王银魁
富蕴天山水泥有限责任公司,新疆 836100
摘要:发泡水泥保温板作为一种轻质、绝热、隔音、不燃的绿色节能建筑材料，非常适用于外墙保温及防火隔离带，也适用于制作轻质隔墙板夹芯芯材，在全国范围内得到了广泛的应用和批量化、规模化生产。料浆稳定性对发泡水泥制品的影响显著，直接决定其产品的质量。利用高级流变仪对泡沫、水泥浆体、发泡水泥浆体的流变特性进行研究，通过同轴旋转剪切和振幅振荡剪切2种方式对发泡水泥料浆的流变性能进行表征。结果表明:水泥的水灰比越高，初始强度产生越快，且强度越高;水灰比低的水泥料浆具有较好的流变行为，水灰比高的料浆加入减水剂后，流动性能显著提高;泡沫加入料浆后，其稳定性显著降低，线性粘弹区变窄，由0.03%降到0.01%。
关键词:发泡水泥;料浆;流变性能
发泡水泥料浆的稳定性决定了产品的质量，而流变性能可以反映料浆的稳定性。本文对发泡水泥浆体的流变性能进行研究，分别探究泡沫、水泥浆体、发泡水泥浆体的流变特性，利用高级流变仪进行同轴旋转剪切、振幅振荡模式测试表征，获得发泡水泥料浆的结构参数。通过对发泡水泥料浆流变性能的研究，为研制高质量的发泡水泥制品提供理论指导。
1试验原料与方法
试验用水泥为黄石某水泥厂生产的P·O42.5级水泥，并选用FS20减水剂、HT复合发泡剂(工业级，液体)。取一定量的水泥，配制不同水灰比的水泥浆体。根据水泥粉体的质量，加入0.2wt%的减水剂FS20，与水泥粉体一起置于烧杯中，加水充分搅拌，即制得水泥浆体。利用奥地利安东帕公司生产的MCＲ301型流变仪测试水泥浆体的流变性能。测试时选用同轴圆筒夹具，型号为CC17的转子。流变仪使用2个同心圆筒的环隙做物质函数的测定，转子除了能对水泥料浆进行旋转剪切(稳态剪切)，测定悬浮液的表观黏度、剪切应力，还能以一定的频率作振幅振荡来测量圆筒中悬浮液的非稳态响应，对水泥料浆进行振幅振荡剪切(动态剪切)，测得悬浮液的模量、剪切应力、应变等参数。
2试验结果与讨论
2.1泡沫的流变特性
振幅扫描确定的线性粘弹区是其他流变曲线的基础，线性粘弹区之外研究体的结构已破坏，失去研究的意义。以HT发泡剂∶水=1∶30配制的泡沫的振幅扫描。HT发泡剂的线性粘弹区(LVE)范围为0～8%，此范围内剪切应力呈线性变化。在此之后，储能模量(G')开始下降，逐渐与损耗模量(G'')靠近相交，表示泡沫结构破坏，在交点后表现为流动性，剪切应力也不再线性变化。以HT发泡剂∶水=1∶30配制的泡沫的振幅扫描试验观察到，长时间放置的泡沫并不稳定，泡沫会变少变大。静置时间对泡沫结构的对于刚配置的泡沫，G'下降快，是由于泡沫中不稳定的部分迅速被破坏。随着静置时间延长，泡沫整体趋于稳定，G'随着应变增加缓慢减少。但是再随着时间的推移，根据表面与界面化学理论，由于弯曲液面附加压力的作用，小泡内的气体压力总是高于大泡，因而气体自高压的小泡透过液膜，扩散到低压的大泡中去，使小泡变小直至消失，大泡变大，最终导致气泡破裂，成为流体。不同发泡剂和水质量比的泡沫在一定的范围内，加水量对外加发泡剂HT发泡剂的流变性影响不大，因而试验过程中可忽略加水量的影响。综上所述，对于外加发泡剂法，试验过程中制备泡沫时宜选取发泡剂和水质量比为1∶30，泡沫静置时间为10min左右，振幅为0.003%。
2.2水泥料浆的流变特性
水泥料浆(水灰比为1∶2)的振幅扫描曲线水泥料浆的线性粘弹区(LVE)为0.015%。试验过程中设定振幅为0.003%。在具有流动性的前提下，水灰比为1∶3的储能模量G'大于水灰比为1∶2的储能模量G'。水灰比为1∶3的料浆加入减水剂后，水泥料浆的储能模量G'降低，其大小与1∶2接近，说明加入减水剂降低了水泥料浆的强度，减小了料浆的胶凝速度。这主要是由于减水剂的加入提高了浆体的分散性，颗粒团聚固定的水被释放出来，体系中自由水的含量增高，相当于间接地降低了水灰比。
