泡沫玻璃制備輕骨料混凝土的試驗研究

劉輝，王松亮，李丹丹

（1. 響水中聯(lián)水泥有限公司，江蘇 鹽城 224600；2. 徐州中聯(lián)混凝土有限公司，江蘇 徐州 221100）

0 前言

玻璃作為一種應用極其廣泛的材料，其物理化學性能穩(wěn)定，但其廢棄物難以通過自然循環(huán)降解，因此廢棄玻璃的回收再利用越來越被人們所重視。泡沫玻璃作為一種綠色節(jié)能環(huán)保材料，是以廢棄玻璃為原材料，粉磨后加入適量發(fā)泡劑，再經(jīng)過一系列工序而制成的特種玻璃材料；因其具有密度小、保溫隔熱性能好等特點，多用于建筑外墻和屋面保溫等工程領(lǐng)域[1,2]。

泡沫玻璃是多氣孔蜂窩狀的輕質(zhì)材料，內(nèi)部充滿微小均勻的氣孔，其密度范圍在 100～600kg/m3[3]。以顆粒狀泡沫玻璃為骨料，代替天然浮石、人工陶粒等材料配制輕骨料混凝土用于外墻保溫，可發(fā)揮泡沫玻璃的保溫性能，拓展其應用范圍。

1 原材料

（1）水泥：淮海中聯(lián) P·O42.5 水泥，標準稠度需水量比 27.7%，28d 抗壓強度 50.6MPa。

（2）粉煤灰：國華Ⅰ級灰，45μm 方孔篩篩余6.4%，28d 活性指數(shù) 76%。

（3）天然河砂：細度模數(shù) 2.5，含泥量 1.2%。

（4）外加劑：蘇博特PCA-1減水劑，減水率19.8%。

（5）水：市政自來水。

（6）陶粒：公稱粒徑 5～20mm 人工粉煤灰陶粒，堆積密度 537kg/m3，筒壓強度 2.3MPa，1h 吸水率16.2%。

（7）廢棄瓶罐玻璃作為泡沫玻璃原料，CaCO3作為發(fā)泡劑。

2 試驗方法

以廢棄瓶罐玻璃為原料，粉磨后取樣進行檢測，粉料比表面積 102m2/kg，化學成分見表 1。將發(fā)泡劑磨細到與玻璃粉料細度一致，按不同摻量與玻璃粉料混合均勻，以 30～40℃/min 的升溫速度升溫至 770℃[4]，進行發(fā)泡試驗并檢測試驗結(jié)果。

表 1 玻璃粉料化學成分 %

選用試驗檢測結(jié)果較好的摻配比例制作成泡沫玻璃顆粒，取代陶粒配制強度等級為 LC15 的輕骨料混凝土，檢測混凝土性能并與陶?；炷翆Ρ?。試驗所用配合比如表 2 所示。檢測試驗參照 JGJ 51—2002《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》及 GB/T 50080—2016《普通混凝土力學試驗方法》執(zhí)行。

表 2 試驗用 L C 1 5 輕骨料混凝土配合比 k g/m3

3 試驗結(jié)果及分析

3.1 泡沫玻璃發(fā)泡過程檢測結(jié)果

采用 CaCO3作為發(fā)泡劑時，其摻量為玻璃質(zhì)量的1%～2%[4]。將不同摻量發(fā)泡劑與玻璃粉料混合均勻后進行發(fā)泡試驗，試驗結(jié)果如表 3 所示。

從表 3 可以看出，泡沫玻璃內(nèi)的氣泡數(shù)量隨著發(fā)泡劑摻量增加而增加， 當發(fā)泡劑摻量為 1.5% 時效果最佳；發(fā)泡劑摻量一定時，隨發(fā)泡時間延長，泡徑逐漸增大，發(fā)泡時間在 15～20min 時發(fā)泡效果較好。

