高穩(wěn)定發(fā)泡劑與泡沫混凝土的優(yōu)化設(shè)計(jì)及性能研究.pdf

1、隨著我國道路交通量和交通荷載的日益增加,部分早期高速公路和城市道路的改擴(kuò)建工程不斷增,建設(shè)中所存在的占地拆遷、軟土地基處理、凍土破壞以及管涵外保溫施工等問題對道路基層和面層的質(zhì)量和耐久性有著重要的影響,不少關(guān)鍵技術(shù)沒有得到有效解決。泡沫混凝土作為一種自立性好、保溫抗凍、來源廣泛且價(jià)格低廉的新型道路基層材料,近些年在道路建設(shè)中取得了一定的應(yīng)用和發(fā)展,但也出現(xiàn)了諸如泡沫不穩(wěn)定、強(qiáng)度較低、吸水率過大等問題。本文參照《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》

2、(JTJ034-2000)中對基層材料強(qiáng)度的要求,進(jìn)行高穩(wěn)定發(fā)泡劑和泡沫混凝土的制備與配比優(yōu)化設(shè)計(jì),系統(tǒng)地探討了影響發(fā)泡劑、泡沫混凝土及其內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)的因素、改善措施和機(jī)理。主要內(nèi)容包括:
　　(1)通過對比研究不同陰離子表面活性劑的泡沫性能,以及不同穩(wěn)泡劑摻量對發(fā)泡倍數(shù)和泡沫穩(wěn)定性的影響,制備出兩種性能優(yōu)越的泡沫混凝土發(fā)泡劑,即GL-1和GL-2型。研究表明:GL-1型發(fā)泡劑制備的泡沫在空氣中表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性,但性能受外界溫度變

3、化的影響較大。GL-2型發(fā)泡劑在溫度5~45℃的條件下,仍然保持其較高的穩(wěn)定性,對道路施工條件的適應(yīng)性較強(qiáng),且泡沫細(xì)膩均勻,有光澤,發(fā)泡倍數(shù)為42.2倍,1h泌水量和沉降距分別為16.3ml和1.3mm。
　　(2)以抗壓強(qiáng)度、吸水率、導(dǎo)熱系數(shù)和干縮值為性能指標(biāo),系統(tǒng)研究不同水灰比、粉煤灰、砂和纖維摻量對不同干密度等級下的泡沫混凝土性能的影響。研究表明:在水膠比為0.44,粉煤灰替代水泥用量30％時(shí),制備的600級泡沫混凝土性能最

4、優(yōu),28d抗壓強(qiáng)度為4.14MPa。水料比為0.42,膠砂比為1:1.8,減水劑摻量為1.2%時(shí),制備的1000級泡沫混凝土28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到最高為4.54MPa,其中砂摻量對強(qiáng)度的影響最大。水料比0.58,纖維摻量0.10%時(shí)制備的400級泡沫混凝土,7d和28d抗壓強(qiáng)度分別為0.76MPa和1.32MPa,吸水率為17.5%,導(dǎo)熱系數(shù)為0.072W/(m·K),干縮為0.98mm/m,制備的不同干密度下的泡沫混凝土強(qiáng)度指標(biāo)可滿足不同

5、等級公路對基層和底基層的要求。
　　(3)利用顯微鏡對不同干密度、水灰比以及膠砂比下的泡沫混凝土內(nèi)部氣孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察,推導(dǎo)并計(jì)算出不同干密度和水灰比下的泡沫混凝土孔隙率,并利用Image J圖像分析軟件對其平均孔徑進(jìn)行測量,研究表明:隨著干密度等級的增大,氣孔直徑和孔隙率逐漸減小,砂摻量越大,對孔結(jié)構(gòu)的破壞越明顯。
　　(4)結(jié)合泡沫混凝土28d抗壓強(qiáng)度、孔隙率和孔徑的數(shù)據(jù),以Griffith斷裂力學(xué)和復(fù)合材料理論為基礎(chǔ),對