陶粒泡沫混凝土收缩性能研究.pdf

2 0 1 3 年 第 1 1期 (总 第 2 8 9 期 ) Nu mb e r 1 1 i n 20 l 3 ( To t a l No 2 8 9) 混 凝 土 Co nc r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AL AND ADM I NI CLE d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 3 1 1 0 2 8 陶粒泡沫混凝土收缩性能研究 刘文斌 1 ,2 j张雄 ( 1 同济大学 材料科学与工程学院，上海 2 0 0 0 9 2 ；2 常州工程职业技术学院，江苏 常州 2 1 3 1 6 4 ) 摘要 ： 主要研究了不同粒径的陶粒对泡沫混凝土的收缩影响。 研究结果表明： 相 比较未掺骨料的泡沫混凝土 ， 掺陶粒 的泡沫 混凝土收缩率要小。 合理的级配对泡沫混凝土的收缩率有一定 的影响。 蒸压养护后陶粒泡沫混凝土 6 0 d收缩率为 0 0 6 ， 远低于 标准养护后收缩率。 X R D和 S E M 分析结果显示 ， 陶粒和凝胶体结合 良好 ， 蒸养后的晶体结构以托勃莫来石为主 ， 而标养后的晶 体结构 以c a ( 0 H) 和部分 C S H凝胶为主。 关键词： 陶粒泡沫；混凝土 ；收缩；托勃莫来石 中图分类号： T U 5 2 8 0 4 1 文献标志码： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 1 1 - 0 1 0 5 0 3 Re se ar c h on per f or manc e of shr i nk age of ce r a m s i t e f oam conc r et e LI U W e n b i n1 ,2 ， ZHANG Xi o n g ( 1 S c h o o l o f Ma t e r i a l s S c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g ， T o n g j i Un i v e r s i t y ， S h ang h a i 2 0 0 0 9 2， C h i n a 2 Ch a n g z h o u I n s t i t u t e o f E n g i n e e r i n g Te c h n o l o g y ， Ch a n g z h o u 2 1 3 1 6 4， Ch i n a ) Abs t r ac t ： Th e t e x t r e s e a r c h e d d i ffe r e n t s i z e of c e r a ms i t e o n f o a m c o n c r e t e s h r i n ka g e e ffe c t Th e r e s u l t s ho we d t h a t s hri nk a g e r a t e o f mi xi n g c e r a r n s i t e i n t o f o a m c o n c r e t e wa s l i t t e r t ha n s h r i nk a g e r a t e o f n o mi x i n g c e r a ms i t e Th e s ui t a b l e g r a d a t i o n wa s e ffe c t o n foa m c o n c r e t e s h r i nk a g e 60 d s hri nk a g e o f c e r a ms i t e f oa m c o n c r e t e wa s O 0 6 wi t h a u t oc l a v e d c u r i ng， f a r b e l o w t h e s t a n da r d c u r i ng s hri nk a g e r a t e XRD a nd SEM s h o w t h a t CSH a n d c e r a ms i t e Co mb i na t i o n wa s g o o dCr y s t a l s t r u c t u r e wa s d o mi n a t e d b y t o b e r mo r i t e wi t h a u t o c l a v e d C ur i n g ， a n d c rys t a l s t r u c t u r e wa s a l mo s t Ca ( O H) 2 a n d CS H wi th s t and a r d c uri n g Key w or ds： c e r a ms i t e； foa m c o n c r e t e； s h r i n k a g e r a t e； t o b e r mor i t e 0 引言 在建 筑保温领 域 ， 泡 沫混凝 土有取代 泡沫塑料 成为 第一大保温材料的趋势 ， 其产品既可预制又可现浇 ， 满足 住宅产 业现代化 ， 功能化 。 