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国内泡沫混凝土材料的研究成果
发布日期:2018-7-24 10:07:33 点击数:130新闻来源:

   国内泡沫混凝土材料的研究成果,近年来随着对聚苯乙烯泡沫材料优良性能的深入了解,发泡聚苯乙烯(Expandedpolystyrene,EPS)填充水泥材料已引起了科研人员的高度重视。

发泡聚苯乙烯(EPS)是一种轻质、内含不连续气孔的泡沫,具有密度低、比强度高、吸水率低、耐酸碱、保温性好等一系列优点,但EPS颗粒具有两大弱点:第一,由于EPS表观密度比较低,所以保温材料在搅拌过程中易产生离析;第二,EPS表面为憎水性,与无机胶凝材料不润湿,造成了其与水泥浆体界面黏结力比较差。因此,需要对其表面进行化学处理。
    在以前的报道中,大多数的研究人员采用界面添加剂(环氧树脂或水溶性乙烯丙酸脂等)来改善表面性能,但这大大提高了保温材料的成本。
    通过对废弃EPS的预处理,使其表面由憎水性改变为亲水性,成功地解决了无机胶凝材料对EPS不润湿、混合料和易性差、黏结强度低的技术难题。研究人员选择了高分子黏结剂和偶联剂,配制低水灰比拌合物的硅酸盐水泥胶结料,利用黏结剂和偶联剂的双重作用,实现复合胶结料对EPS的表面包裹,从而有效地改善了EPS的表面性能。
    陈兵等[3]探索了一种结构EPS轻质泡沫材料,利用了类似裹砂工艺的方法制作了新型的泡沫混凝土材料。并且采用微硅粉来提高EPS在水泥浆体中的分散效果和界面黏结强度,同时加入的钢纤维显著提高了泡沫材料的劈裂抗拉强度,并改善了其抗干缩性能。研究人员发现在EPS填充泡沫混凝土材料中同时掺加微硅粉和钢纤维能使泡沫材料的力学性能和干缩性能达到最佳。
    随着对发泡聚苯乙烯填充水泥材料研究的逐渐深入,国内的研究者已经开始了EPS填充水泥泡沫材料在吸波性能方面的研究。大连理工大学的管洪涛[4]通过对EPS填充水泥复合材料的试验研究发现,该水泥材料具有良好的吸波性能。EPS填充率和颗粒直径对材料的吸波性能具有明显的影响,对室内电磁波的防护也起到了积极的作用。由于纯水泥试样损耗性能比较低,而且水泥试样比较致密,导致材料的透波性能比较差。而EPS是一种良好的透波材料。
    其颗粒在浆体内均匀分布,引导入射电磁波进入材料内部,并且在材料内部发生多次反射性散射,一方面增加了单颗粒对电磁波的吸收次数,另一方面也增加了散射过程中对电磁波的损耗。同时,EPS填充水泥复合材料在加压过程中发生了较大变形,但其破坏过程是逐渐的,表明材料具有一定的韧性,而纯水泥试样则是脆性破坏,达到压力极限发生突然破坏,说明EPS填充水泥复合材料具有较好的吸收能量的功能。
全球化的能源危机已完全呈现在世人面前,对废弃物的回收利用已逐渐引起了科技工作者的高度重视。
    台湾的Kuen-ShengWang等[5]开发出了一种利用下水道淤泥灰形成多孔泡沫材料的方法。Monzo等[6]早在1999年就指出下水道淤泥灰是一种再反应材料,它的黏结力来源于火山灰特性。同时淤泥灰能够形成气孔结构是因为它的钙含量高和多孔结构。先前的研究大多集中在对淤泥灰的烧结形成产品或对资源的再利用方法上面,例如部分代替水泥或是作为沥青的添加剂。但这些做法都存在着高能耗的缺陷,而文献[5]开发的新填料泡沫材料大大改善了淤泥灰的利用现状,并且取得了良好的效果。由于淤泥灰是微酸性材料,不能提供充足的碱度与铝粉完成起泡反应,所以要加入水泥提高碱度并增加了材料的黏结力。研究成果显示淤泥灰泡沫材料中淤泥灰的含量为70% ̄85%,水固比为0.5% ̄0.7%掺量为0.1% ̄0.2%,以此形成的泡沫材料的孔径只有0.1!m,而用普通铝粉激发的水泥泡沫材料孔径为10"m。因此淤泥灰泡沫材料形成的气孔更加均匀、密实,热导率在0.084W/(m?K)到0.102W/(m?K)之间,从而改善了材料的保温性能。研究成果显示控制材料的水固比能够更好的增强它的轻质特性和抗压性能。
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