文摘

本文旨在提高泡沫混凝土的热量和防水性能通过纳米SiO的协同工作₂气凝胶粉末(该项目)和有机硅防水剂(OWA)。因此,几个系列的泡沫混凝土与OWA的0 - 3.0%和1 - 4%的该项目开发。结果表明,OWA可以减少干散货密度,抗压强度、吸水率、导热系数。的该项目,吸水率达到最小值9.2%的该项目3.0%,而热导率持续下降。通过微观孔隙大小分布、XRD和SEM、发现的该项目没有影响水化产物的类型,但它可以增加大孔隙的平均孔隙大小和数量之间的附着力削弱和水化产品。传热模型相比,该项目增加了传热途径和阻力,导致较低的热导率。

1。介绍

泡沫混凝土是一种轻质多孔材料准备通过引入任何水泡沫水泥或砂浆粘贴(1),重量轻、保温和隔音性能好,耐火,低成本和回收废物2,3]。然而,泡沫混凝土通常显示一个贫穷的热导率,机械强度低、吸水率高,这大大限制了其应用在建筑行业;因此,一个性能优良的低密度泡沫混凝土是困难的准备(4,5]。泡沫混凝土或其他多孔材料很容易被水水解,它可以与nanoaerogel混合或纳米材料来解决这个问题6- - - - - -8]。

Kistler发现80年前气凝胶(9在超临界干燥条件下通过复杂的合成。根据硅源和制备过程,气凝胶有重要物理,热,光,和声学特性(10]。为了克服泡沫混凝土的问题,一些实验(11,12是试图提高泡沫混凝土的热传递和水分抗性与气凝胶技术通过合并。泡沫混凝土的导热系数与疏水性气凝胶是大约0.08 W / m·K,对应为传统的泡沫混凝土(30 - 50%13]。与疏水性气凝胶和泡沫混凝土的防水能力显著提高,从而表现出低75%水吸收的时代与传统的泡沫混凝土相比(24小时13]。

纳米SiO₂气凝胶是一种多孔和固体材料导热系数和密度最低。广泛用于隔热、航空航天、环保、新能源等领域(14]。近年来,人们已经发现,添加纳米SiO₂气凝胶粉末(NSAP)到泡沫混凝土可以有效地降低泡沫混凝土的体积密度和导热系数(15]。气凝胶泡沫混凝土(AFC)提出了一个较低的导热系数和体积密度比普通泡沫混凝土。然而,亚足联的防水性能没有显著提高的该项目,这会损害其保温性能亚足联时联系与水或潮湿的环境中。此外,在亚足联在寒冷或严寒地区使用,强度大大降低由于交替冻融循环(16),导致泡沫混凝土结构的破坏。

从文献,得出辅助胶结材料和纤维的加入能显著提高机械性能。防水代理可以改善水的阻力,该项目可以减少其体积密度。然而,NSAP填料的加入同时在泡沫混凝土防水代理降低热导率,改善其耐水性并未从事文学,限制了其在建筑行业中的应用。因此,更要注意确定该项目之间的协同工作和防水材料泡沫混凝土的保温性能和耐水性。在这项研究中,该项目的影响和有机硅防水代理在亚足联的热量和防水性能进行了研究。

2。实验研究

2.1。材料

普通硅酸盐水泥(PC)用于本研究P·O 42.5 r普通硅酸盐水泥符合中国标准。粉煤灰(FA)用于本研究级ӀFA、符合中国粉煤灰用于水泥和混凝土的标准。电脑的物理和化学性质和足总表1。PC和FA的密度是3080公斤/米³和2340公斤/米³,分别。该白色和透明的由苏州Rexiang纳米科技有限公司,有限公司,平均粒径15嗯,导热系数为0.015 W / (m·K) (25°C),密度0.08克/厘米³。发泡剂是HTQ-1复合发泡剂产生的河南华泰新材料科技有限公司有限公司复合加速器,加速器是一个白手起家的,hydroxypropylmethylcellulose (HPMC)是山东戈麦斯化工有限公司有限公司减水剂是多羧酸的酸强塑剂(SP)减水率为35%和50%的固体含量。从瓦克有机硅防水剂(OWA)化工有限公司有限公司

