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发表时间:2019-12-03 11:28 查看: 3789 次
1 引 言
以 胶凝材料为 主,可 添 加 其他种 类材料 以 及 外加剂 , 加水搅拌形成混合浆体,用 发 泡机制 备 泡沫,使其与 混合浆体搅拌均 匀,将 其浇 筑成 型,在 自 然养 护条件下 形成 的 一 种 封 闭多孔的混凝 土,称 为泡沫混凝 土,其多孔性有 利 于 路基保温 。掺加粉煤灰等材料的泡沫混 凝 土 具 有 水 泥 用 量低 , 保 温 效 果好,成本低,易 浇 筑 等优 良 性 能 , 广 泛应 用 于 工 程 、环保 、工业等领域 。
黄俊杰等通过大 比例模 型试验研究 了密 度500- 800kg/m3的轻质泡沫混凝 土作为无砟 轨道 的铁路路基填料 ,试验研究表明密度不小于650kg/m3 的轻质泡沫混凝 土可用作路基底层填料 ;张晓刚研究 了掺加二级粉煤灰预 拌浆体的泡沫混凝 土生 产工 艺 , 通过控制温度及 外加 剂掺量 , 并结合具体的 工 程应用 , 证明 预拌泡沫混凝土生产施工工艺是 可行 的 。E P S 板具有 吸水率低 , 保温性好等特性 , 与路基填料共同 组成 多年 冻 土 的保 温层 , 是 一 种 良 好 的道路工 程保温 隔热材料;赵 丽 萍 根据 现场试验得 出XPS 板 的保温 、 防水 隔 渗性要优 于 EPS板 , 且 得 出保温 板在路基中 的最 佳埋设位 置 ;胡 验君 等对 比分析 了 目 前建筑 外 墙 常 用 的保 温材料 , 包括有机类泡沫混凝土 等 , 最后得 出 无机保温 材料将会成 为 未来建筑保温 材料的首选 ;王 洪镇提出以轻集料微孔混凝 土为 外部基体,与 EPS 保温 芯层采用特殊浇 筑工艺 制 成断 热 节能 复 合砌 块 , 具 有 良 好 的 热 工 性能 ,并 已 推广 应 用;徐月龙等对 常 用 的 复合 砌块夹心 保温 材料的研究状况 和基本性 能 进 行 了 总结 ,得出 夹心 砌块对热 工性能具有 改善作用 。复合 聚苯 乙 烯保温 块 的泡 沫混凝 土 在建 筑 外墙保温领域应用 研究较 广泛, 关 于其在 冻 土 区 高 速铁路路基保温领域 的研究很少, 路基 的冻融病害 一直困 扰着 高铁路基 变形控 制 。通过广泛调研和 比选,拟采用 泡沫混凝 土板 , 内 嵌 聚苯 乙 烯块 , 工厂化预制 成可 拼装 的保温 板 , 铺设在路 基表 面,以 保证严寒地 区 高铁路基的变形控制 。
2 试验
2 . 1 试验 材料
水泥 :采用 强 度 等级为 42 . 5 的普 通 硅酸盐 水泥,具体性 能 指标见 表 1 。
粉煤灰 :采用经过 电 厂 回 收加 工处 理后 的I级活性粉煤灰 ,具体性能指 标见 表 2 。
聚苯乙烯块:采用成型的聚苯乙烯块,根据具体的 尺 寸切 割使用。
发泡剂:采用表面活性高分子发泡剂 。
2 试验步 骤
(1)按照 干密度 为1200kg/m3 , 根据泡沫混凝土配合比设计体系,计算 出 实 验所需 的水泥 、粉煤灰以及发泡 剂 的掺量 , 并在试验之前按计算 量称量出各材料放置实验室 。
( 2) 将发泡剂 按照 规定稀释比稀释后 倒 入发 泡机内 ,启动 冲 压机进 行加压 , 到达合适的压力 后 停止加压 , 静止5min 后,将 制成 的泡沫排 到 提前准备好的容 器 内 以 备使用 。
( 3) 将准 备好 的水 泥 、 粉煤灰等掺合料放 置 搅拌机 内 进行 干 拌 , 搅拌均 匀 后 , 加 入按 设 计体系 计算 好的水,继续搅拌至浆液均匀 。
( 4) 浆液搅拌均匀 后加 入按 设计计算 出 的质量一定的泡沫 ,待泡沫均匀分布到混合浆液中停止搅拌,将混合浆料浇 筑到混凝土模具中 。
(5) 静止12h, 用 木板 刮 去模具上方多 余 的泡沫混凝 土 ,在标准 养护条件下进 行养 护 。
3试验结果.
