碱-矿渣胶凝材料基免蒸压多孔混凝土收缩性能的研究.pdf

2 0 1 3 年 第 1期 总 第 2 7 9 期 ) Nu mb e r 1 i n 2 0 1 3 ( T o t a l No 2 7 9 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 原材料及 辅助物料 M_A T ERI AI AND ADM I NI CLE d o i ： 1 0 3 9 6 9 8 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 3 0 1 0 2 4 碱一 矿渣胶凝材料基免蒸压多孔混凝土收缩性能的研究 柴大霞 ，曹德光 。 ( 1 清远市质量计量监督检测所 ，广东 清远 5 1 1 5 0 0 ；2 广西大学 材料科学与工程学院 ，广西 南宁 5 3 0 0 0 4 ) 摘要 ： 试验研究了养护条件下 、 轻骨料、 温度和含水率等 因素对加气混凝土收缩性能的影响 ， 并进行 了分析。 研究结果表 明： 在 自然养护条件下的体积收缩变化较大 ， 2 8 d的收缩值为 0 6 8 ， 但是 1 8 0 d之后 的体积收缩几乎没有变化 ； 掺人轻骨料可以明 显地减少多孔混凝土的收缩变形 ； 随着温度的变化多孑 L 混凝 土的收缩率变化不大 ； 随着含水率的减小多孑 L 混凝土收缩率有不 同 程度的增大。 关键词 ： 轻质混凝土 ；水玻璃 ；矿渣 ；加气剂 中图分类号 ： T u 5 2 8 o 4 文献标志码 ： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 0 1 0 0 8 7 0 2 R e s e a r c h o n s h r i n k a g e p e r f o r ma n c e o f n o n - a u t o c l a v e p o r o u s c o n c r e t e ba s e d o n a l k a l i - a c t i v a t e d s l a g ma t e r i a l CHADa - xi a ， CAODe - g ua n g ( 1 Q i n g y u a n S u p e r v i s i o n I n s ti t u t e o f Q u a l i t ya n d Me t r o l o g y ， Q i n g y u a n 5 1 1 5 0 0 ， C h i n a ； 2 C o l l e g e o f C h e m i s t r y a n d C h e mi s t r y E n g i n e e ri n g ， G u a n g x i U n i v e r s i ty ， Na n n i n g 5 3 0 0 0 4 ， C h i n a ) Abs t r act ： Th e i nfl ue nc e o f c u r i n g c o n dh i o n， l i g h t we i gh t a g g r e g a t e ， t e mp e r a t u r e a n d wa t e r - c o n t e n t c oe f fic i e n t o n d r yi n g s h r i n k a g e o f po r o u s c o n c r e t e b a s e d o n a l k a l i a c t i va t e d s l a g ma t e r i a 1 Th e r e s u l t s ind i c a t e d t h a t u nd e r n a t u r a l c o n di t i o n the c on c r e p r e s e n t e d mO r e v o