采用 CaCO3作為發(fā)泡劑時，CaCO3與玻璃粉料中的SiO2反應生成 CO 和 CO2氣體[4]，發(fā)泡劑摻量較少時反應生成的氣體量較少，玻璃熔液中氣泡數(shù)量不足；摻量過多時，CO 和 CO2氣體大量生成，單位體積內(nèi)氣泡數(shù)量過多，氣泡相互結(jié)合，出現(xiàn)大氣泡和連通氣泡。

表 3 不同摻量發(fā)泡劑發(fā)泡試驗結(jié)果

發(fā)泡時間的長短會影響氣泡大小和泡徑的均勻性。發(fā)泡時間過短將造成氣泡無法充分長大，泡徑較??；若發(fā)泡時間過長，則造成氣泡泡徑過大，會使玻璃熔液的導熱性能變差，溫度分布不均勻，影響氣泡泡徑的均勻性[5]。

3.2 顆粒狀泡沫玻璃作為輕骨料配制混凝土性能檢測結(jié)果

將 1.5% 摻量 CaCO3與玻璃粉料均勻混合，以 30～40℃/min 的升溫速度升溫至 770℃，發(fā)泡 15～20min，制作成粒徑 5～20mm 的顆粒狀泡沫玻璃作為輕骨料，性能如表 4 所示。

表 4 泡沫玻璃輕骨料性能檢測結(jié)果

如表 4 所示，泡沫玻璃輕骨料與陶粒相比，堆積密度較小而筒壓強度更高，尤其 1h 吸水率下降明顯。泡沫玻璃是多氣孔材料，但泡沫玻璃內(nèi)部的氣孔是封閉的；浸入水中后僅顆粒表面與空氣連通的氣孔吸水，而顆粒內(nèi)部的封閉氣孔不吸水，且玻璃本身也并不吸水，故泡沫玻璃作為輕骨料，其吸水率較陶粒小的多。

泡沫玻璃與陶粒分別作為輕骨料配制 LC15 輕骨料混凝土，檢測混凝土的性能，結(jié)果如表 5 所示。

表 5 輕骨料混凝土性能檢測結(jié)果

結(jié)果表明：采用泡沫玻璃代替陶粒后，混凝土的干表觀密度降低，28d 抗壓強度上升，48h 吸水率明顯下降?；炷帘碛^密度降低使建筑物的自重減輕，可適當降低柱子的截面尺寸和梁板的鋼筋用量，明顯降低建設成本。陶粒因吸水率高，使用前須進行灑水預濕，增加了使用難度；泡沫玻璃吸水率低，可以改善生產(chǎn)流程，降低生產(chǎn)成本[6]。

4 結(jié)論

（1）用廢棄瓶罐玻璃為原料，粉磨后摻入 1.5% 的CaCO3作為發(fā)泡劑，以 30～40℃/min的升溫速度升溫至770℃，發(fā)泡 15～20min，可以制備發(fā)泡良好、氣泡分布均勻、泡徑適中的泡沫玻璃。

（2）將泡沫玻璃制作成粒徑 5～20mm 的顆粒，可以替代陶粒作為輕骨料配制輕骨料混凝土。與陶粒相比，泡沫玻璃顆粒配制的輕骨料混凝土干表觀密度與吸水率更低，抗壓強度更高。

[1] 蔣文玖．廢棄玻璃的回收再利用[J]．建筑工業(yè)信息，2003,(9): 39-40．

[2] 王玉玲．泡沫玻璃及其應用[J]．科技信息，2007,(25): 48．

[3] 翁觀清．泡沫玻璃生產(chǎn)應用研究[J]．廣東建材，2011,(11): 95-98．

[4] 孫永泰．用廢玻璃生產(chǎn)泡沫玻璃的研究[J]．粉煤灰，2015,27(1): 31-32．

[5] 高淑雅．利用廢玻璃制備微晶泡沫玻璃[J]．陜西科技大學學報，2005,23(6): 61-64．

[6] 徐源，潘景秋．淺談輕骨料混凝土[J]．才智，2010,(22): 36．