陳陽 石川

（1 廣東省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司；2 廣東省建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測總站有限公司）

0 引言

泡沫混凝土因其具有輕質(zhì)、保溫隔熱等優(yōu)點(diǎn)，近年來已在越來越多的建設(shè)工程中開始大量使用[1-2]。然而，由于泡沫混凝土是一種多孔材料，其中水分易消耗，形成毛細(xì)孔彎液面造成的毛細(xì)孔負(fù)壓，導(dǎo)致泡沫混凝土產(chǎn)生自收縮和干燥收縮，造成泡沫混凝土早期開裂。通常在澆筑后充分澆水養(yǎng)護(hù)來減小干燥收縮，從而減緩早期開裂風(fēng)險(xiǎn)（水灰比較大的泡沫混凝土的自收縮幾乎可以忽略），但是對(duì)于水灰比較低的高強(qiáng)混凝土（水灰比≦0.35），由于其致密的孔隙結(jié)構(gòu)，充分澆水養(yǎng)護(hù)并不能有效減小自收縮帶來的開裂問題，并且其自收縮可占到28d 總收縮變形的50%以上，開裂風(fēng)險(xiǎn)很大。有相關(guān)文獻(xiàn)表明[3]，可采用減縮劑可以降低泡沫混凝土的收縮，從而減小開裂風(fēng)險(xiǎn)。

目前，國內(nèi)外也有大量研究證明[4-5]，水泥基材料中加入纖維可以提高抗裂性能。當(dāng)水泥基材料處于塑性階段時(shí)，極易產(chǎn)生微細(xì)裂縫，在硬化過程中則因失水干縮而導(dǎo)致微細(xì)裂縫的擴(kuò)大并產(chǎn)生新的裂縫，水泥基材料中加入纖維可阻止原有裂縫的擴(kuò)展并延緩新裂縫的產(chǎn)生，還可明顯提高復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度、抗?jié)B與抗凍等性能。

本試驗(yàn)以前期研究工作為基礎(chǔ)，通過加入減縮劑和纖維，設(shè)計(jì)一系列泡沫混凝土，研究減縮劑和纖維對(duì)其耐久性的影響，獲得高性能高強(qiáng)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為珠江水泥廠生產(chǎn)的P.II 42.5 硅酸鹽水泥。水泥的化學(xué)組成如表1 所示，其物理性能見表2。

表1 P·II42.5 硅酸鹽水泥的化學(xué)組成 （%）

表2 P·II42.5 硅酸鹽水泥的基本性能

⑵粉煤灰

本研究試驗(yàn)用粉煤灰為珠江電廠II 級(jí)粉煤灰，需水量比為99%，化學(xué)組成見表3。

表3 粉煤灰的化學(xué)組成(%)

⑶發(fā)泡劑

本試驗(yàn)主要用的河南華泰生產(chǎn)的發(fā)泡劑，性能技術(shù)參數(shù)如表4 所示。

表4 試驗(yàn)用發(fā)泡劑性能技術(shù)參數(shù)

⑷減水劑：由某建材公司生產(chǎn)的聚羧酸減水劑，固含量為18%。

⑸穩(wěn)泡劑：選取十二烷基硫酸鈉（天津市福晨化學(xué)試劑廠，化學(xué)純，≥90.0%）和三乙醇胺作為穩(wěn)泡劑（天津市富宇精細(xì)化工有限公司，分析純，≥85.0%）。

⑹減縮劑：某建材公司生產(chǎn)，推薦摻量為膠凝材料的1.5～3%。

⑺纖維：聚丙烯纖維，其基本性能參數(shù)如表5 所示。

表5 試驗(yàn)用聚丙烯纖維的基本性能

1.2 配合比

通過前期試驗(yàn)，確定了砂膠比、水灰比、減水劑摻量等參數(shù)，具體配合比及試驗(yàn)結(jié)果如表6 所示。按照表6的配合比澆筑成型100mm×100mm×100mm 試塊，拆模養(yǎng)護(hù)至齡期，測試泡沫混凝土的性能。