l u m e t r i c s h r i n k a g e ， a t t h e a g e o f 2 8 d a y the s h ri n k a g e rat e r e a c h0 6 8 ， w h i l e t h e r a t e v a r y l e s s w h e n c u r e dat 1 8 0 d a y s L i ght we i ght a g g r e g a t e c o ul d d e c r e a s e t he s h r i n ka g e o fp o r o us c o n c r e t e l a r g e l y Th e e ffe c t o ft e mpe r a t u r e o n the s h r i n ka g e o fp o r o u s c o nc r e wa s l i mi t e d Th e s h r i n k a g e o fa g e g r e w a t di ffe r e nt l e v e l wi t h de c r e a s i n g o fwa t e r - c o n t e nt K e y wo r d s ： l i ghtwe i ght c o n c r e t e ； s o d i u m s i l i c a t e ； s l a g ； g a s f o r mi n g a g e n t o 引言 1 2 铝粉膏 ， 执行标准为 G L s _ 6 5 。 免蒸压多孔混凝土制品具有多孑 L 结构 的轻质混凝土 ， 在使用过程中， 受环境温度和湿度等因素的影响而导致 含 水率变化 ， 水分迁移使水 、 水蒸气和孔结构之间产生强烈 的相互作用， 使加气混凝土体积改变【 。 砌块的干燥收缩 性能对墙体开裂有着重要的影响。 本试验研究了不同养护 条件 、 轻骨料 、 温度和含水率等因素对碱一 矿渣胶凝材料基 轻质混凝土干燥收缩的影响， 并结合实际使用条件分析了 各 因素。 1 原材料与试验 1 1 原材料 矿渣粉： 市购水淬矿渣粉， 灰白色粉体， 密度为2 8 4 g ， c m ， ， 比表面积为 3 8 9 m 2 k g ， 其化学成分如表 1 。 表 1 矿渣的化学成分 成分s i ( ) 2 A l 2 0 3 F e 2 o 3 C a O Mg O Mn O S O 3 L o s s 矿渣3 4 4 3 1 O 6 7 0 7 5 3 8 2 9 9 2 4 0 3 5 0 1 4 0 0 1 9 3 8 8 水玻璃： 模数 3 0的市售， 固含量为 3 5 2 。 N a O H： 颗粒状 ， N a O HI9 6 。 收稿 日期：2 0 1 2 - 0 7 - 2 1 4 0 m mx 4 0 mmx l 6 0 m m 试模 ， J J _ 5 5 水 泥胶 砂搅拌机 ( I s O 6 7 9 ) ， F A1 0 0 4 上器天平 ， 游标卡尺。 1 3 制备方法 碱矿渣胶凝材 料即水 玻璃 一 矿渣胶凝材料 ， 胶凝材料 净浆样 品配制按矿渣： 水玻璃 = 4 ： 1 比例制备 ， 其 中水玻璃 的模数为 M= I 5 ， 固含量 为 3 6 ， 水料 比为 0 2 5 ， 铝粉含量 为 0 1 2 。 试件制备过程如图 l 所示，采用在碱一 矿渣胶凝材料 中， 加入铝粉膏作为发泡剂制备成均匀流态浆浇筑成型 。 2 试验 结果与讨论 2 1 碱矿渣多孔混凝土净浆的收缩试验 多孔混凝土在不同养护条件下的收缩变化如图 2 所示。 