泡沫混凝土收缩性能影响因素的试验研究.pdf

全国中文核心期刊 钎 建蟓 中 国 科 技 核 心 期 刊 泡沫混凝土收缩性| E | d g 8 因素帕 试验研究 张皓， 郑秀梅， 景铎 ( 黑龙江职业 学院 建筑 工程学 院， 黑龙江 哈尔滨1 5 0 0 8 0 ) 摘要 ： 收缩性能在一定程度上影响泡沫混凝土的应用， 针对这个问题， 试验研究了聚丙烯纤维、 减水剂、 发泡剂及膨胀珍珠岩对 泡沫混凝土收缩性能及抗压强度的影响。结果表明， 聚丙烯纤维、 减水剂及膨胀珍珠岩可以有效改善泡沫混凝土的收缩性能， 随着 发泡剂掺量的增加， 泡沫混凝土的收缩率也相应增大， 且提高幅度较大， 使泡沫混凝土的抗压强度降低。 关键词 ： 泡沫混凝土； 收缩性能； 抗压强度； 聚丙烯纤维； 膨胀珍珠岩 中图分类号： T U 5 2 8 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 6 ) 0 3 0 0 8 1 0 4 E x p e r i m e n t a l s t u d y o n t h e i n fl u e n c e f a c t o r s o f s h r i n k a g e o f f o a m e d c o n c r e t e z HANG Ha o， z HE NG Xi u me i ， J I NG Du o ( S c h o o l o f Ar c h i t e c t u r e E n g i n e e r i n g ， He i l o n g j i a n g P o l y t e c h n i c ， H a r b i n 1 5 0 0 8 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T o s o m e e x t e n t ， s h ri n k a g e p e r f o r ma n c e l i mi t s t h e a p p l i c a t i o n o f t h e f o a m c o n c r e t e ， t o a d d r e s s t h i s p r o b l e m， p o l y p mp y l e n e fib e r ， wa t e r r e d u c i n g a g e n t ， f o a mi n g a g e n t a n d e x p a n d e d p e r l i t e h a d be e n s t u d i e d i n o r d e r t O g e t e f f e c t o f s h ri nk a g e a n d c o mp r e s s i v e s t r e ng t h o f foa me d c o n c r e t e 1 1 1 e r e s u l t s s h o we d ： p o l y p r o p y l e n e fib e r , s u p e r p l a s t i e i z e r a n d e x p a n d e d p e r l i t e c a n i mp r o v e e ff e c t i v e l y t h e s h rin k age o f f o am e d c o n c ret e ， wi t h t h e i n c r e a s e o f f o a mi n g age n t c o n t e n t ， t h e s h rin k age o f foa me d c o nc r e t e i n c r e a s e s ， a n d t h e i n c r e ase l e v e l i s h i g h t o red u c e t he c o mpr e s s i v e s t r e n gth o f t h ea me d c o n c r e t e Ke y wo r d s ： t h e f o a m c o n c ret e ， s h ri n k a g e p e rf o rm a n c e ， c o m p r e s s i v e s t r e n g t h ， p o l y p rep y l e n e fi b re， e x p a n d e d p e r l i t e 随着可持续发展理念在建筑节能方面的实践，具有优质 保温隔热 性能的 泡沫混凝土被越来越广泛地应用于建 筑工 程 中， 其在保温屋面、 缝隙填充、 墙体砌块等方面都有卓越的表 现1 1 。但相比于其它混凝土， 泡沫混凝土的收缩率大12 ， 严重的 阻碍了它的更好应用。 对此， 本文研究了影响泡沫混凝土收缩 性能的若干因素， 希望对泡沫混凝土的发展起到一定作用。 