0 引言
泡沫混凝土因其具有轻质、保温隔热等优点,近年来已在越来越多的建设工程中开始大量使用。然而,由于泡沫混凝土是一种多孔材料,其中水分易消耗,形成毛细孔弯液面造成的毛细孔负压,导致泡沫混凝土产生自收缩和干燥收缩,造成泡沫混凝土早期开裂。通常在浇筑后充分浇水养护来减小干燥收缩,从而减缓早期开裂风险(水灰比较大的泡沫混凝土的自收缩几乎可以
忽略),但是对于水灰比较低的高强混凝土(水灰比≦0.35),由于其致密的孔隙结构,充分浇水养护并不能有效减小自收缩带来的开裂问题,并且其自收缩可占到28d 总收缩变形的 50%以上,开裂风险很大。有相关文献表明,可采用减缩剂可以降低泡沫混凝土的收缩,从而减小开裂风险。
目前,国内外也有大量研究证明,水泥基材料中加入纤维可以提高抗裂性能。当水泥基材料处于塑性阶段时,极易产生微细裂缝,在硬化过程中则因失水干缩而导致微细裂缝的扩大并产生新的裂缝,水泥基材料中加入纤维可阻止原有裂缝的扩展并延缓新裂缝的产生,还可明显提高复合材料的抗拉强度、抗渗与抗冻等性能。
本试验以前期研究工作为基础,通过加入减缩剂和纤维,设计一系列泡沫混凝土,研究减缩剂和纤维对其耐久性的影响,获得高性能高强泡沫混凝土配合比。
1 原材料及配合比
1.1 原材料
⑴水泥
本研究所使用的水泥为珠江水泥厂生产的 P.II42.5 硅酸盐水泥。水泥的化学组成如表 1 所示,其物理性能见表 2。
⑵粉煤灰
本研究试验用粉煤灰为珠江电厂 II 级粉煤灰,需水量比为 99%,化学组成见表 3。
⑶发泡剂
本试验主要用的河南华泰生产的发泡剂,性能技术参数如表 4 所示。
⑷减水剂:由某建材公司生产的聚羧酸减水剂,固含量为 18%。
⑸稳泡剂:选取十二烷基硫酸钠(天津市福晨化学试剂厂,化学纯, ≥90.0%)和三乙醇胺作为稳泡剂(天津市富宇精细化工有限公司,分析纯, ≥85.0%) 。
⑹减缩剂:某建材公司生产,推荐掺量为胶凝材料的 1.5~3%。
⑺纤维:聚丙烯纤维,其基本性能参数如表 5 所示。
1.2 配合比
通过前期试验,确定了砂胶比、水灰比、减水剂掺量等参数,具体配合比及试验结果如表 6 所示。按照表 6的配合比浇筑成型 100mm×100mm×100mm 试块,拆模养护至龄期,测试泡沫混凝土的性能。
2 强度及耐久性能
参照 GB/T11969《蒸压加气混凝土性能试验方法》、JC/T 1062《泡沫混凝土砌块》、《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082 测试泡沫混凝土的干缩性能、抗碳化、抗冻性等性能。
2.1 抗压强度
如图 1 所示,未掺入纤维和减缩剂时,所配制泡沫混凝土的抗压强度为 8.9MPa。当掺入纤维和减缩剂时,泡沫混凝土的抗压强度有所增加。纤维掺量为 1%,减缩剂 掺 量 为 2% 时 , 泡 沫 混 凝 土 的 抗 压 强 度 最 大 ,为
10.2MPa。
2.2 干缩性能
如图 2 所示,掺入纤维和减缩剂的泡沫混凝土的干缩值明显下降,下降幅度为 60%以上,当纤维掺量为 1%、减 缩 剂 掺 量 为 2.5% 时 , 泡 沫 混 凝 土 的 干 缩 值 仅0.44mm/m,说明掺入纤维和减缩剂对防止泡沫混凝土干缩开裂有积极作用,能有效减少收缩,从而降低由于收缩产生的开裂。
2.3 抗碳化性能
参照 GB/T11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》进行泡沫混凝土抗碳化性能试验。从图 3 可以看出,当泡沫混凝土中掺入纤维和减缩剂时,其碳化系数明显提高,达到 5%。当纤维掺量为 1%、减缩剂掺量为 2%
时,泡沫混凝土的碳化系数达到 0.89,说明掺入纤维和减缩剂能够明显提高泡沫混凝土的抗碳化性能。
2.4 抗冻性
参照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082 进行泡沫混凝土的抗冻性试验, 对泡沫混凝土进行冻融循环 50 次后测量强度损失率和质量损失率,试验结果分别如图 4、图 5 所示。
从图 4、图 5 中可以看出,高强泡沫混凝土具有良好的抗冻性。未掺加纤维和减缩剂时,泡沫混凝土的强度损失率为 12.8%、质量损失率为 4.6%。掺入纤维和减缩剂后,泡沫混凝土的抗冻性明显提高。当纤维掺量为1%、减缩剂掺量为 2.5%时,泡沫混凝土强度损失率为8.6%,质量损失率为 2.2%,说明掺入纤维和减缩剂可提高泡沫混凝土的抗冻性。
3 结论
本试验研究了纤维和减缩剂对泡沫混凝土性能的影响。通过配合比设计了一系列泡沫混凝土,测试了其抗压强度、干缩性能、碳化系数和抗冻性。当纤维掺量为1%、减缩剂掺量为 2%时,泡沫混凝土的抗压强度最大,为 10.2MPa,减缩剂掺量增加到 2.5%时,抗压强度稍有减小,为 9.8MPa;当减缩剂掺量为 2.5%时,干缩值仅0.44mm/m;当减缩剂掺量为 2%时,碳化系数达到 0.89;当减缩剂掺量为 2.5%时,泡沫混凝土强度损失率为8.6%和质量损失率为 2.2%。试验结果表明:适量掺入纤维和减缩剂可提高泡沫混凝土的抗压强度和耐久性能。
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混凝土结构
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