号:TU55+1

文献标识码:B

文章编号:1001-702X(2007)11-0063-04

MethodsavailableforimprovingandevaluatingtheworkabilityofEPSlightweightconcrete

222222,YUQijun1,,WEIJiangxiong1,,LITiefeng1,,GAOXin1,,LIRongwei1,WUQiusheng1,

(1.CollegeofMaterialsScienceandEngineering,Guangzhou510640,Guangdong,China;2.KeyLaboratoryofSpeciallyFunctional

MaterialsoftheMinistryofEducationSouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,Guangdong,China)

Abstract:EPSlightweightconcreteisfunctionalcementbasedmaterialwithlightweightandthermalinsulation.However,during

themixingandtransportationprocess,segregationexistsduetowaterrepellentanddensityofEPSparticlesurfacethathasastrongimpactonitsworkabilityandhomogeneity.MeasuresforimprovingtheworkabilityofEPSlightweightconcretewerediscussedbasedonthees-tablishmentofEPSlightweightconcreteworkabilityevaluatingmethodandfromtheviewpointofmaterialcomposition.Theresultsshowthatacombinationofthetestresultoffluidity,slumpanddegreeofsegregationcanwellandeasilyevaluatetheworkabilityofEPSlightweightconcrete.AhomogeneousEPSlightweightconcretewithgoodworkabilitycanbepreparedbyproperlyadjustingwatertoce-mentratio,contentofEPSparticlesandadditionofflyashandhydroxyethylmethylcellulose.

lightweightaggregateconcrete;workability;evaluatingmethodKeywords:EPSparticles;

0前言

利用废弃EPS颗粒和水泥浆制备的EPS轻骨料混凝土是一种性能良好的保温隔热材料,可用于外墙外保温和屋面保温等。然而,由于EPS颗粒与硅酸盐胶凝材料的表面性质相异,收稿日期:2007-05-08

作者简介:吴秋生,男,1980年生,河北保定人,硕士研究生,主要从

再加上两者之间显著的密度差异,新拌混凝土中的EPS颗粒很容易上浮,造成EPS轻骨料混凝土匀质性变差,进而影响硬化EPS轻骨料混凝土的性能。由此可见,EPS轻骨料混凝土的工作性能与普通混凝土不完全相同,它虽然也要求合适的施工性能或流动性,但还必须强调新拌混凝土抵抗浆骨分离的能力,这是制备质量均匀、性能优良EPS轻骨料混凝土的前提。目前一些研究结果表明,改善EPS混凝土工作性能的方法主要有:掺加矿物添加剂,如粉煤灰[1-2]或硅灰[3],掺加引气剂[4-5]和增稠剂[6]等。虽然这些研究从流动性和施工性能上对EPS轻骨料混凝土的工作性进行了一定探讨,但在评价EPS轻骨料混凝土抗分离方面主要用模糊概念来区分,没有一种NEWBUILDINGMATERIALS事高性能新型建筑材料、外墙外保温体系的研究。

・63・吴秋生,等:EPS轻骨料混凝土工作性能改善与评价方法研究

简易和切实可行的方法来全面评价EPS轻骨料混凝土的工作性能。本文通过试验发现,跳桌流动度、混凝土坍落度试验结果可以很好地用来评价EPS轻骨料混凝土的流动性,而分层度筒法则是评价EPS轻骨料混凝土匀质性的简单易行方法。通过调整水灰比、粉煤灰掺量以及纤维素醚掺量,制备了工作性良好的EPS轻骨料混凝土。内径150mm,每层高度80mm,见图1),分层度试验筒(5层,对EPS混凝土匀质性进行评价[7]。试验时,将新拌EPS轻骨料混凝土灌入分层度试验筒中,于振动台([振动形式:定向垂直简谐振动;垂直振幅(0.5±0.02)mm;振动频率(50±3)Hz]上振动25s,以加速混凝土的分层作用;振动完毕后将表面抹平,称量筒中每层混凝土的质量,即可知道筒中EPS轻集料混凝土在振动后的分层情况。1

1.1

原材料和试验方法

原材料

(1)EPS颗粒:废弃EPS板经破碎而成,粒径0.5~5mm,堆积密度16.7kg/m3。(2)水泥:42.5级普通硅酸盐水泥,广州珠江水泥厂生产,其主要化学组成见表1。(3)掺合料:优质Ⅱ级粉煤灰,其主要化学组成和颗粒分布分别见表1和表2。(4)外加剂:C8564甲基羟乙基纤维素醚(简称MHEC),市售;FDN-5R型萘系高效减水剂,广州建筑宝公司生产,固含量30%,减水率25%。表1

水泥和粉煤灰的化学组成

%图1分层度试验筒

原材料SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3水泥21.205.405.0364.841.451.02

