早强剂在普通发泡水泥制品中的应用

王清 王晓耀 吴文军 张宇燕

（1中国建材检验认证集团股份有限公司，北京 100024；2安徽华电芜湖发电有限公司，安徽 芜湖 241300）

0 引言

目前，世界各国能源的消耗量越来越高，节能工作越来越受到人们的重视。其中，建筑节能是节能工作的重要组成部分，而建筑节能的关键在于保温材料的使用，所以保温材料的研究很重要[1-2]。保温材料是一种减缓由传导、对流、辐射产生的热流速率的材料或复合材料[3]。保温材料可以分为有机保温材料和无机保温材料。有机保温材料由于其耐火性差，应用越来越受到限制，而无机保温材料由于其优良的耐火性越来越受到人们的重视。

发泡水泥制品是一种性能优良的无机保温材料。发泡水泥制品是以水泥、发泡剂[4-5]、掺合料[6]、增强纤维及外加剂等为原料经发泡制成的轻质多孔材料。硫铝酸盐水泥因其快凝早强的原因广泛应用于发泡水泥制品中[7]，而普通水泥应用于发泡水泥制品中还存在一定问题，主要体现在制备成型过程中会出现一定程度塌陷，主要原因在于发泡水泥基础体系的强度不足以支撑因发泡带来的强度降低，所以发泡水泥基础体系的强度是关键。本文主要研究普通早强剂在发泡水泥制品中的应用，以期提高发泡水泥基础体系强度。通过加入不同含量的早强剂，进行单掺实验和复掺实验，制备发泡水泥制品，进行相关数据分析，以选择与发泡水泥制品体系适用性良好的早强剂。

1 试验原材料及方法

1.1 原材料

实验所用的普通硅酸盐水泥取自北京市琉璃河水泥有限公司，其化学组成如表1所示，硫铝酸盐水泥取自唐山北极熊建材有限公司，其化学组成见表2。

表1 普通硅酸盐水泥化学组成（wt%）

表2 硫铝酸盐水泥化学组成（wt%）

实验所用化学药品如下：氯化钙、氯化钠、氯化镁、氯化铝、氯化铁、碳酸锂、三乙醇胺，均为化学分析纯。发泡剂：双氧水，浓度27.5%，产自沧州化工厂；其他外加剂由某外加剂公司提供。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计

结合前期准备实验，本实验选定以普通硅酸盐水泥为主要胶凝材料，并掺加一定量的硫铝酸盐水泥，实验基本配方：水灰比0.45，发泡剂掺量7%，稳泡剂掺量2%，减水剂掺量0.4%。

然后通过以下两个实验方案实现。

1）通过单掺不同含量早强剂（CaCl2、NaCl、MgCl2、AlCl3、FeCl3、碳酸锂、三乙醇胺），研究其对发泡水泥制品性能的影响。

2）通过复掺以上早强剂，研究其对发泡水泥制品性能的影响。

1.2.2 试验流程

1）原料的准备

将普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、稳泡剂等按原料配比计算后用天平称取，称量时要求精确到0.1g，然后将其均匀混合。

2）原料的搅拌

道路交通水泥路面混凝土质量是行业发展竞争的关键，在施工中应该思考科学有效的施工质量管理理论与方法，将技术内容付诸于管理与施工切实行为中实现，为公路建设建立基于全面质量管理的完善化质量保证体系。

用净浆搅拌机制备拌合物，搅拌物的体积不少于搅拌机容量的20%，不多于80%。将配好的原料倒入砂浆搅拌机干拌60s，再加入水和减水剂搅拌60s，最后加入双氧水继续搅拌10s，得到发泡水泥拌合料料浆。

3）试样的成型及养护

将发泡水泥拌合料料浆浇筑在10cm×10cm×30cm的模具中成型。注意浇筑时需轻轻震荡至底部密实，尽量不要破坏到砂浆的孔结构。试件成型后，在温度为（23±2）℃，相对湿度为60%～80%的室内带模自然养护3天，然后脱模编号，并放置于养护箱中继续养护至7天。

