泡沫混凝土的吸水率對工程質(zhì)量的影響

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【摘  要】本文根據(jù)泡沫混凝土材料性能試驗(yàn)和工程應(yīng)用的實(shí)際，分析泡沫混凝土吸水率的影響因素和變化，為正確應(yīng)用于施工配合比設(shè)計(jì)提供參考。 

【關(guān)鍵詞】泡沫；混凝土；吸水率；工程質(zhì)量；影響  泡沫混凝土作為一種輕質(zhì)的保溫材料，在建筑工程中得到了廣泛的應(yīng)用。在其應(yīng)用過程中也產(chǎn)生過一些問題，當(dāng)應(yīng)用于保溫構(gòu)件時(shí)，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(qū)冬季因凍融循環(huán)造成強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)的質(zhì)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(jìn)行的：即毛細(xì)孔滲透和連通孔滲透。毛細(xì)孔是水泥硬化的最初階段形成互相連接的毛細(xì)孔隙。連通孔的形成，一個(gè)原因是在泡沫混凝土凝結(jié)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(chǎn)生不均勻擴(kuò)散，從而導(dǎo)致封閉的泡沫孔產(chǎn)生缺陷，凝結(jié)后表現(xiàn)為不完整的孔；另一個(gè)原因是在泡沫混凝土水灰比較大的情況下，由泌水產(chǎn)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(shù)量減少，單位體積內(nèi)的水分滲透性也隨之降低。就是說單位體積內(nèi)容重變化引起的吸水率變化由此產(chǎn)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(shí)一些試驗(yàn)資料也表明，使用其他強(qiáng)度等級的水泥制成品泡沫混凝土，吸水率也表現(xiàn)出相似的變化趨勢。  1.2 泡沫的質(zhì)量問題  在發(fā)泡機(jī)穩(wěn)定正常的情況下，泡沫質(zhì)量主要取決于發(fā)泡劑的性能，其對質(zhì)量吸水率的影響主要從三個(gè)方面衡量：孔徑尺寸、泡沫孔徑均勻程度和氣泡的穩(wěn)定時(shí)間。事實(shí)上孔徑尺寸越小，氣孔體積也越小，相同時(shí)體積內(nèi)孔間壁的層數(shù)越密集，產(chǎn)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(qiáng)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(xiàn)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(yè)廢料，在實(shí)際應(yīng)用中以摻入粉煤灰為最普遍。  1.5 發(fā)泡質(zhì)量的控制  目前國內(nèi)外發(fā)泡方式是采用高壓發(fā)泡，通過同時(shí)施壓使得氣液混合速度加快，使氣泡細(xì)密均勻。發(fā)泡機(jī)對泡沫的質(zhì)量影響很大，主要通過進(jìn)氣量和進(jìn)液量的比例來控制。  2  泡沫混凝土在吸水后的性能  2.1 導(dǎo)熱性能  對于保溫類建筑材料的熱導(dǎo)率，在檢測時(shí)是以烘干后測定其質(zhì)量的，但是在實(shí)際應(yīng)用中這樣的理想狀態(tài)是很少的。吸水后保溫性能降低是泡沫混凝土在應(yīng)用中常見到的問題。與一般均勻介質(zhì)或近視均勻介質(zhì)相比，泡沫混凝土的低熱導(dǎo)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(shí)現(xiàn)?？諝獾臒釋?dǎo)率要比泡沫混凝土中水化凝結(jié)產(chǎn)物的熱導(dǎo)率要小得多，相對封閉的孔隙減少了空氣對流產(chǎn)生的熱傳遞。  吸水后泡沫混凝土的熱導(dǎo)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(dǎo)率要比空氣大的多，另一方面是由于多孔介質(zhì)中毛細(xì)的作用，因高溫區(qū)的水分向低溫區(qū)遷移，由此而形成熱量傳遞，使?jié)癫牧系谋碛^熱阻力增加。前者主要受連通孔隙影響，后者是受毛細(xì)孔的影響。泡沫混凝土應(yīng)用在墻體面層時(shí)，其表層都要經(jīng)過一層或多層防水處理，發(fā)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(xì)孔體積比，也是在環(huán)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(shù)的變化與吸水率的變化關(guān)系密切，而與吸水率變化表現(xiàn)的規(guī)律也近相似。隨著容重的上升，軟化系數(shù)也在增加，強(qiáng)度降低變小，是同使用水泥的強(qiáng)度等級有關(guān)。  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(huán)境下也會(huì)出現(xiàn)分解，這就使得水泥的孔隙率增大而強(qiáng)度則降低；其此，由于水分在泡沫混凝土毛細(xì)孔徑中的遷移削弱了晶體粒子間的粘結(jié)力，破壞水泥的水化作用所形成的結(jié)晶骨架；第三，因其內(nèi)部大量的毛細(xì)孔隙被水分充滿，當(dāng)外荷載作用力開始時(shí)，水分在毛細(xì)孔隙中出現(xiàn)遷移，由外力產(chǎn)生的應(yīng)力對于泡沫?昆凝土的間壁造成一定的應(yīng)變，降低了泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度。若間壁越厚在應(yīng)力作用下產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞的可能性就小，而間壁越薄在應(yīng)力作用下產(chǎn)生結(jié)構(gòu)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(shù)是隨著容重上升而增加的。  由于軟化系數(shù)和毛細(xì)孔隙的相應(yīng)關(guān)系，采用水化快硬化齡期短的普通52.5mh的水泥，其軟化系數(shù)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(shù)越高，也就是說隨著時(shí)間的推移，吸水軟化的趨勢變小。應(yīng)指出的是，吸水率和軟化系數(shù)的變化走向并不是很有規(guī)律的，某些低容重泡沫混凝土軟化系數(shù)可能較高，某些高容重泡沫混凝土軟化系數(shù)可能較低；同樣的膠凝材料，當(dāng)水灰比低時(shí)軟化系數(shù)反而小于水灰比較高時(shí)。  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(xiàn)在凝結(jié)硬化前。碳化收縮主要產(chǎn)生在表層，在適宜濕度和濃度co2條件下發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的化學(xué)反應(yīng)，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(huì)出現(xiàn)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(jié)構(gòu)密切相關(guān)的是于燥收縮。  在一定的溫度和濕度環(huán)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(shí)間的延長趨勢與毛細(xì)孔隙率和連通孔數(shù)量密切相關(guān)的。干燥收縮的出現(xiàn)，在于毛細(xì)孔內(nèi)失水，毛細(xì)孔隙率越多干燥值越大；當(dāng)溫度和濕度條件變化時(shí)，連通孔數(shù)量越多，單位時(shí)間內(nèi)失水越快，則單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的收縮值越大，對于結(jié)構(gòu)的破壞影響也越大。就是說毛細(xì)孔隙率決定泡沫混凝土干縮值的大小，連通孔的數(shù)量決定泡沫混凝土干燥收縮的速度。  3  結(jié)語  在具體工程應(yīng)用時(shí)，泡沫混凝土的吸水性對其強(qiáng)度、功能、安全耐久性造成影響，不同的環(huán)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(guān)的施工過程質(zhì)量控制，對制成品的養(yǎng)護(hù)決不容忽視。  參考文獻(xiàn)  [1]王強(qiáng).建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[m].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2006.  [2]中國建筑科學(xué)研究院.混凝土實(shí)用手冊[m].北京：中國建工出版社.2001.