泡沫混凝土收缩性能影响因素试验研究.pdf

4 低温建筑技术 2 0 1 6年第 3期 ( 总第 2 1 3期 ) DOI ： 1 0 1 3 9 0 5 j c n k i d w j z 2 0 1 6 0 3 0 0 2 泡沫混凝土收缩性能影响因素试验研究 李广军 ， 王琦 ， 孟祥华 ， 郑秀梅 ( 1 佳木 斯大学建筑工程学院。 黑龙江佳木斯1 5 4 0 0 2； 2 黑龙江职 业技术学 院建筑工程学 院。 哈尔滨1 5 0 0 8 0) 【 摘要】 文中对影响泡沫混凝土收缩性能的若干因素进行了试验研究， 通过调节混凝土中减水剂、 发泡 剂、 聚丙烯纤维及膨胀珍珠岩的掺量得 出各组成对收缩性能的影响强弱， 进而对泡沫混凝土的应用提供有力 保障。 【 关键词】 泡沫混凝土； 收缩性能； 聚丙烯纤维； 膨胀珍珠岩 【 中图分类号】 T U 5 2 8 2 【 文献标识码】 A 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 6 ) 0 3 0 o o 4 一 o 3 EXPER E NT AL S TUDY oN THE I NFLUENCE FACToRS oF S HRI NKAGE oF FoAM ED CoNCRETE L I G u a n g - j u n ， WA N G Q i ， ME N G X i n g h u a ， Z H E N G X i u - m e i ( 1 S c h o o l o f C i v i l E n g i ， J i a m u s i U n i v ，H e i l o n g j i a n g J i a m u s i 1 5 4 0 0 2 ，C h i n a ； 2 S c h o o l o f C i v i l E n g i ， He i l o n g j i a n g P o l y t e c h n i c ， Ha r b i n 1 5 0 0 8 0 ， C h i n a ) Abs t r a c t： I n t h i s p a p e r ，s e v e r a l f a c t o r s i n flu e nc i n g t h e pe rfo r ma nc e s o f f o a me d c o n c r e t e s hr i n k a g e a r e r e s e a r c h e d ， b y a d j u s t i n g t h e c o n t e n t o f w a t e r r e d u c i n g a g e n t ， f o a m i n g a g e n t ，p o l y p r o p y l e n e fi b e r ， a n d e x p a nd e d pe r l i t e i n t h e c o n c r e t e，we c o n c l u d t h e i n flu e n c e o f i t s c o mp o n e n t s o n s h r i n k a g e p e rfo rm a n c e，t h e n pr o v i d e p o we rfu l g u a r a n t e e f o r t h e a p p l i c a t i o n o f foa m c o n c r e t e Ke y wo r d s： t h e f o a me d c o n c r e t e；s h r i nk a g e pe rfo rm a nc e；p o l y p r o p y l e n e fib r e；e x pa n d e d p e r l i t e 0 引言 随着人们对环保意识 的加强， 各行各业也都在使 用本行业中相对环保的材料。