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        高強(qiáng)泡沫混凝土耐久性研究

        2021-07-27 07:14:38陳陽石川
        廣東建材 2021年7期
        關(guān)鍵詞:抗凍損失率碳化

        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。

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