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泡沫混凝土的吸水率對工程質量的影響

更新日期:2020年8月5日 大字 小字
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泡沫混凝土作為一種輕質的保溫材料,在建筑工程中得到了廣泛的應用。在其應用過程中也產生過一些問題,當應用于保溫構件時,由于材料的吸水率過大,使容重增加,保溫性能卻下降,在廣大的北方地區冬季因凍融循環造成強度和結構的質量問題。對泡沫混凝土的耐久性是極其不利的。 
1  泡沫混凝土吸水率的影響因素 
泡沫混凝土的吸水率是通過兩種情況進行的:即毛細孔滲透和連通孔滲透。毛細孔是水泥硬化的最初階段形成互相連接的毛細孔隙。連通孔的形成,一個原因是在泡沫混凝土凝結過程中,液膜在重力作用和表面脹力排液以及漿料擠壓的雙重作用下產生不均勻擴散,從而導致封閉的泡沫孔產生缺陷,凝結后表現為不完整的孔;另一個原因是在泡沫混凝土水灰比較大的情況下,由泌水產生的泌水的通道。 
1.1 容重等級問題 
泡沫混凝土吸水率對于材料保溫性能的影響程度可以用體積吸水率來衡量。隨著水分增加容重上升,泡孔半徑變小,泡孔間壁變厚,連通孔數量減少,單位體積內的水分滲透性也隨之降低。就是說單位體積內容重變化引起的吸水率變化由此產生的滲透性變化互相抵消掉。所以不同容重的泡沫混凝土體積吸水率變化并不太明顯。同時一些試驗資料也表明,使用其他強度等級的水泥制成品泡沫混凝土,吸水率也表現出相似的變化趨勢。 
1.2 泡沫的質量問題 
在發泡機穩定正常的情況下,泡沫質量主要取決于發泡劑的性能,其對質量吸水率的影響主要從三個方面衡量:孔徑尺寸、泡沫孔徑均勻程度和氣泡的穩定時間。事實上孔徑尺寸越小,氣孔體積也越小,相同時體積內孔間壁的層數越密集,產生形成連通孔的幾率就越低。 
1.3 水泥的水化齡期問題 
不同品種和強度等級的水泥制作的泡沫混凝土,在相同容重下吸水率出現的差異,主要是由其水化齡期來決定,在正常情況下,水化硬化齡期短的水泥制品的泡沫混凝土的吸水率是較低的。 
1.4 輔助摻合料問題 
泡沫混凝土中一般添加劑不同摻量的粉煤灰或礦渣等工業廢料,在實際應用中以摻入粉煤灰為最普遍。 
1.5 發泡質量的控制 
目前國內外發泡方式是采用高壓發泡,通過同時施壓使得氣液混合速度加快,使氣泡細密均勻。發泡機對泡沫的質量影響很大,主要通過進氣量和進液量的比例來控制。 
2  泡沫混凝土在吸水后的性能 
2.1 導熱性能 
對于保溫類建筑材料的熱導率,在檢測時是以烘干后測定其質量的,但是在實際應用中這樣的理想狀態是很少的。吸水后保溫性能降低是泡沫混凝土在應用中常見到的問題。與一般均勻介質或近視均勻介質相比,泡沫混凝土的低熱導率主要是通過其孔隙率中充滿的空氣和相對封閉的孔隙來實現??諝獾臒釋室扰菽炷林兴Y產物的熱導率要小得多,相對封閉的孔隙減少了空氣對流產生的熱傳遞。 
吸水后泡沫混凝土的熱導率上升,一方面是由于水分的滲入,替代了多孔材料孔隙中的空氣,水的熱導率要比空氣大的多,另一方面是由于多孔介質中毛細的作用,因高溫區的水分向低溫區遷移,由此而形成熱量傳遞,使濕材料的表觀熱阻力增加。前者主要受連通孔隙影響,后者是受毛細孔的影響。泡沫混凝土應用在墻體面層時,其表層都要經過一層或多層防水處理,發生水分大量滲入的可能性主要取決于泡沫混凝土面層的防水效果。泡沫混凝土本身能起重要作用的是其自身的毛細孔體積比,也是在環境條件下其能平衡含水率的能力。 
2.2 吸水的軟化 
泡沫混凝土軟化系數的變化與吸水率的變化關系密切,而與吸水率變化表現的規律也近相似。隨著容重的上升,軟化系數也在增加,強度降低變小,是同使用水泥的強度等級有關。 
泡沫混凝土的吸水造成的軟化原因較多,可以從以下幾方面考慮:首先是水泥石中氫氧化鈣易溶于水的分子在水中有較大的溶解性,c—s—h的溶解度較低,但在長期浸泡的環境下也會出現分解,這就使得水泥的孔隙率增大而強度則降低;其此,由于水分在泡沫混凝土毛細孔徑中的遷移削弱了晶體粒子間的粘結力,破壞水泥的水化作用所形成的結晶骨架;第三,因其內部大量的毛細孔隙被水分充滿,當外荷載作用力開始時,水分在毛細孔隙中出現遷移,由外力產生的應力對于泡沫?昆凝土的間壁造成一定的應變,降低了泡沫混凝土的抗壓強度。若間壁越厚在應力作用下產生結構破壞的可能性就小,而間壁越薄在應力作用下產生結構的破壞性也大,間壁的厚度是隨著容重的上升而加厚,所以軟化系數是隨著容重上升而增加的。 
由于軟化系數和毛細孔隙的相應關系,采用水化快硬化齡期短的普通52.5mh的水泥,其軟化系數大于32.5mpa的普通水泥。對相同品種的水泥,硬化過程越長則軟化系數越高,也就是說隨著時間的推移,吸水軟化的趨勢變小。應指出的是,吸水率和軟化系數的變化走向并不是很有規律的,某些低容重泡沫混凝土軟化系數可能較高,某些高容重泡沫混凝土軟化系數可能較低;同樣的膠凝材料,當水灰比低時軟化系數反而小于水灰比較高時。 
2.3 干燥收縮性 
泡沫混凝土的干燥收縮和普通混凝土基本相似,一般分為干燥收縮、塑性收縮、自身收縮和碳化收縮,其中塑性收縮和自身收縮出現在凝結硬化前。碳化收縮主要產生在表層,在適宜濕度和濃度co2條件下發生不可逆轉的化學反應,如果泡沫混凝土沒有開裂而且表面抹灰層較好,泡沫混凝土就不會出現碳化,其性能不受影響。在具體工程中危害最大是與泡沫混凝土孔隙結構密切相關的是于燥收縮。 
在一定的溫度和濕度環境下,初始含水率越低,泡沫混凝土干燥收縮值也越小。失水是隨著時間的延長趨勢與毛細孔隙率和連通孔數量密切相關的。干燥收縮的出現,在于毛細孔內失水,毛細孔隙率越多干燥值越大;當溫度和濕度條件變化時,連通孔數量越多,單位時間內失水越快,則單位時間內產生的收縮值越大,對于結構的破壞影響也越大。就是說毛細孔隙率決定泡沫混凝土干縮值的大小,連通孔的數量決定泡沫混凝土干燥收縮的速度。 
3  結語 
在具體工程應用時,泡沫混凝土的吸水性對其強度、功能、安全耐久性造成影響,不同的環境條件的影響是不相同的。除了對泡沫混凝土本身的改性提高之外,還要重視相關的施工過程質量控制,對制成品的養護決不容忽視。 
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