在建筑行业 ， 由于泡沫 混凝土具有质轻、 保温隔热性能好、 减震性能好等优 点 ， 在新 的建筑 工程 中 的用 途 广泛 。 目前 ， 泡 沫 混凝 土已经被用做保温墙体材料、 屋面保温材料、 修补嵌 缝材料等。中国混凝土与水泥制 品协会的李应权等 人研制出 A级防火泡沫混凝土保温板， 耐久性高、 A 级防火且节能率高达 6 5 以上， 完全可以代替 目前最 广泛应用的苯板来进行建筑物外墙保温u ； 中科院武 汉岩土力学研 究 所岩 石 力学 与 工程 国家 重 点试 验室 的赵武胜等 人对 高性 能 泡沫 混凝 土 隧道 隔 震材 料进 行了研究， 证明高性能泡沫混凝土隔震层具有非常 良 好的隔震效果雎 ； 上海市建筑科学研究院有限公司管 文对泡沫混凝土保温板在预制夹芯复合外墙中的应 用进行了研究 ， 结果表明， 泡沫混凝土保温板在夹芯 复合墙体中的应用是安全的， 可为装配式住宅预制夹 芯复合保温外墙 的发展提供技术支撑 。泡沫混凝 土具有众多优点的同时， 由于其收缩性较大 ， 在一定 程度上限制了它的应用， 最明显的体现就是在现场浇 基金项目 黑龙江省教育厅科技项目基金支持( 1 2 5 4 1 8 0 7 ) 筑泡沫混凝土上 ， 特别是在修补嵌缝方面的缺陷尤为 突 出。文 中就泡 沫混 凝 土收 缩 的若 干影 响 因素 进行 研究分析， 以其为泡沫混凝土 的更好应用做出一定 贡献 。 1 原材料及试验方案 1 1 原材料 使用两种水泥分别为 P 0 4 2 5普通硅酸盐水泥 及 5 0级铝酸盐水泥 。 使用植物蛋 白类高效水泥发泡剂 ( Z Y一1 0 1 ) 。 使用聚羧酸盐系高效减水剂。 使用 强度为 3 5 0 7 0 0 MP a的聚丙烯纤维 。 使 用常温导热 系数为 0 0 2 4 5 0 0 4 8 W ( 1 1 3 K ) 的膨胀珍珠岩。 水为哈尔滨市自来水。 1 2 试验方案 1 2 1 试件制做 实验室制作 4 0 m m X 4 0 m m2 8 0 m m的长方体试 件用作泡沫混凝土的收缩试验。首先依据计算好 的 混凝土配合比， 按 1 ： 3 0比例把发泡剂制成水溶液后 ， 使用高速剪切乳化机预制发泡， 将乳化机的转速逐渐 李广军等 ： 泡沫混凝土收缩性能影 响因素试验研究 5 提升到 7 0 0 0 r m i n并保持 5l O m i n ， 使泡沫稳定、 细 小 、 均匀时停止乳化剪切。同时， 把普通硅酸盐水泥 与铝酸盐水泥均匀混合， 然后把混合水泥 、 水 、 减水剂 及其它掺合料共同搅拌成料浆体。最后再将制好的 泡沫与料浆体混合继续搅拌形成新拌泡沫混凝土。 制作收缩试验试件， 试块尺寸为 4 0 ra m X 4 0 m m 2 8 0 m m。制作好以后 ， 将试件置于温度为 2 0 2 C， 湿 度大于 9 5 的环境下进行养护 ， 每 3 d对试件进行收 缩 尺寸测量 ， 进而得 出试件 的收缩率 。 1 2 2 泡沫混凝土配合比 本研究所采用 的配合 比见表 1 。 表 1 泡沫混凝土配合 比 注 ： 表中 G为普通硅酸盐水泥 ； C A为铝酸盐水 泥； 1为水泥净 浆搅拌时用水量 ； P P为 聚丙烯纤 维 ； P E为膨 胀珍珠 岩 ； F P为发泡 剂 ； 为搅 拌泡沫混凝土时 的二次加水量 ； s P为减水剂 。 