2.2。制备的标本

首先,标本OWA为0%,0.1%,0.5%,1.0%,和3.0%的标本进行了研究。然后,标本OWA在0.5%,而该项目研究也从1.0%到4.0%不等。亚足联贴都是控制的湿密度280 kg / m3到300公斤/米³。亚足联的混合设计如表所示2。为了确保气凝胶泡沫混凝土的性能良好,10 wt %添加粉煤灰混合物。

2.3。混合过程

亚足联的混合过程如下。首先,PC, FA、HPMC加速器,OWA,和该项目表的混合比例2均匀地2 - 3分钟。然后,自来水和SP被添加到预拌粉和混合3分钟。最后,预制泡沫添加到酱和混合3分钟。此外,下面的标本来确定机械性能:立方标本100×100×100毫米³测试抗压强度与干容重。此外,移动标本300×300×30毫米³被用来测试导热系数。所有的标本都扔进模具,覆盖保鲜膜,以防止水蒸发。72 h后,标本demolded和保存在一个标准养护室(20°C,相对湿度100%)28天。在测试之前,每个标本是在烤箱干60°C恒重,冷却到室温。

2.4。测试程序

亚足联的28天抗压强度是由一个敏感的多功能测试系统机200 KN能力。亚足联的容重计算干亚足联的质量除以体积(100×100×100毫米³在28天的时代。吸水率计算是基于质量的差异之前和之后在水中浸泡24小时。导热系数(k依照ASTM C518)亚足联测量稳态热传输特性的标准试验方法通过热流计装置NETZSCH间歇和436年。

亚足联的孔隙结构测定标本的100毫米×100毫米×100毫米减少一半,并已被测表面。DJCK-2裂缝宽度计Jingmao生产的仪器被用来减少面临的结构照片。部分的尺寸是11×9毫米,和60倍放大。最后,南无测量器软件被用于统计分析的孔隙结构参数。

亚足联的微观形态学是通过扫描电子显微镜(SEM)观察。由于穷人电导率的样本,样本喷洒黄金在测试之前。亚足联的相组成分析了粉末x射线衍射分析仪(XRD、日本岛津公司dx - 6100)。

3所示。结果与讨论

3.1。OWA内容基本性质的影响

亚足联的基本性质与不同OWA内容呈现在图1。它观察到OWA用量的增加从0.1%提高到3.0%,干体积密度和抗压强度显著降低。这是由于疏水性水泥粒子吸附在气液界面的泡沫,这可以防止泡沫进一步增长和合并17)和延迟水化反应,导致标本(抗压强度降低18,19]。

3.2。OWA内容对吸水率的影响和热导率

如图2(一个),OWA含量从0.1%增加到3%,亚足联的吸水率明显从16.9%下降到9.2%。如图2 (b),亚足联的导热系数明显降低从0.104 W / (m·k) 0.073 W / (m·k)。这是看到的内容OWA超过0.5%,吸水率和热导率的下降趋势变得不那么明显。结果表明,最优OWA含量0.5%改善亚足联的防水性能。根据Hai-li的结果(20.),气凝胶是有效地提高泡沫混凝土的抗湿性和界面形成疏水性底物的空气孔。

当OWA内容保存为0.5%,体积密度、抗压强度、吸水率、导热系数亚足联的300公斤/米³,0.6 MPa, 12%, 0.08 W / (m·k),分别。OWA内容保持不变,0.5%在接下来的混合比例。