但 也存在着 收缩率大 、 保 温性 不及塑料 、 强度差等缺点 ， 尤其是强度和 收缩 问题导致在 国内应用 还不是很广 泛 。 泡沫 混凝土有 比较高 的收缩大 N ma i t 等研 究采用新型高效发泡剂对 于泡沫混 凝土 的收 缩 有一定 的抑制作用 。 而采用轻集料则 对抑制 收缩 有 明 显的好处也得到证实 3 。 本试验则就泡沫混凝 土中采用轻 质陶粒作为轻集料进行试验 ， 研究陶粒泡沫混凝土水化产 物 ， 收缩机理等 。 1 试验材料及试验 方法 约是普通混凝土的 1 0 倍， 不少研究学者， 均对收缩机理 1 1 试验材料 进行 了研 究 。 J o n e s 等f l 1 人研究 了砂和粉煤灰 对泡 沫混凝 ( 1 ) 水泥： 江苏省扬子水泥有限公司生产的 P O4 2 5 级 ， 土收缩 的影 响 ， 表 明砂相 比于粉煤灰对减少收缩更有效 。 主要物理性能见表 1 。 表 1 水泥的物理性能 ( 2 ) 陶粒 ： 金坛 中晶陶粒有 限公 司生 产的轻质黏土 陶 粒 ， 主要物理性能见表 2 。 表 2 陶粒的物理性能 粒径 mm 表观密度 ( k g m ) 孑 L 隙率 破损率 筒压强度 MP a 收稿日期：2 0 1 3 - - 0 5 2 4 ( 3 ) 泡沫 ： 自制发泡剂 ： 化学合成 发泡剂 。 采用压缩空 气泡沫机进行机械发泡。 其泡沫性能见表 3 。 1 2试 验 方 法 将水泥 、 陶粒和水按一定的配合 比进行混合搅拌成浆 体后， 通过压缩空气发泡机将发泡剂制成细小均匀的小泡， 再次与浆体混合均匀后 ， 浇铸成型。 2 4 h 拆模后在标准条件 1 0 5 表 3 泡沫的技术指标 下养护至规定龄期 。 测试方法参照 J C Y 1 0 6 2 -2 0 0 7 泡沫 混凝土砌块 进行强度测定 ， 收缩率则参照 J G J 7 0 2 0 0 9 建筑砂浆基本性能试验方法 进行测试 。 处理后样品送常 州大学分析测试中心进行 X R D和 S E M 分析测试。 2 结果分析 从表 4中可以看 出 ， 在 陶粒 的级配不同时 ， 由于 陶粒 的密度不一致 ， 使得陶粒泡沫混凝土的干密度也有所不同， 其中以掺 3 1 0 mm陶粒的 A 2 组泡沫混凝土密度最大， 2 8 d 强度 7 6 6 MP a ， 为 四组中最大 ， 这也符合泡沫混凝 土 中随 密度增大 ， 强度增大的理论 。 而未掺陶粒 的 A 4 组 密度为 6 7 0 k g m ， 由于未掺骨料 ， 导致相同体积的泡沫混凝土密度 比陶粒泡沫混凝土轻 ， 2 8 d 强度为 3 5 5 MP a ， 为四组中最小。 表 4陶粒泡沫混凝土的物理性能 通过图 1 - 4 收缩率测试表明， A1 A 4四组泡沫混凝土收 缩率均较大， 掺 1 0 2 0 m m A1 组陶粒的泡沫混凝土 1 2 0 d收 缩率为 0 3 2 。 掺 3 1 0 mm陶粒的泡沫混凝土 1 2 0 d 收缩率 为 0 2 8 ， 相 比 A1 组收缩率要小。 A 3 组则 由于掺大小陶粒 各一半的体积， 骨料级配合 比较合理， 1 2 0 d 收缩率为 0 1 9 ， 为四组中的收缩率最小。 A 4 组由于未掺骨料 ， 其收缩最为严 重 ， 1 2 0 d 收缩率为 0 3 4 0 0 。 收缩率测试表明， 合理的陶粒级配 掺人泡沫混凝土 ， 有利于改善泡沫混凝土的收缩 ， 但要完全 消除收缩对于泡沫混凝土的影响则是不可能的。 这也可能是 由于泡沫混凝土空隙率太高 ， 易引起体积变形所致。 为了改 善泡沫混凝土的收缩 ， 课题组对其 中的 A 3 组 ， 进行蒸养处 理 。 蒸气压力为 1 2 MP a ， 蒸养时间为 4 h 。 图 5为蒸养后收缩 率测试图。 从图 5 中可以看出， 蒸养后 的陶粒泡沫混凝土收 缩率大幅减小 ， 6 0 d 收缩率为 0 0 6 ， 且 2 8 d 后收缩变化率 很小 ， 收缩主要在早期产生。 说明蒸养有助于收缩率的减小。 1 06 龄期 ， d 龄期 ， d 图2 A 2组泡沫混凝土的收缩曲线 龄期 ， d 龄期 ， d 龄 期 ， d 图 5 蒸养后 A 3组泡沫混凝土收缩曲线 X R D分析显示 ( 图 6 ) ， 标 准养护 2 8 d后 ， 陶粒泡沫混 凝土内水泥水化后有大量 的 C a ( O H) 和部分 C S H凝 胶生 成。 而蒸养后 ， 陶粒泡沫混凝土内以碳酸钙和托勃莫来石为 主。 相关文献 5 研 究表 明， 产生收缩 的原因一般可归结 为 两类 ： 一类为毛细孔 和凝胶孔脱水引起的收缩 ， 一类为C S H 凝胶脱水引起收缩 ， 且大量 C S H凝胶生成 ， 又会产生新的