1 试验 1 1 原材料 由普通水泥配制的泡沫混凝土凝结时间与稳泡时间不匹 基金项目： 黑龙江省教育厅科技项目( 1 2 5 4 1 8 0 7 ) 收稿 日期 ： 2 0 1 5 1 0 2 2 ； 修订 日期： 2 0 1 6 一 O 1 0 4 作者简介： 张皓， 男， 1 9 6 7 年生， 广东丰顺人， 副教授， 研究方向为高性 能与智能混凝土， E m a i l ： 1 0 7 2 7 6 0 7 0 q q e o m 通讯作者： 郑秀梅， 地 址 ： 哈尔滨市 学府路 黑龙江职 业学 院建 筑工 程学 院， E m a i l ： z h e n g x i u me i 1 9 7 6 1 6 3 c o rn。 配， 容易造成浆体塌陷。在普通水泥中掺入适量的铝酸盐水 泥， 可以缩短泡沫混凝土的凝结时间。 本研究采用黑龙江宾州 虎鼎水泥有限公司生产的P 0 4 2 5 水泥( C ) 和 5 0 级铝酸盐 水泥( C A ) ， 表观密度均为3 1 0 0 k g m 。 。 Z Y 一 1 0 1 植物蛋白类高效水泥发泡剂( F P ) ， 发泡倍数2 0 倍以上， 沉降距1 0 m m ， 泌水量8 O m l ， 密度 1 1 g c m 3 ， 水溶 性良好， 泡沫致密性好。 - 聚羧酸盐系高效减水剂( S P ) 减水率2 5 。 聚丙烯纤维 ， 密度0 9 1 g c m ， 抗拉强度3 5 0 7 0 0 M P a ， 极限伸长率1 5 2 5 ， 弹性模量3 1 0 G P a 。 膨胀珍珠岩( P E ) ， 常温导热系数为0 0 2 4 5 0 0 4 8 0 W ( m K ) ， 低温导热系数为0 0 2 8 0 0 3 8 W， ( m K ) 。 水， 自来水。 1 2 试验方案 1 2 1 试件制作 根据试验配合比，将发泡剂按 1 ：3 0 的比例稀释成水溶 液， 然后采用高速剪切乳化机进行机械预制发泡， 乳化机的转 NE W B UI L DI NG MAT E R I AL S 8 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 张皓， 等： 泡沫混凝土收缩性能影响因素的试验研究 速控制在7 0 0 0 r m i n 左右， 搅拌5 1 0 m i n ， 至泡沫细小绵密的 稳定状态即可。 同时根据配合比计算， 先将铝酸盐水泥加入到 普通硅酸盐水泥中制成料浆， 再将料浆、 减水剂及拌和用水一 起放入水泥净浆搅拌机内 搅拌。最后将发好的泡沫及其它掺 和料加入到搅拌的浆体里进行搅拌， 制成4 0 m m x 4 0 m m x 2 8 0 m m的长方体泡沫混凝土试件， 在( 2 0 2 ) 的自然环境， 覆膜 养护 1 d 拆膜， 至第3 d 时测量其长度， 之后每 3 d测量 1 次 长度， 计算相应的收缩率； 制成 1 5 0 m m x l 5 0 m m x l 5 0 m m的 立方体试块， 养护至3 、 7 、 2 8 d 进行抗压强度试验。 1 2 2 试验配合 比 本实验采用内掺 1 0 C A的复合胶凝材料，发泡剂采用 1 ： 3 0的稀释比例， 成型水胶比为0 5 0 。具体配合比见表 1 。 表 1 泡沫混凝土试验配合 比 编号 C C A W1 P P P E F P S P W B S -1 9 0 1 0 3 0 O 0 O 8 2 0 1 0 0 5 O S - 2 9 0 1 0 3 0 O 4 0 O 8 2 0 1 0 O 5 O S -3 9 0 1 0 3 0 O 8 0 O 8 2 0 1 0 O 5 O S - - 4 9 0 1 0 3 0 0 1 O 0 8 2 0 1 0 0 5 0 S 一 5 9 0 1 0 2 3 0 8 0 1 O 2 7 1 4 O 5 0 S - 6 9 0 】 0 5 0 0 8 O O 8 2 5 O 0 7 5 注： W 为水泥净浆搅拌时用水量： W 为搅拌泡沫混凝土时的二 次加水量。 2 试验结果与分析 2 1 聚丙烯纤维对泡沫混凝土收缩性能和 抗压强度 的影响 ( 见图1 、 图2 ) 图 1 聚丙烯纤维对泡沫混凝土收缩性能的影响 从图1 可以 看出， 在其它组分 不变的 情况下， 无论泡沫混 凝土中是否掺加P P ， 其收缩率都随着龄期而呈增大趋势。在 相同龄期时， 无P P 掺量的泡沫混凝土收缩率最大， 0 4 P P 掺 量次之， 0 8 P P掺量的收缩最小。 在 1 5 d 龄期前， 无P P 掺量 与0 4 P P掺量的泡沫混凝土收缩率增加明显，之后呈现缓 慢 趋势。而 对于0 8 P P 掺量的 泡沫混凝土， 除 前6 d 收缩增 长较快以 外， 其它龄期均缓慢平稳收缩， 收缩率最小， 仅为无 8 2 新型建筑材料 2 0 1 6 3 莹 陋 蝎 赠 鼎 图2 聚丙烯纤维对泡沫混凝土抗压强度的影响 P P 掺量的泡沫混凝土收缩量的2 3 。 