从图 2 可知 ： 自然条件养护下的收缩率规律是： 随时 间变化 ， 收缩不 断增加 ， 前 4 d的收缩率变化较大 ， 以后逐 渐缓慢 ， 到 2 7 d收缩不变化， 最大体积收缩率是 2 4 2 ； 饱 和蒸汽压下收缩变化规律为 ： 前 5 d 稍微有变化 ， 逐渐趋于 稳定， 收缩变化 自然养护条件下的收缩变化， 最大体积收 8 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 图 1 碱一 矿渣胶凝材料基多孔混凝土的制备过程 龄 期 d 图 2 不同养护条件下的收缩变形 缩率是 0 6 7 ； 在水养养护条件下的收缩规律为 ： 前 8 d 有 膨胀， 第 3 天的膨胀率最大为0 3 1 ， 从第 9 天开始收缩， 体 积收缩率缓慢的增加 ， 变化较小 ， 收缩率远远小于在 自然 养护条件下的体积收缩率 ， 体积收缩率最大为 0 6 8 。 由此可见 ， 随着养护环境 的水含量 的增多 ， 净浆试块 的收缩率会降低。 自然条件下养护的试块 ， 在化 学反应 产 生 的化学收缩和水分蒸发产生引起的干燥收缩 的共 同作 用下 ， 表现出了极大的收缩改变 。 而在水 中养护的试块 ， 由 于水分充足 ， 避免了干燥收缩的情 况 ， 在早期 反而有微 弱 的膨胀现象。 2 2 碱矿渣 多孔混凝土添加轻集料的收缩试验 在研究净浆材料的基础上 ， 发现 自然养护条件下的试 块收缩变化较大 ， 进一步研究在添加轻骨料 的情况下 ， 试块 的收缩性能 ， 以此来探索优化材料 的收缩性能 ， 制备 出材 料力学性能稳定的轻质多孔混凝土。 添加珍珠岩的试块的 配合 比为 ： 珍珠岩 7 5 7 ， 矿渣粉 6 0 5 3 ， 水玻璃 1 6 3 4 ， 水 1 5 4 4 ， 铝粉 0 1 2 不同养护条件下的收缩变化 。 试块的 收缩变化见图 3 。 龄 期 ， d 图 3 添加珍珠岩骨料的试样在不同养护条件下的收缩变形 从 图 3 可知 ， 添加珍珠岩骨料 的多孔混凝土 ， 在 自然 条件 、 饱和蒸汽压和水不同养护条 件下的收缩率不 同 ， 自 然条件下的收缩变化率最大， 在水养和饱和蒸汽压养护条 件下收缩率变化较小 ， 在饱和蒸汽压养护条件下 的收缩率 变化最小 。 自然养护条件下的收缩 变化规律是 ： 随着时间 的增长 ， 收缩率不断变大 ， 在开始的前 8 d收缩率变化较大 ， 从第 9 天开始 收缩率 变化趋 于平缓 ， 且在 2 9 d 达 到最 大 88 2 6 3 而趋于稳定。 在水养护条件下规律如下 ： 刚开始时试 样有膨胀 ， 从第 3 天开始有稍微 的收缩 ， 逐渐收缩率增大 ， 在第 9 天时趋于稳定 ， 以后有稍微 的变化 ， 最大 的收缩率 值达到 1 1 ； 在饱 和蒸汽压养护 条件下的收缩率变化 与 在水中养护 的变化规律大致一致 ， 主要 区别是在第 4天开 始收缩 ， 变化值 比在水养护下的收缩值更 小 ， 最 大的收缩 率是 0 7 4 。 添加膨胀珍珠岩之后 的变化主要表现为 ： 首先 ， 添加 珍珠 岩骨料的多孔混凝 土的收缩率较小 ， 与 自然养护条件 下 的试块 的收缩率降低 了 3 5 左右。 由于添加的膨胀珍珠 岩 表面多气孔 、 质地软 、 易压缩 ， 有效地 阻碍了试块 的收 缩 ， 并且吸水后的珍珠岩也有微 略的膨胀 ； 其次 ， 在水养和 饱和蒸汽压养护条件下 ， 试块的收缩率小于净浆基体材料 ， 是 由于试块制备 的过程 中， 膨胀珍珠岩吸收足够的水分 ， 在 饱 和蒸 汽压 和水 的养护下 ， 结合更致密 ， 其体积膨胀率较 小 ， 收缩率变 小主要是 因为胶凝材料反应 ， 产生新产物导 致体积减小。 由此可见， 掺入珍珠岩可以有效地预防碱矿渣 胶凝材料基多孑 L 混凝土早期急速收缩现象 。 2 3温度 对收缩性 能的影响 考查 了 2 8 d 之后试块的收缩性 能是 否随着温度 的变 化而变化 ， 其中与温度的关 系如图 4 所示 ， 试 验采用 2 8 d 之后的试块在 1 0 5烘干至恒重 ， 并保 持 3 0 m i n恒重 ， 在 每个温度点保温 3 0 m i n 确保试块 内外温度一致 。 