中国混凝土与水泥制品协会预制混凝土桩分会

泡沫混凝土整体现浇墙体工程应用研究

来源:四川省非金属复合与功能材料重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地 牛云辉 卢忠远 严云 何顺爱 [2014/04/03]

核心提示:泡沫混凝土具有质轻、保温隔声等优异性能,但易开裂、强度低和易塌模等问题制约了其在现浇承重墙体上的应用。

摘要:泡沫混凝土具有质轻、保温隔声等优异性能,但易开裂、强度低和易塌模等问题制约了其在现浇承重墙体上的应用。以P·O32.5R水泥、Ⅲ级粉煤灰为主要原料,制备出用于现浇承重保温为一体的免蒸压泡沫混凝土;采用单因素试验研究了外加剂对泡沫混凝土性能的影响,并结合工程应用实例,对泡沫混凝土整浇墙易出现的问题进行分析并提出解决建议。制备的泡沫混凝土能有效地解决泡沫混凝土现浇承重墙体时容易出现的塌模、开裂等问题。

关键词:泡沫混凝土;现浇;外加剂;工程应用

泡沫混凝土具有轻质、保温、隔热、隔声等优异性能,而且生产投资少、可大量利用工业废渣,它的应用对建筑节能及环保都有重要意义。有研究表明[1-4],随着粉煤灰掺量的增加和水泥用量减少,混凝土的抗压强度大幅下降。但粉煤灰具有火山灰活性,在碱性环境下,随着混凝土龄期的增长,高掺量粉煤灰泡沫混凝土的抗压强度会明显增大。

近年来,泡沫混凝土在国内应用有了很快的发展,但现浇泡沫混凝土保温墙体仍存在一系列问题,诸如泡沫混凝土强度较低,不适宜作为承重墙材;预制砌块增加了工序和工程成本;泡沫混凝土干缩以及因干湿循环和结构疏松引起的开裂,由于受到浇注高度影响出现的塌模、易碳化等问题。严重制约了泡沫混凝土的广泛应用本文以普通硅酸盐水泥、粉煤灰和自制复合发泡剂为主要原料,通过单因素试验研究了外加剂对泡沫混凝土强度、保温性能以及工作性等方面的影响,制备出用于现浇整体板房的免蒸压泡沫混凝土,并将其应用于整体现浇工程。通过大掺量粉煤灰和外加剂之间耦合作用,解决了泡沫混凝土在现浇墙体中出现的易塌模、开裂等问题。结合工程实例,对泡沫混凝土整体现浇集承重保温一体的墙体所存在问题进行分析,并总结提出相应的解决建议。

1配合比设计

1.1原材料

水泥:拉法基P·O32.5R水泥;粉煤灰(FA):Ⅲ级粉煤灰;外加剂A:聚羧酸系减水剂;外加剂B:PP纤维;外加剂C:速凝剂(主要成分为铝酸钠);外加剂D:稳泡剂(主要成分为纤维素醚);自制复合发泡剂(主要成分为十二烷基磺酸钠);钢丝网,规格为10mm×10mm。

1.2试验方法

1.2.1密度设计

由于泡沫混凝土主要通过改变泡沫添加量来控制密度,试验中采用固定混合料体积法来计算泡沫添加量,添加泡沫体积按式(1)计算:

V2=K1×(1-V1/V)           (1)

式中:V———单方泡沫混凝土总体积,m3

V1———加入泡沫前,单方泡沫混凝土所用料浆体积,m3

V2———单方泡沫混凝土泡沫添加量,m3

K1———富余填充系数,本实验所用的经验值为1.2。

对于设计干密度固定的泡沫混凝土按照式(2)来计算混凝土的干密度。

            (2)

式中:V1———单方泡沫混凝土泡沫添加量,m3

V2———加入泡沫前,单方泡沫混凝土所用料浆体积,m3

k2———体积损失系数,取决于发泡剂和基体材料,本实验经验值为0.91;

k3———水胶比;

m1———单方泡沫混凝土泡沫添加量,kg;

m2———单方泡沫混凝土基体材料用量,kg;

ξ———经验常数,不同密度水分挥发和水化速率不同,取决于湿密度大小、泡沫分布。取值范围:0.1~0.5,本实验取0.25。

1.2.2浇注高度试验

实验方法:以55%水泥、45%粉煤灰为胶凝材料,外加剂A、B、C、D掺量分别为胶凝材料质量的0.5%、0.3%、0.4%、0.03%,水胶比为0.3,m(发泡剂)∶m(水)=1∶50,设计密度1100kg/m3制备泡沫混凝土。采用d=0.20m、h=4.5m的PVC管材为模具,现浇高为4.5m泡沫混凝土圆柱,自然养护3d,分别对柱体顶端和底部取样进行测试。测试内容:干密度、强度、测量塌模高度、SEM扫描。

取样方法:切割规格为100mm×100mm×100mm的试块,参照JC/T1062—2007《泡沫混凝土砌块》进行强度测试,强度测试后将试样置于105℃烘干24h后测质量,计算干密度。

分别研究了A、B、C、D四种外加剂对泡沫混凝土的影响,凝结时间参照GB1346—2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》进行测试;流动度参照GB/T2419《水泥胶砂流动度测定方法》进行测试。保持基准配比不变,改变4种外加剂掺量,进行单因素试验。

2试验结果

2.1浇注高度试验结果(见表1)


由表1可以看出,底部干密度比顶部增大了2.2%;3d抗压强度增大了0.234%,未出现塌模迹象。分析认为,密度的差

异是由于受浇注高度影响,底部泡沫消泡后浆体微微下沉所致,沉降高度为0.01m,强度差异不大。分别对底部和顶部的泡沫混凝土进行SEM扫描分析,结果如图1所示。

由图1可以看出,泡沫混凝土柱体顶部和底部的孔径约为0.1~0.3mm,气孔大小相间,均匀排布,底部大孔稍多。分析认为:柱体底部气孔受到来自水泥浆体各向作用力相互抵消,孔径越小,气孔受到的浮力越小,气泡不会上浮。但浆体中粉煤灰颗粒受重力作用会微沉降,底部浆体中部分小泡破裂,聚合成为大泡,也就导致了底部小泡较少,干密度稍大。

2.2外加剂单因素试验结果

2.2.1减水剂掺量对泡沫混凝土抗压强度的影响


由图2可见,随着聚羧酸系减水剂掺量的增加,泡沫混凝土的抗压强度缓慢增大;当减水剂掺量超过0.5%时,减水剂对泡沫混凝土强度影响变大;当减水剂掺量为2.5%时,3d抗压强度最大(7.72MPa)。这说明聚羧酸系减水剂存在最适宜的掺量范围,超过这个范围反而会对泡沫混凝土强度产生不利影响。试验发现,当聚羧酸系减水剂掺量过多,泡沫混凝土的凝结时间变长,容易导致塌模。

2.2.2 速凝剂掺量对泡沫混凝土凝结时间的影响(见图3)

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(责任编辑:王欣欣)

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