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轻质泡沫混凝土施工中应注意的要点

来源:http://www.dglcjjc.com/news547149.html   |  时间:2021/1/21 17:55:00

  通过数据收集,我发现有专家对这种新材料的实际应用进行了调查,发现了一些值得我们注意的问题:一是轻质泡沫混凝土强度低。容重800-850 kg/的轻质泡沫混凝土抗压强度严重偏低,一般低于2.0 MPa,有的甚至低于1.0 MPa。硬化泡沫混凝土表面开裂,吸收大量外界水分。三是防水层的设置。是否使用倒置防水。如果这些问题得不到有效解决,泡沫混凝土的效果就会受到影响。

  一、影响轻质泡沫混凝土强度的因素及提高方法

  轻质泡沫混凝土中孔隙的引入一方面赋予了其轻质、隔音、保温、高流动性等普通混凝土所不具备的性能,但从结构和力学角度来看,也引入了大量的缺陷,导致硬化泡沫混凝土的强度显著降低。由于泡沫混凝土中的孔隙率一般高达50%-70%,孔径主要在10m以上,泡沫混凝土的强度远低于普通混凝土。和普通混凝土一样,泡沫混凝土的强度也不是一个固定值。不同的胶凝材料、水泥用量、混凝土配合比、水灰、泡沫用量(即不同的体积质量)、发泡剂、养护制度和其他添加剂的使用都会影响泡沫混凝土的强度。

  (一)配合比的影响

  泡沫混凝土主要由水泥和发泡剂组成。有时一些混合材料(如硅粉、矿渣、粉煤灰等。)可以添加,也可以添加细骨料(砂)。不同材料对泡沫混凝土的影响不同。第一种情况,只用水泥和发泡剂为主料,不加其他辅料。这种情况比较简单。强度等级越高,使用的水泥越多,制备的泡沫混凝土的强度越大。因此,当希望制备高强度泡沫混凝土时,需要选择高强度等级的水泥。第二种情况是添加混合材:添加混合材会显著降低泡沫混凝土的早期强度,但对后期强度影响不大。如果加入适当的强度激发剂,可以减缓早期强度的下降。此外,如果使用超细混合材料,如硅粉和超细磨细矿渣粉,强度下降很少,有时甚至增加。第三种情况,当砂作为细骨料使用时,泡沫混凝土的强度原则上也会有不同程度的降低,但砂的加入对于提高体积稳定性和减少硬化泡沫混凝土的收缩非常有利。在实际施工中,混合材料和砂同时混合是很常见的。因此,泡沫混凝土的配合比有一个合适的范围,需要根据实验来确定。(二)水灰比的影响

  如果只分析硬化泡沫混凝土内部结构的变化,水灰比的增大必然导致泡沫混凝土强度的降低。然而,大量试验证明,当水灰比在一定范围内增加时,泡沫混凝土的强度不会降低,而是呈现出增加的趋势。

  轻质泡沫混凝土的制备不同于普通混凝土,有一个泡沫引入的过程。为了将泡沫引入水泥浆中,并使其在泡沫混凝土体系中均匀分布,要求水泥浆具有良好的流动性。高成型水灰比正是保证水泥砂浆良好流动性的必要条件。相反,在水灰比较低的情况下,如果采取适当的技术措施,保证浆体具有良好的流动性,就可以制备出高强度的泡沫混凝土。事实上,当试图控制泡沫混凝土水泥含量的体积密度时,其中砂和泡沫的含量必然会减少,导致硬化泡沫混凝土的孔隙率降低,这也是水灰比增加时泡沫混凝土强度提高的重要原因之一(如图1所示)。

  (三)堆积密度的影响

  泡沫混凝土的容重越小,强度越低,这与泡沫的引入有关。理论和实验都证明泡沫混凝土的强度与其内部孔隙率之间存在如下数学关系:R=R0?exp(-k?)(1):R——孔隙率为的泡沫混凝土抗压强度(MPa);R0-孔隙率为0 (MPa)的假设混凝土的抗压强度;k-与所用材料和制备条件相关的比例系数。