K2ONa2OTiO2Loss-

1.06

粉煤灰49.0332.994.333.190.911.610.920.451.664.91

表2

<2μm4.1020 ̄30μm15.53

2 ̄5μm11.1330 ̄40μm11.02

粉煤灰颗粒分布

5 ̄10μm13.7540 ̄60μm16.08

10 ̄15μm12.41>60μm5.65

15 ̄20μm10.33

1.2试验方法

1.2.1EPS轻骨料混凝土工作性能的评价(1)EPS轻骨料混凝土流动性评价方法新拌混凝土的坍落度反映了混凝土在重力作用下克服内部粘聚力而发生流动的性能。考虑到EPS轻骨料混凝土的轻质性以及EPS颗粒与硅酸盐胶凝材料在表面性质和密度上的较大差异,坍落度试验结果并不能完全反映其在振捣条件下的流动性。但跳桌流动度试验结果能够反映EPS轻骨料混凝土在振动条件下的流动性、泌水情况和浆体的粘聚性等,能弥补坍落度试验不足,因而本文采用坍落度和流动度来综合评价EPS轻骨料混凝土的流动性。坍落度试验参照GB/T50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验方法》;流动度试验参照GB/T2419—2005《水泥胶砂流动度测定方法》。(2)EPS混凝土匀质性评价方法为了评价EPS混凝土抵抗分层离析能力,本文采用金属・64・新型建筑材料1.2.2EPS轻骨料混凝土抗压强度试验方法

EPS轻骨料混凝土抗压强度试件的尺寸为150mm×150mm×150mm;试验参照GB/T50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法》进行。搅拌:首先投入EPS颗粒、水泥、粉煤灰和纤维素醚搅拌30s,然后加入占总用量80%的水和占总用量20%的减水剂再搅拌90s,最后加入剩余的水和减水剂搅拌90s。振动:评价EPS混凝土分层性时,将装有EPS轻骨料混凝土的分层度试验筒放在振动台上振动25s;成型用于强度试验的试件时振动10s。养护:在温度为(20±2)℃,湿度大于95%的标准养护室养护28d。2

2.1

试验结果分析与讨论

水灰比对EPS轻骨料混凝土工作性的影响

在EPS颗粒掺量1.2m3/m3,减水剂掺量1.0%(为水泥质量百分比)时,水灰比对EPS轻骨料混凝土工作性能的影响分别见表3及图2。由表3可知,增大水灰比时,EPS轻骨料混凝土流动性提高,但浆体粘聚性变差,出现泌水;EPS混凝土坍落度和跳台流动度存在明显的差距,这主要是因为EPS混凝土经过振动后,浆体下沉、颗粒上浮情况加剧,底部积聚的大量浆体提高了EPS混凝土的流动度。由表3和图2可知,当水灰比为2007.11吴秋生,等:EPS轻骨料混凝土工作性能改善与评价方法研究

0.35时,各层混凝土的质量相近;随着水灰比增大,各层质量差距明显加大,EPS轻骨料混凝土匀质性变差,试件28d抗压强度也随之下降。这主要是因为浆体在经过振动后,包裹EPS颗粒的能力下降,出现EPS颗粒上浮、浆体下沉加剧的现象。综上所述,低水灰比对EPS轻骨料混凝土的流动性能不利,但有利于混凝土均匀性和强度的提高。表3

由表4可知,随着粉煤灰取代率的增加,EPS轻骨料混凝土流动性能变好;同时,EPS轻骨料混凝土坍落度和跳台流动度差距缩小。这主要是由于:粉煤灰颗粒大部分为玻璃体微珠,掺入EPS轻骨料混凝土中,可减小拌和物的内摩阻力[8],从而减少EPS轻骨料混凝土的用水量,起到减水作用;同时,粉煤灰中的微细颗粒均匀地分散在水泥浆中,可阻止水泥颗粒间的粘聚,减少需水量,从而使流动性增大。随着粉煤灰取代率增加,浆体粘聚性增加,包裹能力增强,混凝土经跳台振动后的浆体下沉量减少,EPS轻骨料混凝土坍落度和跳台流动度差距不断减小。从图3可知,随着粉煤灰掺量的增加,各层混凝土质量的差距减小,说明混凝土的分层离析程度减轻。这主要是因为:粉煤灰的密度小于水泥的密度,掺加粉煤灰可以缩小浆体与EPS颗粒之间的密度差;同时,由于粉煤灰等质量取代水泥,EPS轻骨料混凝土浆体量增加,浆体能够更好地包裹EPS颗粒和更有效地填充其间的空隙,从而提高了混凝土的匀质性。但是,由表4可知,当粉煤灰取代率大于30%时,混凝土28d强度下降明显,振动后浆体出现一定量的泌水,因此粉煤灰最佳取代率为30%。EPS轻骨料混凝土配合比及部分物理力学性能