可见， 聚丙烯纤维在改善 泡沫混凝土的收缩性能方面有一定的作用，且随着掺量的增 加， 这种作用也越明显。 从图2 可明显看出， 掺入聚丙烯纤维后， 各个龄期的泡沫 混凝土抗压强度都有所增长， 且在本文的掺量范围内， 抗压强 度随着掺量的增大而明显增加， 特别是2 8 d 抗 压强 度增加尤 为明显。 由此可见， 聚丙烯纤维对泡沫混凝土的抗压强度有极 好的增强作用。 这是因为，聚丙烯纤维在泡沫混凝土中无序地附着在泡 沫表面与水泥浆体中翻 ， 并与水泥浆体固结成一体， 有效地抵 制了泡沫混凝土的收缩， 在一定程度内， 掺量越多， 这种抵制 作用越明显， 泡沫混 凝土收 缩越少； 同时 聚丙烯纤维在泡 沫混 凝土中也起到了骨架作用， 抗压强度也随之提高。 2 2 减水剂对泡沫混凝土收缩性能和抗压强度的 影响( 见图3 、 图4 ) 图3 减水剂对泡沫混凝土收缩性能的影响 一 _ n - 3 7 2 8 龄期 d 图4 减水剂对泡沫混凝土抗压强度的影响 ； ； m O 坫 0 0 O 0 O 0 0 0 瓣姆 骥蠖赠 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 张皓， 等： 泡沫混凝土收缩性能影响因素的试验研究 S 一 3 与S - 6 均为未掺膨胀珍珠岩的泡沫混凝土， 其中S 一 3中 s P掺量为 1 0 、 W I B为 0 5 0 ； S 一 6中无 S P 、 W I B为 0 7 5 ， 其它组分不变。 从图3 可以看出， 减水剂不能完全阻碍 泡沫混凝土的收缩， 但在相同龄期内， 掺加减水剂可以有效 地降 低泡沫混凝土的收 缩率。 随着W B的 增大， 泡沫混凝土 中的水分增多， 在干燥硬化过程中有更多的水分蒸发， 形成 了较多的毛细 L t 4 J ， 这些毛细孔呈连通型， 使结构疏松， 抵抗 收缩能力变小， 增大泡沫混凝土的收缩率。而减水剂可以减 少2 5 的拌和用水， 进而减少混凝土内的连通毛细孔， 有效 改善泡沫混凝土的收缩性能5 。也正由于这些原因， 使得掺 入减水剂的泡沫混凝土抗压强度出现图4所示的走势， 合理掺量的减水剂使抗压强度在各试验龄期内明显提 高， 特别是 3 d 抗压强度提高3 0 0 ， 7 d及 2 8 d时提高约 l 0 o 。 2 3 发泡剂掺量对泡沫混凝土收缩性能和 抗压强度 的影响 ( 见图5 、 图6 ) 量 糌 姆 爨 赠 蠖 图 5 发泡剂掺量对泡沫混凝土收缩性能的影响 ： 龄 期 d 图 6 发泡剂掺 量对 泡沫 混凝土抗压强度的影响 从图5 、 图6 可以看出， 无论哪种掺量， 泡沫混凝土都会 随着龄期进一步收缩； 抗压强度较小。就相同龄期而言， 发泡 剂 掺量 越大， 泡沫混凝土的收 缩率越大、 抗 压强 度越小。 本试 验中试样S 一 5 较S 一 3 中发泡剂掺量仅提高0 2 个百分点， 收 缩率增大4 0 ， 抗压强度下降约2 0 。 主要因为， 发泡剂越多， 引入混凝土中的泡沫越多， 硬化过程中形成的孔也越多句 ， 收 缩就越明 显， 抗压强 度也 越低。 为了保 证泡 沫混凝土的 低密多 孔结构并具有适宜的强度， 建议发泡剂掺量为O 8 。 2 4 膨胀珍珠岩对泡沫混凝土收缩性能和 抗压强度的影响( 见图7 、 图8 ) 图7 膨胀珍珠岩对泡沫混凝土收缩性能的影响 龄期 d 图 8 膨 胀珍珠岩对泡沫混凝土抗压强度的影响 从图7 可以看出， 即使在泡沫混凝土中掺入膨胀珍珠岩， 随着龄期的延长， 泡沫混凝土的收缩率也在增加。 但在同一龄 期， 掺P E的泡沫混凝土的收缩率较未掺P E的泡沫混凝土的 收缩率小近0 1 个百分点， 说明P E的掺入在一定程度上能抵 制泡沫混凝土的收缩。 可能是F h 于P E 本身具有微膨胀性能c )】 ， 可以与部分收缩相抵消， 故体现出收缩率降低的现象。 从图8 可以看出， 掺入P E的泡沫混凝土的抗压强度， 除 3 d 外， 其它各龄期均略小于未掺入P E的。主要由于膨胀珍 珠岩比表面积较大， 本身结构疏松， 抗压强度也低于水泥浆体 的强度， 同时由于其表面孔隙较多， 易将泡沫表面的水分吸走 而使泡沫破坏， 在P E颗粒周围形成水膜， 也使泡沫混凝土的 强度降低。 3 结论 ( 1 ) 本研究中无论掺加哪几种外加组分， 泡沫混凝土在凝 结硬化过程中都会有不同程度的收缩，同时抗压强度也随之 变化。 ( 2 ) 聚丙烯纤维可以有 效改 善泡沫混凝土的收 缩率， 同时 提高 抗压强 度， 且随着掺量的 增加， 改 善收缩的 效果及强 度提 高率越明显。 ( 3 ) 减水剂可以减 少混凝土拌和用水， 减少Fh 于蒸 发而引 起的毛细孔， 减小泡沫混凝土的收缩， 并提高泡沫混凝土的抗 N E W BUI L DI NG MAT E RI AL S 8 3 肋 0 如 0 1 1 l O O 0 0 日 垒 喂 刊 赆蠖鼎 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m