表6 泡沫混凝土的配合比

2 強(qiáng)度及耐久性能

參照GB/T11969《蒸壓加氣混凝土性能試驗(yàn)方法》、JC/T 1062《泡沫混凝土砌塊》、《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50082 測試泡沫混凝土的干縮性能、抗碳化、抗凍性等性能。

2.1 抗壓強(qiáng)度

如圖1 所示，未摻入纖維和減縮劑時(shí)，所配制泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度為8.9MPa。當(dāng)摻入纖維和減縮劑時(shí)，泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度有所增加。纖維摻量為1%，減縮劑摻量為2%時(shí)，泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度最大，為10.2MPa。

圖1 泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度

2.2 干縮性能

如圖2 所示，摻入纖維和減縮劑的泡沫混凝土的干縮值明顯下降，下降幅度為60%以上，當(dāng)纖維摻量為1%、減縮劑摻量為2.5%時(shí)，泡沫混凝土的干縮值僅0.44mm/m，說明摻入纖維和減縮劑對(duì)防止泡沫混凝土干縮開裂有積極作用，能有效減少收縮，從而降低由于收縮產(chǎn)生的開裂。

圖2 減縮劑對(duì)泡沫混凝土干燥收縮的影響

2.3 抗碳化性能

參照GB/T11969-2008《蒸壓加氣混凝土性能試驗(yàn)方法》進(jìn)行泡沫混凝土抗碳化性能試驗(yàn)。從圖3 可以看出，當(dāng)泡沫混凝土中摻入纖維和減縮劑時(shí)，其碳化系數(shù)明顯提高，達(dá)到5%。當(dāng)纖維摻量為1%、減縮劑摻量為2%時(shí)，泡沫混凝土的碳化系數(shù)達(dá)到0.89，說明摻入纖維和減縮劑能夠明顯提高泡沫混凝土的抗碳化性能。

圖3 減縮劑對(duì)泡沫混凝土碳化系數(shù)的影響

2.4 抗凍性

參照《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50082 進(jìn)行泡沫混凝土的抗凍性試驗(yàn)，對(duì)泡沫混凝土進(jìn)行凍融循環(huán)50 次后測量強(qiáng)度損失率和質(zhì)量損失率，試驗(yàn)結(jié)果分別如圖4、圖5 所示。

圖4 泡沫混凝土抗凍性能

圖5 泡沫混凝土抗凍性能

從圖4、圖5 中可以看出，高強(qiáng)泡沫混凝土具有良好的抗凍性。未摻加纖維和減縮劑時(shí)，泡沫混凝土的強(qiáng)度損失率為12.8%、質(zhì)量損失率為4.6%。摻入纖維和減縮劑后，泡沫混凝土的抗凍性明顯提高。當(dāng)纖維摻量為1%、減縮劑摻量為2.5%時(shí)，泡沫混凝土強(qiáng)度損失率為8.6%，質(zhì)量損失率為2.2%，說明摻入纖維和減縮劑可提高泡沫混凝土的抗凍性。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)研究了纖維和減縮劑對(duì)泡沫混凝土性能的影響。通過配合比設(shè)計(jì)了一系列泡沫混凝土，測試了其抗壓強(qiáng)度、干縮性能、碳化系數(shù)和抗凍性。當(dāng)纖維摻量為1%、減縮劑摻量為2%時(shí)，泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度最大，為10.2MPa，減縮劑摻量增加到2.5%時(shí)，抗壓強(qiáng)度稍有減小，為9.8MPa；當(dāng)減縮劑摻量為2.5%時(shí)，干縮值僅0.44mm/m；當(dāng)減縮劑摻量為2%時(shí)，碳化系數(shù)達(dá)到0.89；當(dāng)減縮劑摻量為2.5%時(shí)，泡沫混凝土強(qiáng)度損失率為8.6%和質(zhì)量損失率為2.2%。試驗(yàn)結(jié)果表明：適量摻入纖維和減縮劑可提高泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度和耐久性能。