2 试验 结果与分析 2 1 聚丙烯纤 维对收缩性 能的影 响 图 1 为 P P掺 量分别 是 0 、 0 4 、 0 8 时得 出 的 泡沫混凝土的收缩率变化图， 三种泡沫混凝土中除 P P 掺量发生变化， 其它成分均相同。 龄期， d _ S - 1 卜 S - 2 r -S - 3 图1 聚丙烯纤维掺量对泡沫混凝土收缩性能的影响 从图 1可看 出， 无论哪种 P P掺量的泡沫混凝土 的收缩率都随着龄期 的增加呈现出增长趋势。在 同 一 龄期， P P掺量越多， 泡沫混凝土的收缩就越小， 反之 则大。2 7 d龄期时 ， P P 0 4掺 量的泡 沫混凝 土总 收缩 率为无掺加 尸 l尸的泡沫混凝土总收缩率的 9 1 0 ， 而 P P 0 8 掺量的泡沫混凝土总收缩率仅为无掺加 P P的 泡沫混凝土收缩率 的 5 8 ， 且 由图中也可看出对于 0 8 掺量的泡沫混凝土收缩率主要集中在前 3 d ， 前 3 d的收缩率约中总收缩率的2 3左右 ， 其后收缩率较 缓慢。由此可见聚丙烯纤维掺入到泡沫混凝土中可 以有效的减小泡沫混凝土的收缩率， 并且随着 P P掺 量 的增 大 ， 收缩 的改善效果越好 。 这是 因为 ， 聚丙 烯纤 维 具有 强 度 高、 弹 性好 及 耐 腐蚀性高等性能 ， 将其掺人泡沫混凝土中， 聚丙烯 纤维均匀无序的分散在水泥浆体中， 随着水泥的水 化 ， 泡沫混凝土的强度增加的同时， 浆体也产生收缩 现象， 由于聚丙烯的加入而有效的抵消了部分收缩， 且这种抵 消会 随聚丙烯 的增多而越 明显 。 2 2 减水剂对收缩性能的影响 减水剂 在 混 凝 土 中对 水 泥 颗 粒 有 分 散 、 润 滑 作 用 ， 在有效提高混凝土强度的同时 ， 可以减少拌合用 水量 。图 2为减 水 剂 对 泡 沫 混 凝 土 收 缩 性 能 的影 响图。 龄期， d -s - 3 - - S -6 图2 减水剂对泡沫混凝土收缩性能 的影响 图 2中， S一 3为掺 加 1 减水 剂 的泡沫混 凝土 收 缩率 图， S一 6为无减水剂掺量的泡沫混凝土收缩率 图。从 图 2可看明显看 出 ， 这两种 泡沫 混凝 土的收缩 率均随着龄期的增加而呈现出增大趋势， 在同一龄 期 ， s一 3泡沫混凝土的收缩率均明显低于 S一 6 ， 总收 缩率比 S 一 6减少 4 0 。可见减水剂对于泡沫混凝土 的收缩有一定的改善作用。分析其原因， 由于减水剂 本身的结构使得其对水泥有空间位阻作用， 且加入减 水剂可减少拌合水的用量 ， 研究 中 S一3的 I V B为 0 5 ， S 一 6 的 W B为 0 7 5 ， 自由水 的减少 ， 泡沫 混凝 土 内部的孔隙也随之减少， 结构更紧凑， 减少 了泡沫混 凝土 收缩 的空 间 。另 外减 水剂 能 降低水 泥 早期 水化 热 ， 使得混凝土内部温度降低 ， 减少 由于温度变化 而引起 的收缩 。 2 3 发泡剂对泡沫混凝土收缩性能的影响 发泡剂是在 泡沫 混凝 土 中 引入微 小 泡沫 的根 本 原因， 而发泡剂的品种、 掺量及泡沫 的形状、 尺寸对泡 沫混凝土性能的影响也均不相同。 堡 斟婚 卅爆 赠 ， 锝婚 卅避孵 曰 6 低温建筑技术 2 0 1 6年第 3 期( 总第 2 1 3 期) 图3为文中所采用的发泡剂在不同掺量时对泡沫 混凝土收缩率的影响图。主要研究了两种掺量， 0 8 与 1 0 ， 均是水泥质量的百分比。图3中， s一 3为发 泡剂掺 量 0 8 的泡 沫混凝 土， S一5为发 泡剂 掺 量 1 0 。 