复合发泡剂的制备及发泡石膏的性能研究

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近年来,建筑业一路蓬勃发展,但此间能源消耗年均只增不减。要做到绿色发展,需要从多个方面着手,其中磷石膏在建材中的综合利用,就是从原材料上回收再利用,做到资源的节约,实现建筑材料节能。绿色建筑首先需要在建筑材料的制备上减少能源消耗,其次需要建筑材料制品具有高性能表现,最后可以开发新型能源,广泛使用于绿色建筑的应用中,提高能源利用率。故还需从磷石膏的应用出发进行研究,做到低耗能、少排放。工业副产石膏在建材中的应用越来越多元化,其中利用磷石膏为原材料研制轻质、高强、多孔的保温材料是非常有前景的方向。然而在工艺与技术上有亟待解决的难题,即在保持多孔材料低容重的前提下,使之仍有符合工程应用的力学性能。本文基于多孔保温材料发展背景以及制备技术上存在的的难题,制备起泡和稳泡均优良的物理发泡剂,并将其泡沫应用至磷建筑石膏浆体中,探究了发泡剂种类及组成的基本性能以及对发泡石膏的密度、力学等性能、吸水率、导热性能的影响,并对发泡石膏进行改性以制备符合建筑需要的轻质高强保温石膏材料。主要研究结果如下:(1)单一发泡剂实验中,对选用的6种发泡剂进行了自身的起泡能力和稳泡性能测试并将其应用至发泡石膏中对浆体及硬化体进行测试分析,发现蛋白发泡剂所在的发泡石膏强度和容重综合表现更好;椰油丙基酰胺甜菜碱(CAB-97)和α-烯基磺酸钠(AOS)随浓度的增加基本性能增强明显,CAB-97提高浆体工作性能,AOS泡沫在石膏浆体中的损失率最低。(2)复合发泡剂实验中,AOS和CAB-97对蛋白复合发泡剂本身性能都有增强效果,但AOS作用下对复合发泡剂起泡能力和稳泡性能的增强效果更明显,且当AOS掺量为15%时,对发泡石膏的综合影响最佳,干密度为642 kg/m~3,3d抗压强度达到1.93 MPa。随着磷建筑石膏浆体中泡沫掺量的增加,发泡石膏容重均降低、导热系数减小,保温性能更好,但强度也随之降低。对相关性能进行了线性拟合,拟合结果表面,导热系数与容重呈正线性相关,石膏强度与孔隙率呈负线性相关。(3)发泡石膏改性实验中,在本课题实验使用的掺量范围内,使用高强石膏改性发泡石膏,强度持续提升但容重也增加,掺量为50%时,干密度为781 kg/m~3,3d抗压强度为2.89 MPa;使用普通硅酸盐水泥对发泡石膏改性,普通硅酸盐水泥掺量为10%时,28d综合性能最好,干密度为701 kg/m~3,28d抗压强度达3.5 MPa;使用硫铝酸盐水泥改性发泡石膏时,硫铝酸盐水泥掺量为10%时发泡石膏综合性能最好,干密度为697 kg/m~3,28d抗压强度达到2.86 MPa,且凝结时间缩短至13min;使用聚丙烯纤维对发泡石膏材料改性时,当聚丙烯纤维掺量为0.05%时,材料干密度为608 kg/m~3,3d抗压强度达2.25 MPa,综合性能较好。
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