膨脹蛭石復合水泥發泡保溫材料的研究

李發品 張立新 羅 晶

（吉林建筑大學，吉林 長春30118）

1 概述

隨著社會經濟不斷發展,能源的使用量逐年增加，能源危機成為了全球各國重大的挑戰，目前建筑外墻、屋面保溫節能材料多為B1 級保溫材料，火災發生時，保溫材料燃燒釋放的有毒氣體危害巨大[1]。例如有:機泡沫保溫材料的原料苯酚、甲醛難以除盡, 揮發出來損害人體健康, 聚苯乙烯泡沫保溫材料易出現裂縫、脫落現象, 易燃，安全系數低[2]。而我們研究主要以泡沫、粉煤灰、蛭石等摻量摻入水泥中，制作保溫建筑材料，具有節能利廢、保溫隔熱優異性能[5]，在今后有著廣泛的市場需求。

2 實驗部分

2.1 實驗材料

原材料：水泥：P·O 42.5 普通硅酸鹽水泥，亞泰水泥廠；發泡劑：動物蛋白發泡劑；膨脹蛭石： 規 格60-80 目， 密 度281.6kg/m3；粉煤灰；珍珠巖；砂；聚苯顆粒；水。

2.2 實驗儀器

磁力攪拌器、砂漿攪拌機、發泡機、壓力試驗機、導熱系數測定儀、水泥凈漿攪拌機、電子天平。

2.3 實驗原料配比

實驗中水泥的摻量為700g，水的摻量為273mL，在研究泡沫摻量對膨脹蛭石發泡水泥性能影響時，蛭石的加入量為28g，泡沫的摻入量為90g、100g、110g、120g、130g。在研究蛭石對膨脹蛭石發泡水泥性能的影響時，蛭石的摻入量為2%、4%、6%、8%、10%。在研究粉煤灰對膨脹蛭石發泡水泥性能影響時，粉煤灰的摻入量為5%、10%、15%、20%。根據這些實驗得到的數據，以研究出最好的保溫隔熱材料。

2.4 試件的制備

根據配合比制備膨脹蛭石發泡水泥樣品，先將水泥、蛭石、粉煤灰和水等原料加入到攪拌機中進行攪拌。然后將動物蛋白發泡劑用水稀釋，稀釋倍數為25 倍，使用機械攪拌方法發泡成泡沫溶液，再將泡沫溶液加入到攪拌機內的混合物料中進行攪拌。攪拌均勻后將發泡混合料加入到預先準備好的試件中。經過7d、28d 在養護箱里養護后，再分別進行各項性能測試，所測試結果記錄好后，在做對比，以研究出更好的物料摻量水平（圖1）。

圖1 膨脹蛭石發泡混凝土制備程

3 實驗結果及分析

3.1 泡沫、粉煤灰、蛭石摻量對水泥抗壓強度的影響

泡沫、粉煤灰、蛭石摻量對水泥其抗壓強度的關系如圖2、圖3、圖4 所示從這些表中我們可以看到，摻入不同體積的物料對水泥的抗壓強度有很大的影響，根據表中參數相互對照可知，泡沫體積越大，其抗拉強度越來越低。粉煤灰體積需適量，當摻量為105g 時，抗壓強度最大，隨后隨著粉煤灰的摻量增加，混凝土抗壓強度最大。蛭石與泡沫對水泥抗壓強度的影響較為相同，其體積越大，抗壓強度越低。再分別觀察7d 和28d 養護時間其強度的變化，隨著養護時間的增加，強度越大。因此，可以得到，各物料的摻量養護條件及對水泥的影響都不一樣，在實驗過程中需要嚴格把控，此方法可實施性非常可觀。

圖2 泡沫摻量對水泥的影響曲線

圖3 蛭石摻量對發泡水泥的影響曲線

圖4 粉煤灰摻量對發泡水泥的影響

3.2 導熱系數的影響

采用YG-DRL02 型導熱系數測量儀，對尺寸為150 mm×150mm×150mm 的試件進行測試[4],測試結果的單位為W/（m·K），如圖5 所示，根據前文所述方法制備復合水泥保溫材料，然后以150 mm×150mm×150mm 的尺寸選取表面完整平滑的試件，再將試件置于承壓板上并以10 或20mm/min 的速度持續增壓直至該試件破壞,最終計算得出試件的抗壓強度。在水泥里加入摻量蛭石后導熱系數變化如圖5 所示：

圖5 蛭石摻量對導熱系數的影響

4 結論

4.1 增加粉煤灰摻量能夠一定程度上提高復合水泥保溫材料的保溫性能，但粉煤灰摻量過大會降低材料的抗壓強度。因此，粉煤灰最優摻量約為材料總質量的10%。

4.2 摻入蛭石的量若過多，會顯著降低水泥的質量，但同時也會大大降低其抗壓強度，脆性變大，因此，蛭石的最優摻量約為材料總質量的4%。

采用膨脹蛭石作為填料制備復合發泡水泥保溫材料，蛭石的摻入可以提高熱絕緣性能，防火性能，吸聲性能，也使保溫體材料不僅重量輕，而且隔熱、隔音性能好，降低成本[3]。制備的蛭石膨脹蛭石發泡水泥可以直接澆筑到屋面替代常用的屋面保溫層。膨脹蛭石的加入可以提高隔熱的功能，起到保溫的效果。摻入粉煤灰替代部分水泥，因為延緩了粉煤灰延緩水泥水化速度，對防止產生溫度裂縫十分有利。