从 图 3中可看 出， 无论发泡剂采用哪种掺量 ， 泡沫 混凝土的收缩都随龄期的增大而增大。但是在同一 龄期时， 发泡剂 1 0 掺量的泡沫混凝土的收缩率均 大于 0 8 掺量的， 由此可见 ， 泡沫混凝土中发泡剂掺 量越大， 收缩率也越大。文中发泡剂 1 0 掺量的 3 d 收缩率 比 0 8 掺量 的增加约 8 0 ， 总收缩率增加 约 4 0 ， 誊o 30 婚 0 2 0 粪 o 1 0 0 O 0 龄期， d -S - 3 - -I - S - 5 图3 发泡剂对泡沫混凝土收缩性能的影响 虽然掺量变化不大， 但是 收缩率却有很大 的差 异。形成这种现象的主要原因是 ： 发泡剂掺量越大， 泡 沫混 凝土 中的泡沫 就越 多 ， 泡 间水 及初 始水 化热 ， 都使得凝结硬化后的泡沫混凝土有较大的收缩 ， 因为 水份蒸发会留下孔隙， 温度降低后会出现冷缩现象， 尤其泡沫内的气体更为明显。 2 4 膨胀珍珠岩对泡沫混凝土收缩性能的影响 膨胀珍珠岩颗粒 内部呈蜂窝状结构 ， 质轻 、 绝热、 保温性能好 ， 被广泛用于轻质混凝土中， 但其强度低， 使其的使用范围受到很大限制。文中将膨胀珍珠岩 掺人 到泡沫混凝 土中 ， 测定 其对泡沫 混凝 土收缩 性能 的影响， 如图4所示。S一1的掺量为 0 ， S一 4的掺量 蔷 錾 丞 襄 魍 龄期， d +S 一1,-1 1- S - 4 图4 膨胀珍珠岩对泡沫混凝土收缩性能的影响 为 0 4 。 从图4中可看出， 无论是否掺加膨胀珍珠岩 ， 泡沫 混凝土的收缩率都随龄期呈现增长趋势 ， 但相同龄期 时， 掺加膨胀珍珠岩的泡沫混凝土的收缩率均小于未 掺加的， 这说明膨胀珍珠岩对泡沫混凝土的收缩有一 定的抵抗作用。分析其主要原因： 一是膨胀珍珠岩本 身的微膨胀作用 ， 在泡沫混凝土中可以抵消一部分 水泥浆体的收缩； 二是膨胀珍珠岩本身多孔， 在与水 泥浆体接触时， 吸收了部分浆体， 使结构体 的整体收 缩性能减弱 。 3结语 在文中的研究中， 无论掺加哪种掺合料 ， 都不能 完全阻止泡沫混凝土的收缩。但研究表明， 聚丙烯纤 维、 减水剂及膨胀珍珠岩的掺入， 均能在不 同程度上 抵制泡沫混凝土的收缩 ， 且随掺量增大， 抑制收缩的 能力 越 明显 ； 而发泡 剂则 可加 大泡 沫混 凝土 的收缩 ， 且随掺量增大， 收缩越严重。 关于文中研究的各种外掺材料对泡沫混凝土其 他性能的影响应进一步深人研究 ， 以得到其对泡沫混 凝土综合性能的影响规律， 能够更好的指导实践。 参考文献 1 李应权， 等 A级防火泡沫混凝土保温板 J 新型建筑材料 ， 2 0 1 2 ， ( 2 ) ： 6 9 7 1 ， 8 8 2 赵武胜 ， 等高性能泡 沫混凝土 隧道隔震材 料研究 J 岩土 工程学报 ， 2 0 1 3， 8 ( 8 ) ： 1 5 4 41 5 5 2 3 管文 泡沫混凝土保温板在预制夹芯复合外墙中的应用 J 新型建筑材料 ， 2 0 1 2， ( 1 O ) ： 7 4 7 6 ， 8 O 4 邓均 ， 等聚乙烯醇纤 维泡沫混凝 土 的性 能试验 J 混凝土 与水泥制 品， 2 0 1 2， 2 ( 2 ) ： 4 1 4 4 5 管文， 等减水剂对泡沫混凝土性能的影响 J 新型建筑材 料 ， 2 0 1 l ， ( 5 ) ： 4 6 4 9 6 蒋俊， 卢忠远， 等 外加组分对泡沫混凝土收缩性能的影响研 究 J 混凝土 ， 2 0 1 3 ， ( 8 ) ： 4 75 0 收稿日期 2 0 1 5 1 2 1 4 作者简介 李广军 ( 1 9 6 8一) ， 男 ， 黑龙江肇东人 ， 硕士 ， 教授 从事高性能与智能混凝土结构的研究。