在相同施工流动性能的前提下，加入减水剂能够减少水泥浆体的加水量，使得水灰比提高，水泥浆体强度得到提高。
2.3发泡水泥料浆的流变特性
探究水泥料浆加入0.2%发泡剂后的流变特性，即在水泥结合氧化铝料浆中加入发泡剂。加入发泡剂后泡沫水泥料浆的模量值下降，线性粘弹区变窄，由0.03%降到0.01%，稳定性有所降低。这是因为加入发泡剂发泡改变了料浆的网络结构，变为料浆包裹泡沫。此时由于泡沫本身的不稳定以及料浆颗粒与泡沫接触，产生应力集中，导致泡沫破坏，从水泥料浆加入发泡剂后，需要快速搅拌形成泡沫料浆。不同的搅拌速率对泡沫的发泡率的影响不同，因而泡沫料浆有不同的流变行为。在水泥料浆中加入0.2%发泡剂后。从搅拌速度越快，泡沫浆体的储能模量G'越大，泡沫料浆的线性粘弹区(LVE)越大。其主要原因为，在高速搅拌下，发泡剂发泡效果越好，泡沫浆体的稳定性越好。
3发泡水泥板抗压强度试验的优化建议
3.1加强参数分析
在进行发泡水泥板抗压强度试验时，考虑到抗压强度分析的重要性，应首先强调对参数的分析。结合当前我国建筑工程对材料的一般要求，可知在试验过程中需要重视的参数包括，抗压强度、负载水平、耐水性等等。可细化为：
热阻：达到普通混凝土的10-20倍；重量：达到普通混凝土的15%-20%；是否预留通气口：否；弹性模量：达到普通混凝土的80%-90%；隔音效果：达到普通混凝土的1.5倍以上；抗压性：抗压强度为0.6-25.0MPa；耐水性：达到普通混凝土水平；耐久性：达到普通混凝土水平或与建筑寿命相当。
3.2契合建设需求
结合此前学者的研究成果可知，发泡水泥板作为保温层，可用于屋面保温和外墙保温，替代聚苯乙烯（苯板）等其他隔热材料，具有理想保温性能和结构层的附着性能，方便施工、环保、节时、增效等诸多优越性。与普通混凝土相比，发泡水泥板重量更低、保温效果更强，这是其主要使用价值所在。在后续的发泡水泥板抗压强度试验中，应重视结合其实际使用需要，选取合适的工作方法。如某建筑为轻量化建筑。可知发泡水泥板的抗压强度达到使用标准即可，无需过于强调承重需要，可在进行抗压强度试验时，专注于了解发泡水泥板保温性能，其抗压强度测试，借助上述四种方式中的任何一种均可。
3.3采用模拟试验进行预论证
在本次研究中，破坏性试验、约束条件分析、参数转换分析法所获结果，最终均以标准参考方法进行检验，标准参考方法的工作过程虽然复杂，但更具前瞻性价值，可作为后续工作的参考方法之一。建议在实际工作中以参数分析结果和建设需求为参考，获取对应的客观信息，代入计算机中，通过模拟试验进行反复论证，为建设方案、发泡水泥板抗压强度要求等活动提供依据。可行的试验模式包括BIM动态试验、非动态的单一参数试验等，在条件允许的情况下，将各类信息、数据代入到BIM软件中，通过该软件完成多样参数的综合评估，获取更具客观性的结果。
3结论
1))泡沫的线性粘弹区为0～8%，在线性粘弾区范围内满足胡克定律，发生弹性形变。静置一段时间后其储能模量变大。2)水泥的水灰比越高，初始强度产生越快，且强度越高。水灰比低的水泥料浆具有较好的流变行为，水灰比高的料浆加入减水剂后，能显著提高其流动性能。3)泡沫加入料浆后，泡沫浆体的稳定性显著降低，线性粘弹区变窄，由0.03%降到0.01%。随着剪切速率的增大，泡沫料浆的模量值变大。
参考文献
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