膨胀蛭石复合水泥发泡保温材料的研究

李发品 张立新 罗 晶

（吉林建筑大学，吉林 长春30118）

1 概述

随着社会经济不断发展,能源的使用量逐年增加，能源危机成为了全球各国重大的挑战，目前建筑外墙、屋面保温节能材料多为B1 级保温材料，火灾发生时，保温材料燃烧释放的有毒气体危害巨大[1]。例如有:机泡沫保温材料的原料苯酚、甲醛难以除尽, 挥发出来损害人体健康, 聚苯乙烯泡沫保温材料易出现裂缝、脱落现象, 易燃，安全系数低[2]。而我们研究主要以泡沫、粉煤灰、蛭石等掺量掺入水泥中，制作保温建筑材料，具有节能利废、保温隔热优异性能[5]，在今后有着广泛的市场需求。

2 实验部分

2.1 实验材料

原材料：水泥：P·O 42.5 普通硅酸盐水泥，亚泰水泥厂；发泡剂：动物蛋白发泡剂；膨胀蛭石： 规 格60-80 目， 密 度281.6kg/m3；粉煤灰；珍珠岩；砂；聚苯颗粒；水。

2.2 实验仪器

磁力搅拌器、砂浆搅拌机、发泡机、压力试验机、导热系数测定仪、水泥净浆搅拌机、电子天平。

2.3 实验原料配比

实验中水泥的掺量为700g，水的掺量为273mL，在研究泡沫掺量对膨胀蛭石发泡水泥性能影响时，蛭石的加入量为28g，泡沫的掺入量为90g、100g、110g、120g、130g。在研究蛭石对膨胀蛭石发泡水泥性能的影响时，蛭石的掺入量为2%、4%、6%、8%、10%。在研究粉煤灰对膨胀蛭石发泡水泥性能影响时，粉煤灰的掺入量为5%、10%、15%、20%。根据这些实验得到的数据，以研究出最好的保温隔热材料。

2.4 试件的制备

根据配合比制备膨胀蛭石发泡水泥样品，先将水泥、蛭石、粉煤灰和水等原料加入到搅拌机中进行搅拌。然后将动物蛋白发泡剂用水稀释，稀释倍数为25 倍，使用机械搅拌方法发泡成泡沫溶液，再将泡沫溶液加入到搅拌机内的混合物料中进行搅拌。搅拌均匀后将发泡混合料加入到预先准备好的试件中。经过7d、28d 在养护箱里养护后，再分别进行各项性能测试，所测试结果记录好后，在做对比，以研究出更好的物料掺量水平（图1）。

图1 膨胀蛭石发泡混凝土制备程

3 实验结果及分析

3.1 泡沫、粉煤灰、蛭石掺量对水泥抗压强度的影响

泡沫、粉煤灰、蛭石掺量对水泥其抗压强度的关系如图2、图3、图4 所示从这些表中我们可以看到，掺入不同体积的物料对水泥的抗压强度有很大的影响，根据表中参数相互对照可知，泡沫体积越大，其抗拉强度越来越低。粉煤灰体积需适量，当掺量为105g 时，抗压强度最大，随后随着粉煤灰的掺量增加，混凝土抗压强度最大。蛭石与泡沫对水泥抗压强度的影响较为相同，其体积越大，抗压强度越低。再分别观察7d 和28d 养护时间其强度的变化，随着养护时间的增加，强度越大。因此，可以得到，各物料的掺量养护条件及对水泥的影响都不一样，在实验过程中需要严格把控，此方法可实施性非常可观。

图2 泡沫掺量对水泥的影响曲线

图3 蛭石掺量对发泡水泥的影响曲线

图4 粉煤灰掺量对发泡水泥的影响

3.2 导热系数的影响

采用YG-DRL02 型导热系数测量仪，对尺寸为150 mm×150mm×150mm 的试件进行测试[4],测试结果的单位为W/（m·K），如图5 所示，根据前文所述方法制备复合水泥保温材料，然后以150 mm×150mm×150mm 的尺寸选取表面完整平滑的试件，再将试件置于承压板上并以10 或20mm/min 的速度持续增压直至该试件破坏,最终计算得出试件的抗压强度。在水泥里加入掺量蛭石后导热系数变化如图5 所示：

图5 蛭石掺量对导热系数的影响

4 结论

4.1 增加粉煤灰掺量能够一定程度上提高复合水泥保温材料的保温性能，但粉煤灰掺量过大会降低材料的抗压强度。因此，粉煤灰最优掺量约为材料总质量的10%。

4.2 掺入蛭石的量若过多，会显著降低水泥的质量，但同时也会大大降低其抗压强度，脆性变大，因此，蛭石的最优掺量约为材料总质量的4%。

采用膨胀蛭石作为填料制备复合发泡水泥保温材料，蛭石的掺入可以提高热绝缘性能，防火性能，吸声性能，也使保温体材料不仅重量轻，而且隔热、隔音性能好，降低成本[3]。制备的蛭石膨胀蛭石发泡水泥可以直接浇筑到屋面替代常用的屋面保温层。膨胀蛭石的加入可以提高隔热的功能，起到保温的效果。掺入粉煤灰替代部分水泥，因为延缓了粉煤灰延缓水泥水化速度，对防止产生温度裂缝十分有利。