  如果泡沫混凝土的密度用p表示,根据密度与孔隙率的关系,上面的公式可以写成:R=R/?exp(-k/?p)(2):R——密度为p的泡沫混凝土抗压强度,MPa;R/-最大密度(对应孔隙率为0)假设泡沫混凝土的抗压强度,MPa;K/-与所用材料和制备条件等因素相关的比例系数;值得指出的是,当配合比、水灰比等其他工艺条件发生变化时,一定密度的泡沫混凝土的强度可能会发生较大范围的变化。

  (四)维修制度的影响

  早期养护制度对泡沫混凝土的强度和最终强度至关重要。泡沫混凝土成型水灰比较大,应加强早期养护和保水,防止水分过早流失。这不仅对泡沫混凝土的强度有重要意义,而且对防止硬化混凝土开裂也有重要意义。

  添加剂的影响

  轻质泡沫混凝土中使用的外加剂主要包括水泥强度激发剂、减水剂和发泡剂。水泥强度激发剂主要用于水泥混合料中,可以降低泡沫混凝土的早期强度降低,但激发剂的使用往往会降低泡沫混凝土的最终强度混凝土减水剂可以使泡沫混凝土即使在低水灰比下也能成功地将浆体与泡沫混合,制备出泡沫分布均匀的泡沫混凝土。因此,加入适量的高效减水剂是制备高强度泡沫混凝土的重要手段之一(见图2)。但是因为减水剂价格比较贵,有些减水剂和发泡剂对某些性能的影响是相反的。因此,减水剂的种类和用量必须通过实验来确定。

  发泡剂对泡沫混凝土强度的影响体现在尺寸、均匀性(尺寸均匀性和分布均匀性)、泡沫稳定性和发泡能力(泡沫密度或单位泡沫携水能力)。要求起泡剂发泡能力强、密度低、单位持水量小、泡沫牢固细腻、在混凝土中分布均匀。有必要研究、开发和使用一种副作用小、发泡能力强、泡沫强度高的新型高效发泡剂。

  (6)提高泡沫混凝土强度的技术途径

  从以上分析中不难看出,可以考虑采用以下技术途径来提高泡沫混凝土的强度:

  (1)选择合适的配合比;

  (2)使用高效减水剂,控制合适的低水灰比;

  (3)采用优质高效的发泡剂;

  (4)加强泡沫混凝土的早期养护


  二、影响泡沫混凝土硬化过程中开裂和收缩的因素

  泡沫混凝土的收缩、开裂和吸水率是三个密切相关的问题。一般来说,泡沫混凝土由于早期养护不良、保水措施不足或使用条件恶劣,会引起内部水分蒸发,导致体积收缩、开裂或显著吸水。但是泡沫混凝土吸水过多会降低保温效果。从泡沫混凝土的制备过程和硬化体截面的观察发现,泡沫混凝土中的大部分孔洞都是相对独立的封闭孔洞。因此,保持良好的泡沫混凝土浸泡在水中。其吸水性主要集中在表层,吸水性不大。影响泡沫混凝土收缩、开裂和吸水率的因素主要包括以下几个方面:

  (一)水泥用量的影响

  普通硅酸盐水泥在水化硬化过程中,固相体积增大,水泥-水体系收缩。其次,水泥的水化过程也伴随着热效应,导致冷却时初始体积膨胀收缩,导致表观收缩增大。此外,水泥水化过程中还存在自吸收引起的自收缩。所以在其他条件基本相同的情况下,泡沫混凝土的收缩会随着水泥用量的增加而增加。同时,水泥是保证强度的重要因素之一,因此有一个合适的水泥用量范围。

  (二)水泥类型的影响

  硬化前后所有水泥的体积不收缩。膨胀水泥硬化前后的体积不是收缩而是膨胀。因此,如果使用适量的膨胀水泥,泡沫混凝土的收缩可以得到一定程度的补偿或减少。然而,膨胀水泥不仅影响体积变化,还影响一系列其他性能。过多的膨胀水泥会造成硬化泡沫混凝土的结构破坏,因此膨胀水泥的品种和用量必须通过试验来确定。(三)总量的影响