编水泥干密度抗压强度流动度坍落度粘聚水灰比泌水33号(/kg/m)(/kg/m)/MPa/mm/mm性A10.35A20.40A50.45

617594577

819789768

3.22.72.1

145158164

577293

少量差少量差

图2水灰比对EPS轻骨料混凝土分层的影响

2.3纤维素醚和EPS颗粒掺量对EPS混凝土工作性能的影响

2.2粉煤灰掺量对EPS轻骨料混凝土工作性的影响

在水灰比0.4,EPS颗粒掺量1.05m3/m3,减水剂掺量1.0%时,粉煤灰掺量对EPS轻骨料混凝土工作性能的影响分别见表4和图3。表4

掺粉煤灰的EPS轻骨料混凝土配比及物理力学性能

编水泥/粉煤灰取干密度抗压强度流动度坍落度粘聚

泌水33

号(kg/m)代率/%(性/kg/m)/MPa/mm/mmF1F2F3F4F5

587520453390325

1020304050

849834757740703

3.73.32.41.81.1

131143155159163

104791

无无无

差好好

为了配制工作性能优良、质量均匀稳定和具有较低干密度的EPS轻骨料混凝土,试验时粉煤灰取代率为30%,在增大水灰比和EPS颗粒掺量的同时,掺加适量的增稠剂以控制浆体稠度,使浆体可紧密包裹EPS颗粒。纤维素醚和EPS颗粒掺量对EPS混凝土工作性能的影响结果分别见表5、图4和图5。103少量较好119少量较好

注:粉煤灰等质量取代水泥。

图4纤维素醚掺量对EPS混凝土流动性的影响

由图4可看出,随着纤维素醚掺量的增加,EPS轻骨料混凝土流动性出现先变好后变差的趋势。纤维素醚的掺入对EPS轻骨料混凝土工作性能的影响主要有以下2方面:一是由于纤维素醚具有增稠保水作用,随着其掺量的增大,浆体稠度增大,浆体能够包裹住EPS颗粒,降低了EPS颗粒间的摩图3

粉煤灰掺量对EPS轻骨料混凝土分层的影响

擦阻力;二是纤维素醚向EPS混凝土中引入无数微小而的气泡,增大了EPS混凝土浆体的体积,减小了EPS混凝土NEWBUILDINGMATERIALS・65・吴秋生,等:EPS轻骨料混凝土工作性能改善与评价方法研究

表5

序号1#2#3#4#5#

水灰比0.400.400.550.600.65

水泥(/kg/m3)419389359300280

粉煤灰

(/kg/m3)180167154128120

EPS轻骨料混凝土配合比及物理力学性能

纤维素醚

/%

000.30.50.7

减水剂/%11111

干密度抗压强度流动度(/kg/m3)/MPa/mm750700610450470

3.253.081.580.780.93

123153162136123

坍落度

/mm107017010010

泌水无无无无无

粘聚性差较差好好好

EPS(/m3/m3)1.051.201.231.301.32

注:纤维素醚、减水剂的掺量均为占胶凝材料(水泥+粉煤灰)的质量百分比。

内骨料之间的摩擦力,起到了润滑作用,从而使浆体的流动性得到较大的改善。由图4还可看出,当纤维素醚掺量大于0.5%时,EPS轻骨料混凝土坍落度和跳桌流动度甚至出现交叉,这主要是由于:随着纤维素醚和EPS颗粒掺量不断增加,浆体粘聚性不断增加而密度却不断降低,振动对于提高EPS轻骨料混凝土流动性的作用不再明显,从而出现了浆体在一定稠度和密度条件下坍落度和跳台流动度交叉现象。同时由表5可见,随着纤维素醚掺量增加,EPS轻骨料混凝土黏聚性不断提高,浆体泌水得到了有效抑制。但当纤维素醚掺量超过一定值时,EPS轻骨料混凝土浆体由于黏稠度变得过大,流动性反而下降。好,而且EPS颗粒在混凝土中分布均匀(见图6),适合有承载力要求的屋面保温体系。图6EPS轻骨料混凝土断面

3结语

(1)EPS轻骨料混凝土的工作性是影响工程施工,决定EPS轻骨料混凝土硬化体其它各项性能的一项重要控制指标。通过测试EPS轻骨料混凝土流动度、坍落度和振动分层情况,综合分析可以定量地评价EPS轻骨料混凝土的工作性和匀质性。(2)仅增大水灰比对提高混凝土的流动性有利,但会加剧EPS轻骨料混凝土的分层。(3)30%左右粉煤灰等量取代水泥,能够显著提高浆体工作性,改善EPS轻骨料混凝土匀质性,但是取代量过大将大幅降低EPS轻骨料混凝土的抗压强度。(4)在增大水灰比和EPS颗粒掺量的基础上,掺加一定量的纤维素醚可提高浆体的黏稠度,可以显著地改善EPS混凝土工作性和匀质性,降低EPS轻骨料混凝土密度,但是纤维素醚掺量超过0.5%后,浆体工作性反而变差。图5不同密度EPS混凝土振捣分层情况