3.1 泡 沫混 凝土 的 抗压 强 度
图1表示 随 着粉煤灰含量变化,泡沫混凝 土养护 3 d 、 7 d 、2 8 d 抗压强度 变化情况 。
由图1可知 , 在养护3d、7d时的抗压强度值 随着粉煤灰含量变化趋 于稳定 , 主 要在 于 泡沫混凝 土中 的水 泥 与 粉煤 灰还没有充分水 化凝结 , 在 养 护28 d 时 的抗压强 度 随着粉煤灰 的含量变化较大,且是龄期 28 d 时 , 泡沫混凝土中的水泥已经水化完全 。水泥是主要胶凝材料,是抗压强度的主要影响 因素,当少量粉煤灰与其相互作用 时可 以 提高泡 沫混凝土的抗强度, 当大量掺加粉煤灰时,将会影 响水 泥 的凝结面化 作 用,进 而 导致 泡沫混凝土的强度降低 .
3.2 泡沫 混凝 土 的 抗折 强度
图 2 表示 随着粉煤灰含量变化,泡沫混凝土养护 3d 、7d 、 28 d 抗折强 度变化情况。
随着粉煤灰含釐的 增加 , 各养 护龄 期 的抗折 强度呈逐渐降低趋势 , 养护 28d 的抗折强度在粉煤灰含量为 20 % 时达到 了最大值4.8MPa.由于粉煤灰是微集料, 适量的 粉 煤灰能 对泡沫湛凝土内部空隙起到填充 密实作用有 利于提 升 泡沬混凝抗折强度 , 当粉煤 灰的 含量超 过20% 时 , 大董的粉煤灰不能凝结 固化完全 , 进而会降低泡沫混凝土的抗折强度。
3 . 3 泡沫 混凝 土 的 导热 系 数
图 3 为泡沫 混 凝土 的养护 3d 、7d 和 28d 导热系 数随着粉煤灰 的含量变化情况 。
由 图 可知,泡沫混凝土在养护 3 d 、 7 d 和 28 d时 的导热 系数值受粉煤灰含量 的影 响 较小 , 在 同一养护龄期 , 导热 系 数 曲 线值 趋于平稳 , 在粉煤灰含量为 60 % 时达到 最小值 0.2103 W/(m . K).在粉煤灰含量为 50%时达到最大值0.2472W/ (m . K),主要原因是水泥和粉煤灰 的表观密度相近 ,且都是超 细粒径 的微集料,细微颗粒不患 响 气 泡 的 形 成 和分布, 因 此 随着粉煤灰 含量 的变 化 对导 热系 数值影
响较小 。
4 复合泡沬混凝土 板 结构设计
图4 为 泡沬混 凝士复合 聚 苯 乙烯 保 温 块示 意图 , 此保 温板以 性能最优 的粉煤灰 泡 沬混 凝土为 基体,前后侧面的 矩形结构为聚苯乙 烯保温块 ,聚 苯乙烯具有优 良 的保温隔热性能 ,插装在泡沫混凝。土基体中 , 可提 高整体的 保温性能 ;左右侧面各设有相互咬合的 凹 凸插接部 , 可以 使复合保温板拼装密 实,增强其整 体性;可实现标准化设计 ,工厂化生产 ,装配式施工;现场 施工方便灵活 ,整体保温性能较佳。
采用复合保 温型的可拼装强 化层 , 代替满铺 的沥青混凝土强化层及XPS路基保温板,暨可以 减少乃至消 除路基 面冻 胀融 沉病 害,又具备施工方便 、构造灵活 、易于维修更换等特点,是一种 值得研发的新技术 。
5 结 论
(1) 泡沬混凝 土中 粉 煤灰含量为 30 % 时,28d抗压强度达到暈 大值 14.1 MPa;28 d 抗折强 度值4.3 MPa;28d 导 热 系 数值 0.2438 W/( m ‘K) 。该配 比 的导 热 系 数较 小 , 强 度较高 a 因 此 , 综 合考虑采用粉煤灰含量 30 % 的 泡沫 混凝土制作强化层保温板 ,并 内嵌 XPS 块 , 降低导热系数 。
(2) 复合泡沫混凝壬保 温板具有保温 隔热性能好,抗压强度高,便于运输拼装,易于更换维修等特点,在寒区高铁路基工程 中其有广泛的应用前景。