3.3。该项目内容对吸水率的影响和热导率

图3介绍了该项目内容对吸水率的影响和亚足联的保温。从图可以看出3(一个),在增加该项目从0%提高到4.0%,吸水率略微下降然后显著增加,达到该项目9.2%的最小值为3.0%。这是因为增加内容的小粒子NSAP,泡沫混凝土浆的一致性和粘度增加,导致连接孔的数量减少。另一方面,该项目减少的微团聚体效应的毛细管孔隙数量泡沫混凝土的水泥粘贴21,22]。当该项目超过3.0%的内容,水化产物C-S-H数量的减少导致的增加的连接孔。如图3 (b),该项目从0%提高到4.0%,含量的增加,热导率是减少从0.074 W / (m·K) 0.055 W / (m·K)。热导率下降的原因如下。首先,该项目高空隙率降低了亚足联的热传递路线。其次,该导热系数的0.019 W / (m·K),这是低于空气的导热系数(0.024 W / (m·K)) (23]。第三,混凝土材料会变得粗糙,更宽松,多孔当该项目使用粒子(24]。因此,热导率是降低了。

4所示。微观结构和水化产物分析

4.1。孔隙结构分析

AFC-2的显微组织照片和孔隙大小分布和AFC-7截面图所示4。是看到AFC-2样本有一个小孔径和孔壁厚,而AFC-7平均孔隙大小和更大更大孔隙数量。它表明,添加该项目可以显著提高平均孔径和大孔隙数量的样本由于穷人NSAP和水泥贴”的组合。结果也可以解释为什么热导率降低(25]。

4.2。XRD

x射线衍射分析(图5)证明了CH (PDF, 84 - 1269年)和钙矾石(PDF, 72 - 1907年)是主要的结晶化合物在所有的标本有或没有该项目。也见过,在29度的峰值,AFC-2和AFC-7 C-S-H存在。这些结果表明,亚足联的主要水化产物是CH, C-S-H和钙矾石。此外,添加该项目几乎没有影响泡沫混凝土的水化产物。

4.3。扫描电镜

SEM和EDS图像样本的结果如图所示6。如数据所示6(一)和6 (b)AFC-2的水化产物和AFC-7 CH, C-S-H,和钙矾石,这进一步证明了XRD的结果。从图6 (b)有大量NSAP亚足联表面的水化产物。EDS结果(图7和检测位置使用图中的红色框标记6)AFC-2 andAFC-7样本也证明了颗粒覆盖的表面水化产品该项目。通过比较AFC-2和AFC-7的SEM照片,很明显,该项目对水化产物的存在会降低水化产物之间的界面粘附[26]。

4.4。热传递模型

泡沫混凝土的热传递模型有或没有该呈现在图8。观察到,由于该项目的存在,热传递通路显著增加,导致更多的时间来完成传热过程(27,28]。根据方程(1)[29日),在同样的总热量,材料厚度、温差、传热面积,传热时间越长,热导率越低。此外,在文献中报道,气体的导热系数远低于固体(28]。当热量被转移到表面的该项目,该项目增加的阻力通过毛孔明显由于NSAP充满介质气体。因此,亚足联已经较低的导热系数与普通泡沫混凝土相比。 在哪里λ热导率,问是总热量,一个是材料厚度,一个传热面积,T₂−T₁是温差,t是热传输时间。

5。结论

(1)OWA内容增加,干容重、抗压强度、吸水率和泡沫混凝土的导热系数降低。泡沫混凝土的3.0% OWA有最好的防水和隔热性能。(2)首先作为该项目内容增加,吸水率降低,然后增加在热导率降低。亚足联的3.0% NASP不仅导热系数较低,吸水率也最低的。(3)亚足联的水化产物是CH, C-S-H和钙矾石。此外,添加该项目几乎没有影响水化产物的类型。然而,平均孔径和大孔隙的数量显著增加,和水之间的界面粘附产品被削弱。(4)传热模型相比,该项目的存在可以显著提高传热途径和阻力,从而降低热导率。

数据可用性

从实验产生的数据,可以提供相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作是由国家重点支持研究和发展计划“固体废物资源”中国(2019 yfc1907200)的关键特殊项目,研究和发展项目的中建股份(中建股份- 2019 - z - 24),和农村住房和城市发展部研究和开发项目(2019 - k - 049和2020 - k - 173)。