温 度 ， 图 4 不同温度下的体积变化率 由 4 可知 ， 试块受温度的影响较小 ， 从 1 0 0 降至 2 8 试块 的体 积收缩收缩变化微小 ， 体积 变化不 超过 0 1 5 。 在试块在较低温度保温时 ， 添加膨胀珍珠岩骨料和未加骨 料的试块 ， 都有微小的膨胀 ， 是由于温度的降低 ， 试块吸收 了空气 中的一些水分 。 因此 2 8 d之后试块 的外表 尺寸稳 定 ， 由热胀冷缩引起的变化较小 。 2 4 含 水率对收缩性 能的影响 从 图 5可知 ， 含水率 对收缩率 的影响可分为两部分 ， 含水率为 2 0 6 0 时， 试块的体积受含水量 的影响不大 ； 当含水率在 0 2 0 之间时， 含水率对试块的体积 的影响较 芝 褂 世 含 水率 ， 图 5 不同含水率的体积变化率 下转第 9 3页 2 O 2 4 6 8 O 2 4 1 O O 0 O 0 l l l 0 O O O O O O O 一 一 一 一 一 一 9 6 斛 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 减水剂高性能化潜力大 、 接枝功能基 团的方式分别实现早 强、 缓凝等功能， 目前已取得重大进展 ， 分别开发出了具有 早强功能或缓凝功能的母体 8 - 埘 。 2 4 检 测与应用的脱节 混凝土公司普遍习惯采用水泥净浆流动度、 砂浆减水 率的方式比较和评判外加剂的减水率差异以及外加剂与 水泥的适应性， 简单快捷， 简便易行。 大量的试验数据表明， 受外加剂分子结构 以及复配组分 的影响 ， 聚羧酸减水剂水 泥净浆流动度与混凝土减水率无明显相关性 ， 砂浆减水率 与混凝 土减水率有较好 的一致性但在绝对值上 不直接 等 同。 此外 ， 在实际配合 比中 ， 聚羧酸减水率 的发挥还与水 泥 种类 、 掺合 料的种类及掺量 、 粗细集料 的性能及其所含 的 杂质、 混凝土配合比以及拌合物的搅拌时间、 混凝土温度、 环境条件相关 。 因此 ， 建议 以现场原材料 、 实际配合 比拌制混凝土 ， 通 过混凝土 流动性 以及经 时损失的测试 、 黏聚性 的观测 ， 以 全面评价聚羧酸的应用效果。 此外， 正在修订的G B 5 0 1 1 9 混凝土外加剂应用技术规范 推荐采用现场原材料、 按实 际配合比剔除粗集料后拌制砂浆进行砂浆流动度的测试 ， 该方法也可快速并更贴 近实际地评 判外加剂与混凝土其 他原材料 的相容性 。 3结语 回顾聚羧酸减水剂在 国内的发展历程 ， 从研制成功到 推广应用也就短短十年的时间， 在这段时间内完成了产品 的升级换代和性能的日趋完善， 不断缩小与世界的差距。 聚羧酸减水剂在预拌混凝 土中以及其 他领域 应用中虽然 还存在一些问题 ， 一定程度上限制 了聚羧酸更大范 围的推 广 ， 但通过科技工作者 的努力 ， 部分 问题 已取 得了重大进 展 ，有些还需要假以时 日。 随着对聚羧酸减水剂基础理论 上接第 8 8页 大 。 其主要原 因是 ， 试块 中的水也可分为两种 ： 一种是铝粉 反应时生成的大气孔中， 水分的存在形式为 自由水 ， 但 自 由水量的改变对试块体积的影 响不大 ； 另一种水是位于试 块的毛细管中， 水分的存在形式主要是结合水和凝胶水， 结 合水量的改变直接影响到试块的体积变化。 由于毛细管的 强 吸附能力 ， 试块 在失水时 ， 首先失去 的是大孔 中的 自由 水 ， 而后失去 毛细孔 中的结合水和凝胶水 ， 所 以当含水率 较大的时候 ， 体积收缩不明显 ， 含水率较小的时候收缩大 。 3结论 ( 1 ) 未加集料 的碱矿渣轻 质多孔混凝土 ， 在 自然条件 养护时体积收缩率最大 ， 其体积收缩率是 2 4 2 ； 在饱和 蒸汽压和水的养护条件下其体积收缩率较小， 分别是0 6 7 和 0 6 8 。 ( 2 ) 掺膨胀珍珠岩 的轻质 多孔 混凝土 ， 在 自然 条件养 护下的体积收缩率最大， 体积收缩率是 2 6 3 ； 在饱和蒸 汽压条件养护和水养的养护条件下其体积收缩率较小， 分 别是 1 1 和 0 7 4 。 