潘志華:泡沫混凝土變形原因分析及其控制的可能途徑
泡沫混凝土常見質(zhì)量問(wèn)題
整體性保持:變形,開裂,破壞
力學(xué)性能:強(qiáng)度發(fā)展慢,強(qiáng)度低
質(zhì)量均勻性:沉降,分離,密度不均
材料破壞形式
•脆性破壞
•塑性破壞
混凝土的變形
機(jī)械力變形:壓縮、拉伸、撓曲
化學(xué)力變形:化學(xué)減縮碳化收縮
物理力變形:熱脹冷縮濕脹干縮
機(jī)械力變形
混凝土的彈性模量
普通混凝土:20-30GPa
輕質(zhì)混凝土:16-20GPa
泡沫混凝土:0.8-12GPa
化學(xué)力變形
化學(xué)減縮
混凝土硬化過(guò)程中水泥中的幾個(gè)主要水硬性礦物與水發(fā)生水化反應(yīng),由于無(wú)水礦物與水化產(chǎn)物之間存在密度差異,從而引起混凝土硬化前后的體積變化,這部分體積變化表現(xiàn)為減縮,故稱為化學(xué)減縮。
注:S代表SO3
100gPC完全水化產(chǎn)生化學(xué)減縮量約為7-9cm3
以混凝土水泥用量300kg/m3估算,化學(xué)減縮量為21×103-27×103cm3
折合混凝土體積減縮率為2.1-2.7%
現(xiàn)象:CO2氣體與Ca(OH)2(C-S-H等水泥水化產(chǎn)物)反應(yīng),生成CaCO3和H2O,伴隨水泥硬化體體積減小
規(guī)律:對(duì)RH和CO2濃度比較敏感,RH為25%-50%,CO2濃度較高時(shí),快速危害:大氣(0.03%)中碳化緩慢,只能作用于表層,不構(gòu)成實(shí)質(zhì)性危害
物理力變形
熱脹冷縮
不同灰砂比混凝土的線性熱膨脹系數(shù)(2年養(yǎng)護(hù)齡期)
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混凝土的線性熱膨脹系數(shù)(灰砂比1:6)
濕脹干縮
原因:
● 孔隙(毛細(xì)孔、凝膠孔)和水的存在
● 表面張力、表面能
特點(diǎn):
● 濕脹干縮主要來(lái)自于水泥硬化漿體,骨料基本不發(fā)生濕脹干縮
幾種水泥基材料的干縮值波動(dòng)范圍
● 水泥混凝土:600~900×10-6
● 水泥砂漿:900~1500×10-6
● 水泥凈漿:1500~3000×10-6
● 泡沫混凝土:1000~3500×10-6
泡沫混凝土與普通混凝土的異同
同點(diǎn):同屬水泥基材料,同屬脆性材料
異點(diǎn):
|
普通混凝土 |
泡沫混凝土 |
組成 |
水泥+骨料+外加劑 |
水泥+外加劑 |
含骨料 |
不含骨料 | |
結(jié)構(gòu) |
致密,低孔隙率(<30%) |
高孔隙率(40-80%) |
小孔,連通孔(<10μm) |
毫米級(jí)球形孔 | |
性能 |
低強(qiáng),早強(qiáng)發(fā)展慢 |
低強(qiáng),早強(qiáng)發(fā)展慢 |
低彈性模數(shù),高收縮 |
低彈性模數(shù),高收縮 | |
低導(dǎo)熱系數(shù) |
低導(dǎo)熱系數(shù) |
泡沫混凝土的低抗變形能力
1、不含骨料:
水泥凈漿的化學(xué)減縮;水泥凈漿的干縮;水泥凈漿的熱膨脹系數(shù)
2、低導(dǎo)熱系數(shù)
水泥水化熱不能及時(shí)散發(fā),導(dǎo)致升溫(90℃),引發(fā)膨脹開裂或在冷卻過(guò)程中隱藏拉應(yīng)力
3、早期強(qiáng)度發(fā)展緩慢
失水、遇風(fēng)或機(jī)械作用,極易發(fā)生塑性變形、開裂
4、后期強(qiáng)度低
外界非正常載荷或沖擊作用,極易引發(fā)變形、開裂
減小泡沫混凝土變形控制開裂可能的技術(shù)途徑
1)添加適量細(xì)骨料,選擇合理的水泥、砂子配合比
2)選用快硬低發(fā)熱水泥作為泡沫混凝土用膠凝材料
3)加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù),表面保水,及時(shí)散熱
4)減少非正常外來(lái)機(jī)械載荷或沖擊
5)引入適宜和適量膨脹組分,彌補(bǔ)體積收縮
6)采取適當(dāng)措施,減少空間約束,增加自由度
7)添加適量纖維
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