  实验和工程统计表明,几种典型水泥材料的收缩波动为:水泥浆(1500-3000) x  10-6,水泥砂浆(900-1500) x  10-6,水泥混凝土(600-900) x  10-6,水泥泡沫混凝土(1500-3500) x  10这是因为普通混凝土中掺入了大量等体积的粗骨料,而无骨料的水泥浆总体积在硬化前后都有所减小。泡沫混凝土的收缩最大,一方面是因为里面没有粗骨料,另一方面是因为里面含有大量的孔隙,其中大部分充满了水,使用过程中随着孔隙中水分的逸出,外观呈现体积收缩。因此,添加骨料无疑是减少泡沫混凝土收缩的措施之一。不能,泡沫混凝土只能加入一部分细骨料。同时,由于骨料的化学惰性,过量添加会导致泡沫混凝土强度显著降低,因此其含量是有限的。泡沫混凝土的密度、水灰比等工艺参数基本确定后,细骨料会增加,水泥用量会减少。所以骨料掺不掺,掺多少也有合适的选择。

  (4)水灰比和养护方法的影响

  60环境下泡沫混凝土的失水和干燥收缩

  试验结果表明,水分逸出与硬化泡沫混凝土的收缩变化明显且密切同步。这说明水分逸出直接导致泡沫混凝土收缩,当水分停止逸出时,泡沫混凝土停止收缩。根据经典的水泥化学理论,水泥完全水化所需的水,即理论水灰比应为0.38,而泡沫混凝土的成型水灰比往往高达0.70甚至0.80。多余的水会残留在硬化泡沫混凝土的孔隙中,约占成型水的1/2。一旦环境相对湿度低或环境温度高,水就会蒸发,然后逸出。特别是硬化初期,泡沫混凝土的结构还很薄弱。养护不好,容易失水,导致收缩大,表面开裂,削弱硬化体内部结构,导致硬化泡沫混凝土吸水率高。因此,泡沫混凝土的初始水灰比成为影响硬化泡沫混凝土收缩的先决因素。控制低水灰比是制备低收缩泡沫混凝土的关键技术之一。浇注密度为1100 kg/m的泡沫混凝土试样24 h后,分成两批试样,表面用尼龙膜密封,表面不做任何处理。它们在相同的温度和湿度环境下固化,并测量不同龄期的干燥收缩率(见图4)。从图4的对比中可以看出,表面密封处理后的样品的收缩率远小于表面开放的样品,并且在5 d龄期时收缩率趋于稳定。结果再次证明了水分逸出与收缩的密切关系,以及早期保水对控制泡沫混凝土收缩的重要性。(5)减少泡沫混凝土收缩开裂的技术途径

  根据以上分析,泡沫混凝土减少收缩、防止开裂和吸水的技术措施主要包括以下几个方面:

  (1)适量的水泥;

  (2)加入适量的膨胀水泥;

  (3)成型水灰比低;

  (4)优化养护制度,加强前期节水;

  (5)使用防水剂(混合或表面涂覆);

  (6)保温层加铁丝网(防裂网),防止泡沫混凝土开裂。

  三、防水层设置

  泡沫混凝土相对于一般保温材料的优点之一就是具有一定的防水性!下图是泡沫凝结图与其他保温材料的物理性能对比。

  采用传统的直立防水(保温层上的防水层)存在的问题:无论是刚性防水还是柔性防水,如果保护层损坏,防水层都会暴露或直接损坏。可能造成防水层损坏,雨水会进入保温层。如果用泡沫混凝土做保温层,虽然有一定的防水能力,但一部分水还是可以通过保温层渗入结构层,一部分留在保温层内。原因是保温层的上层是防水层,阻碍了保温层中水的蒸发。这是目前屋面防水的主要问题。

  用泡沫混凝土做保温层和倒置式防水层(防水层上的保温层),可以充分利用保温层的防水能力,保护防水层,一举两得!防水层上的保温层不仅可以避免高温对防水层的破坏,还可以延长防水层的使用寿命,增强防水效果。保护层破坏了,绝缘层也就破坏了。水进入保温层后,可能会停留在保温层内或挥发,不会渗入结构层,因为中间有防水层!由于保温层上没有防水层,水分直接暴露在阳光下后会蒸发。

  因此,当采用泡沫混凝土作为保温层时,防水层的设置应尽量考虑倒置式防水。

  以上内容根据学员在实际工作中遇到的问题进行整理,以供参考。如有问题,请及时沟通纠正。

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