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泡沫混凝土抗压强度研究

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《商品混凝土杂志》2014年第七期

1试验方法及结果分析

1.1不同种类减水剂对泡沫混凝土抗压强度的影响在保持胶凝材料用量与浆泡体积比不变的前提下,分别采用聚羧酸减水剂与萘系减水剂进行对比,通过调整减水剂掺量与用水量,保持水泥净浆流动度一致。试验所得28d抗压强度如图2所示。由图2可以看出,掺入减水剂后,泡沫混凝土抗压强度得到了明显的提升。虽然掺入聚羧酸减水剂后抗压强度最高,但是在成型过程中发现了大量的肉眼可见的气泡,这说明聚羧酸减水剂对泡沫混凝土气泡的稳定性有不利影响,导致小气泡合成大气泡不断上浮,其抗压强度高是因为聚羧酸减水剂导致部分气泡破裂造成泡沫混凝土干密度增大。[2]而掺入萘系减水剂的泡沫混凝土成型过程中气泡均匀,破型后的断裂面显示气泡呈圆形且比较均匀,同时考虑到不同种类减水剂的价格因素,本文以下试验均选择萘系减水剂。

1.2不同种类矿物掺合料对泡沫混凝土抗压强度的影响在保证其他条件不变的前提下,矿物掺合料替代20%水泥,只改变矿物掺合料种类,28d抗压强度如图3所示。通过图3我们可以看到矿物掺合料种类不同,对于泡沫混凝土抗压强度也有着明显的影响,其中煤矸石粉替代效果与粉煤灰替代效果相差不大,但抗压强度较粉煤灰替代水泥时稍低,这主要是由于:①粉煤灰的微集料效应;②粉煤灰中SiO2和Al2O3含量比煤矸石的含量高,在泡沫混凝土中,水泥因水化不断放出强碱Ca(OH)2,与粉煤灰中的SiO2和Al2O3产生化学反应,生成具有胶凝性能的水化硅酸钙、低硫型和高硫型水化硫铝酸钙,促进泡沫混凝土强度增长。[3]煤矸石与粉煤灰的颗粒大小也决定着水化反应的快慢、水化完全的程度和凝结时间。越细、比表面积越大,吸湿性也越大,与Ca(OH)2反应也越快。[4]粒化高炉矿渣替代效果要强于粉煤灰、煤矸石粉的替代效果,这主要是由于粒化高炉矿渣28d活性指数相对较高,但由于粒化高炉矿渣成本较高,因此在泡沫混凝土中很少使用。

1.3不同掺合料替代率对泡沫混凝土抗压强度的影响在保证其他条件不变的前提下,矿物掺合料种类为粉煤灰,只改变粉煤灰掺量,28d抗压强度如图4所示。通过图4,我们可以得出适当添加粉煤灰可有效提高泡沫混凝土抗压强度,如上所述,是由于粉煤灰中的SiO2和Al2O3与水泥水化释放出的强碱Ca(OH)2产生化学反应,生成具有胶凝性能的水化硅酸钙、水化硫铝酸钙,促进泡沫混凝土强度增长。但是由于粉煤灰早期没有火山灰效应,并且会降低水泥水化热,因此随着粉煤灰掺量的提高,泡沫混凝土抗压强度也会降低。本次试验中粉煤灰的最佳掺量为30%。

1.4不同浆泡体积比对泡沫混凝土抗压强度的影响在保证其他条件不变的前提下,只改变掺入同体积、同组分水泥浆中的泡沫体积,28d抗压强度如图5所示。通过图5,我们可以看到随着掺入泡沫体积的增加,泡沫混凝土抗压强度逐渐降低。这主要是由于随着掺入泡沫体积的增大,泡沫混凝土干密度随之减小,泡沫混凝土孔隙率增大,从而影响了泡沫混凝土的抗压强度。

1.5不同干密度对泡沫混凝土抗压强度的影响在保证其他条件不变的前提下,设计绝干密度ρ为400kg/m3、500kg/m3、600kg/m3、700kg/m3,28d抗压强度如图6所示。通过图6可以看出,在保证其他所有条件不变的前提下,泡沫混凝土抗压强度与绝干密度之间具有近乎线性的相关性。因此我们可以通过调整泡沫混凝土湿密度,进而获得所需泡沫混凝土绝干密度,从而达到控制泡沫混凝土抗压强度的目的。

2结论

(1)掺加减水剂可以明显提高泡沫混凝土强度,并且相对于聚羧酸减水剂,萘系减水剂具有更好的气泡稳定性,引入的气泡均匀、形状规则。(2)替代率相同的情况下,矿物掺合料种类不同对泡沫混凝土的抗压强度有着不同的贡献效果,表现为煤矸石粉<粉煤灰<粒化高炉矿渣。由于粒化高炉矿渣成本较高,因此粉煤灰是一种合适的矿物掺合料。(3)矿物掺合料种类相同的情况下,对于提高泡沫混凝土抗压强度存在着一个最佳掺量。本次试验中粉煤灰的最佳掺量为30%。(4)浆泡体积比对泡沫混凝土的抗压强度有着显著的影响,主要是因为不同浆泡体积比下成型的泡沫混凝土干密度不同,从而影响了泡沫混凝土的抗压强度。(5)泡沫混凝土的干密度与抗压强度有着非常明显的线性关系,通过调整泡沫混凝土湿密度,是可以达到调整干密度,提高泡沫混凝土强度的目的。

作者:艾洪祥朱炎宁沈忠雪李晓文单位:中建西部建设股份有限公司

商品混凝土杂志责任编辑:田老师    阅读:人次