比较表5和图5可知,在增加EPS颗粒掺量的同时增加纤维素醚的掺量,不但降低了浆体密度,而且EPS轻骨料混凝土均匀性得到明显改善。因此,在低密度条件下,增加浆体稠度是降低EPS混凝土分层的主要措施。由于纤维素醚具有较强的保水、增稠性,随着纤维素醚掺量的增加,稠化的浆体能够紧密包裹颗粒,避免浆体在振捣时,水泥浆下沉、EPS颗粒上浮而导致的分层离析;同时,由于纤维素醚能引入大量微小气泡,而进一步降低浆体密度。但是当纤维素醚掺量较大时,致使浆体内的气泡过量,造成微小气泡间相连,变成大气泡而溢出浆体[9],从而降低了EPS混凝土的含气量,造成混凝土干密度略有上升,即纤维素醚掺量达到0.7%后,EPS颗粒掺量较高(1.32m3/m3)时,密度却有所升高。综合EPS混凝土流动度、坍落度和分层情况可知,纤维素醚掺量为水泥质量的0.5%时,EPS轻骨料混凝土工作性最・66・新型建筑材料参考文献:

[1]王武祥.EPS颗粒-粉煤灰复合屋面保温材料的研究与应用[J].新

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综合利用,2006(1):50-53.[3]

BabuD,SaradhiBabu.Performanceofflyashcon-GaneshK,

2007.11新型建筑材料

全国中文核心期刊

干粉砂浆在聚氨酯硬泡外保温系统中的应用

史淑兰,于全伟,张量

(国民淀粉化学公司Elotex易来泰亚太区技术中心,上海

201600)

摘要:主要针对聚氨酯硬泡外保温系统施工的喷涂法研究了与聚氨酯配套的界面剂,包括干粉界面砂浆和乳液界面剂;研究

了界面层与其后的抹灰层的施工时间间隔对系统拉伸粘结强度的影响。对比了贴聚氨酯板薄抹灰外保温系统与传统的贴EPS板薄抹灰系统的抗冲击强度,这对更好地开发与聚氨酯外保温系统配套的抹面砂浆具有指导意义。

关键词:聚氨酯硬泡外保温系统;界面剂;粘结强度;抗冲击强度中图分类号:TU55+1

文献标识码:A

文章编号:1001-702X(2007)11-0067-03

Applicationofdry-mixmortarinPUexeriorthermalinsulationsystem

SHIShulan,YUQuanwei,ZHANGLiang

(ElotexAsiaPacificTechnicalCenter,Shanghai201600,China)

0前言

聚氨酯硬泡体是一种具有隔热与防水功能的新型热固型高分子合成材料,其导热系数在目前常用的保温材料中最低。建设部专门成立了聚氨酯建筑节能应用推广工作组,致力于推动该材料在外墙保温中的应用,并于2007年5月由建设部发文(建科[2007]124号),正式发布了《聚氨酯硬泡外墙外保温工程技术导则》(以下简称导则),该导则提出了4种施工方法:喷涂法、浇筑法、粘贴法和干挂法。本文主要讨论不同收稿日期:2007-10-11

作者简介:史淑兰,女,1976年生,江苏南京人,硕士,工程师。

施工方法所需配套材料的性能。喷涂法需要的配套材料有:基层防潮底涂(基层含水率偏高时使用)、保温层界面砂浆和保温层防护砂浆(抹面砂浆)。浇筑法又分为拆模和免拆模2种做法,拆模法形成的聚氨酯表面很光滑,需要专业的界面材料处理,而适用于喷涂法的界面砂浆未必适用于拆模法。对于粘贴法施工,由于保温板出厂时已经界面处理(其作用是增加聚[1]氨酯板的可粘结性能,防紫外线和减少运输中的破损),这样的板材只需配套的粘结砂浆和抹面砂浆。一个符合要求的聚氨酯保温系统不仅取决于保温材料本身质量的好坏,也取决于系统各组成材料的匹配性。因此,从系统应用的角度出发,研究与上述不同施工方法相配套的材料对于获得具有良好耐久性的保温系统至关重要。本文对采用喷涂和粘贴法施工的聚氨酯保温系统的配套界面剂和砂浆进行了研究,并测试了贴板薄抹灰系统的抗冲击性能。\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"\"cretescontaininglightweightEPSaggregates[J].Cement&Con-creteComposites2004,26:605-611.[4]

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!・67・NEWBUILDINGMATERIALS

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