1.3 性能测试

对所制备的发泡水泥制品进行含水率测定、干密度测定、抗压强度测定（3d、7d），参考相关国家标准和行业标准（JG/T 266-2011 《泡沫混凝土》、GB/T 11970—1997 《加气混凝土体积密度、含水率和吸水率试验方法》、GB/T 11971—1997 《加气混凝土力学性能试验方法》、GB/T 11969—2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》）。

2 结果分析与讨论

2.1 各早强剂的单掺实验

图1和图2为CaCl2掺入量与发泡水泥制品干密度和3天抗压强度的关系。CaCl2掺量分别为0.5%、1%、1.5%、2%。结果显示：随着CaCl2掺入量的增加，发泡水泥的3天抗压强度和干密度都不断减小。当CaCl2的掺量在0.5%～1%时，发泡水泥的3天抗压强度和干密度变化均比较明显；当CaCl2的掺量大于1%后，其3天抗压强度和干密度变化较小；从图中可以看出CaCl2掺加可以使发泡水泥制品干密度明显降低，一定程度上改善了发泡水泥早期成型过程中的塌陷问题，但是干密度过低时，发泡水泥制品的抗压强度太小，综合考虑干密度和强度因素，使用早强剂CaCl2时推荐其掺量在1.5%。

图1 CaCl2与发泡水泥制品干密度关系

图2 CaCl2与发泡水泥制品抗压强度关系

图3 不同早强剂与发泡水泥制品干密度关系

图4 不同早强剂与发泡水泥制品抗压密度关系

2.2 各早强剂的复掺实验

以上进行了常用早强剂的单掺实验，研究了各早强剂单掺对发泡水泥制品干密度和3d抗压强度的影响，可以看出，单掺实验中，CaCl2、FeCl3、LiCO3的效果较好。在单掺实验的基础上，选择几组复掺的早强剂进行试验，研究复掺早强剂对发泡水泥制品干密度和3d抗压强度的影响。选择的复掺早强剂为：CaCl2与三乙醇胺，LiCO3与三乙醇胺，CaCl2与LiCO3，CaCl2与MgCl2，CaCl2与AlCl3，CaCl2与FeCl3。图5和6表示的就是各复掺早强剂对发泡水泥制品干密度和3d、7d抗压强度变化图。从图5中可以看出，以CaCl2为基础复掺的早强剂所制备的发泡水泥制品干密度均小于180kg/m3，而复掺LiCO3与三乙醇胺所制备发泡水泥制品干密度大于180kg/m3，说明以CaCl2为基础复掺其它早强剂可以一定程度上改善发泡水泥早期成型过程中的塌陷问题，可以制备干密度较小的发泡水泥制品。以CaCl2为基础复掺的早强剂所制备的发泡水泥制品干密度在150kg/m3左右，在这一干密度级别下，从图6可以看出，CaCl2与LiCO3，CaCl2与FeCl3早强效果较为明显，其中CaCl2与LiCO3的3d和7d抗压强度最高，早强效果明显，对于改善发泡水泥制品早期成型过程中的塌陷问题效果最明显。

图5 复掺早强剂与发泡水泥制品干密度的关系

图6 复掺早强剂与发泡水泥制品抗压强度的关系

3 结论

以上进行了各普通早强剂应用与发泡水泥制品的单掺和复掺实验。综合以上分析，早强剂单掺实验中，单掺FeCl3、CaCl2所制备的发泡水泥制品的干密度小于180kg/m3，发泡水泥制品干密度较小，而单掺LiCO3的早强效果较好，能够提高发泡水泥制品的早期强度，一定程度上改善了发泡水泥早期成型过程中的塌陷问题；复掺实验中，以CaCl2为基础复掺的早强剂所制备的发泡水泥制品干密度在150kg/m3左右，发泡水泥制品干密度较小；而CaCl2与LiCO3，CaCl2与FeCl3早强效果较为明显，其中CaCl2与LiCO3的3d和7d抗压强度最高，对于改善发泡水泥制品早期成型过程中的塌陷问题效果较为明显。所以针对改善发泡水泥制品早期成型过程中的塌陷问题，可供选择的早强剂有CaCl2、LiCO3、FeCl3。