研究 的积累和深入 以及应用技术 的掌握 和更新 ， 有理 由相 信 ， 聚羧酸减水剂一定会以更好 的技术经济性服务 于更多 的工程， 推动混凝土技术更高更快地发展。 参考文献 ： 1 尚燕， 缪昌文， 刘加平， 等 石膏对水泥表面吸附聚羧酸系超塑 化剂的影响 J 堠呈 筑材料学报， 2 0 1 0 ， 1 3 ( 4 ) ： 4 9 2 4 9 5 【 2 贾吉堂， 王惠忠， 段斌， 等水泥适应JI生一助磨剂影响的探讨 c “ 科隆杯” 混凝土外加剂论文集， 2 0 1 2 ： 2 6 5 2 6 9 3 王建华， 肖佳， 陈磊 聚羧酸减水剂与水泥粉煤灰胶凝体系 的相容性研究 粉煤灰， 2 0 0 8 ( 4 ) ： 1 5 1 8 【 4 】 程勋 混凝土原材料对聚羧酸减水剂应用性能的影响 D E 京： 北京工业大学 ， 2 0 1 0 5 5 孔凡敏， 孙晓明， 杨励刚， 等 砂含泥量对掺聚羧酸高性能减水 剂混凝土的技术经济指标影响f J 1 混凝土， 2 0 1 1 ( 2 ) ： 9 5 9 6 ， 1 1 2 6 周栋梁， 冉千平， 乔敏， 等聚羧酸减水剂的温度依赖性 c 聚羧 酸系高性能减水剂及其应用技术新进展， 2 0 1 1 ： 5 0 5 6 【 7 】孙振平， 蒋正武， 王建东 ， 等 聚羧酸减水剂与其他减水剂复配 性能的研究 J 】 建筑材料学报， 2 0 0 8 ， 1 1 ( 5 ) ： 5 8 5 5 9 0 8 马存前， 冉千平， 毛永琳， 等 超早强型聚羧酸盐超塑化剂对混 凝土早期强度发展的影响 J 1 混凝土与水泥制品 ， 2 0 0 9 ( 5 ) ： 4 - 6 9 张力冉， 王栋民， 刘治华 ， 等 早强型聚羧酸减水剂的分子设计 与性能研究 J 新型建筑材料， 2 0 1 2 ( 3 ) ： 7 3 7 7 【 1 0 马保国， 李亮， 谭洪波， 等 缓凝型聚羧酸减水剂的研究 J 化学 建材 ， 2 0 0 8 ， 2 4 ( 4 ) ： 4 9 5 1 【 1 1 周恒， 霍冀川， 雷永林， 等 一种聚羧酸高性能缓凝减水剂的制 备与性能测试 混凝土与水泥制品， 2 0 1 2 ( 6 ) ： 1 - 5 作者简介 ： 联系地址 ： 联系电话 沙建芳 ( 1 9 7 9 一 ) ， 女 ， 工程师。 江苏省南京市江宁区上坊镇万安西路 5 9 号 办博特 研发中1 ( 2 1 1 1 0 3 ) 1 38 1 4 0 5 58 4 8 ( 3 ) 试块受温度 的影 响较小 ， 从 1 0 0 oC降至 2 8试 块 的体积收缩变化微小 ， 体积变化小于 0 1 5 。 ( 4 ) 含水率对收缩率的影响可分为两部分， 含水率为 2 0 6 0 时， 试块的体积受含水量的影响不大， 当含水率 在 0 2 0 之间时 ， 含水率对试块 的体积影响较大。 参考文献： 【 1 】贾兴文， 钱觉时 粉煤灰加气混凝土干燥收缩特性的研究 J 1 新 型建筑材料， 2 0 0 6 ( 1 0 ) ： 2 9 3 2 【 2 刘爽 浅议混凝土收缩裂缝产生的主要原 因 J 1 _ 中国科技信息 ， 2 0 0 6 ( 2 4 ) ： 3 6 3 7 3 3 张泽烨浅析混凝土收缩裂缝f J 建筑科学， 2 0 0 6 ( 1 4 ) ： 2 6 4 柴大霞， 曹德光， 陈聚华 ， 等 水玻璃矿渣轻质混凝土制备参数 对发气状态影响的试验研究【 J 】 混凝土， 2 0 0 9 ( 1 2 ) ： 2 9 3 1 作者简介： 柴大霞( 1 9 8 3 一 ) ， 女， 硕士研究生， 研究方向： 水泥制品 及多孔混凝土。 联系地址： 广东省清远市银泉南路市质检大楼4 楼 清远市质量 计量监督检测所( 5 1 1 5 o o ) 联 系电话 ： 1 3 5 5 3 9 2 9 5 7 4 9 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m