硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料輕集料混凝土

1、硬質(zhì)聚氨酯泡沫廢料輕骨料混凝土Amor Ben Fraj, Mohamed Kismi, Pierre Mounanga摘要：本研究探討了力學(xué)性能和將硬質(zhì)聚氨酯泡沫廢料作為粗骨料 (8 / 20mm)的輕骨料凝土的耐久性參數(shù)。不同混凝土中加入聚氨酯泡沫廢料和高效減水劑，對體積密度、燒失量、干燥收縮、抗壓強度、動態(tài)彈性模量、總孔隙度、透氣性和氯離子擴散系數(shù)的影響已被研究和分析。結(jié)果表明，與普通混凝土(沒加聚氨酯泡沫廢料)相比，加入了聚氨酯泡沫廢料使混凝土的干密度降低了 29-36%。密度的減少是由于輕質(zhì)混凝土總孔隙度的增加造成的， 這也導(dǎo)致了輕質(zhì)混凝土更高的透氣性和氯離子擴散系數(shù)的增加。這些降低

2、混凝土耐久性的負面影響，改善了水泥基體的特性。輕骨料混凝土的抗壓強度在 816 MPa，并且動態(tài)彈性模量在1015GPa，這擁有較高性能混凝土拌合物幾乎滿足了結(jié)構(gòu)輕質(zhì)混凝土機械密度的標準。這些結(jié)果鞏固了聚氨酯泡沫塑料用于輕骨料混凝土生產(chǎn)使用的想法。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：輕骨料混凝土，聚氨酯泡沫廢料，抗壓強度，滲透性，收縮，氯離子擴散1.引言本文對混凝土中輕骨料的用途提出了許多積極的方面。Kayali1最近總結(jié)了以下好處： 加入輕骨料的混凝土引起的低密度可降低結(jié)構(gòu)自重， 基腳的尺寸大小，板和橫梁。這就擴大了建筑的有效使用面積。運輸費用和處理預(yù)制要素的設(shè)備也減少了。此外，輕骨料混凝土的低熱量傳輸提供更高

3、的隔熱性能，可以提高耐火性。輕質(zhì)混凝土中使用的兩種低密度骨料可分為：天然骨料(浮石，硅藻土，火山渣等)和人工骨料(膨脹珍珠巖，油頁巖，粘土，板巖，玻璃，中空微球，聚苯乙烯或其他自然聚合有機高分子材料，塑料顆粒等)。人工骨料可以通過特定程序或來自工業(yè)廢棄物或副產(chǎn)品中獲得。許多用于輕質(zhì)混凝土生產(chǎn)的工業(yè)廢料(輕質(zhì)碎磚頭2，焚化爐底灰3，廢舊輪胎4-6，塑膠廢料79，褐煤發(fā)電殘留10)或蔬菜副產(chǎn)品(木削片11，油棕櫚殼12，亞麻副產(chǎn)品13)的研究已經(jīng)開始。根據(jù)他們的來源(礦物，蔬菜或工業(yè))和性質(zhì)，這些輕骨料以特殊的方式影響混凝土的硬化性能。通過化學(xué)，機械和熱預(yù)先處理這些廢物有時是必要13-15，大部分

4、的研究得出結(jié)論認為，固體廢物用作輕骨料構(gòu)成了一個穩(wěn)定它們物價有趣的方法。在塑料領(lǐng)域，肺泡泡沫廢物占了每年產(chǎn)生的塑料廢棄物相當數(shù)量的比例16。它們被用來作為燃料17或在工業(yè)制造過程添加18,19。 雖然較少關(guān)于這方面研究發(fā)表，但是將發(fā)泡膠廢物加入輕質(zhì)混凝土的生產(chǎn)也是一個有趣的選擇20,21。先前研究22重點是用硬質(zhì)聚氨酯泡沫廢料粒子(0-10mm)生產(chǎn)的混凝土的熱性能。 目前的工作涉及到用聚氨酯泡沫中 8-20mm 的粗骨料生產(chǎn)的輕質(zhì)混凝土進展和表征。 聚氨酯泡沫輕骨料混凝土的力學(xué)性能和耐久性參數(shù)是正?；炷恋乃谋?。 為了保持各種混凝土之間有一個可比的骨料粒度分布，對聚氨酯泡沫廢料過篩， 讓粒子

5、大小 8/20mm 硅質(zhì)粗骨料分布曲線相同的， 使混凝土生產(chǎn)中便于控制。試點工作的目的是分析了加入聚氨酯泡沫同時增加粗骨料和高效減水劑對不同混凝土各種性能的影響，如體積密度，燒失量，干燥收縮，抗壓強度，動彈性模量， 總孔隙度，透氣性和氯離子擴散系數(shù)。 掃描電子顯微鏡(SEM)也進行了觀測，以研究膠凝矩陣之間和輕骨料界面區(qū)的形態(tài)。2.實驗研究2.1 物料水泥，普通骨料和高效減水劑本研究的水泥是澳電從圣皮埃爾拉考爾工廠(法國)的 CEM I 52.5 N。其化學(xué)組成和主要理化性質(zhì)如表 1。沙子是河沙 0/6.3 mm，比重是 2580 kg/m3 和吸水率為 0.90%(質(zhì)量分數(shù))。粗骨料是硅質(zhì)礫

6、石 8/20 mm(比重：2590 kg/m3 的，吸水率：0.49%，質(zhì)量分數(shù))。粗細骨料粒徑分布如表 2。低水灰比的混凝土中加入聚羧酸基高效減水劑是為了減少用水量， 并提高其可操作性。 聚羧酸基高效減水劑呈液態(tài)時， 其比重是 1050 kg/m3 和 20% 干含量。表 1 化學(xué)組成和水泥物理性能化合物(重量)化合物(重量)主要化合物按重量CaO64.35K2O0.98C3S62.01SiO220.20燒失量1.65C2S11.13Al2O34.85不溶性殘渣0.22C3A8.11Fe2O32.80活性堿0.80C4AF8.45MgO0.90游離石灰1.30石膏6.56SO33.05布萊恩

7、細度339m2/kgNa2O0.16密度(-)3.16表2 粗細骨料級配篩余尺寸(mm)累計通過(%)篩余尺寸(mm)累計通過(%)細骨料輕質(zhì)粗骨料細骨料輕質(zhì)粗骨料20100599.216972.586.814921.2568.912.5610.6345.910110.31514.7830.161.56.31000.080.2聚氨酯泡沫輕骨料聚氨酯泡沫輕骨料輕骨料混凝土加入聚氨酯泡沫廢料的粗顆粒(8-20 mm)。表 3 提供了其主要物理力學(xué)性能。應(yīng)該指出的是，與其他混凝土原料(水泥，水，沙子和礫石)相比，聚氨酯泡沫是一種非常好的可壓縮材料，因此，它的密度可以根據(jù)所施加的壓力測出。輕骨料的吸水

8、率需要其浸水 24 小時后測定。聚氨酯硬質(zhì)泡沫的力學(xué)性能要用 3 個立方體的樣品在 20 C 1 茲維克 50 千牛萬能試驗機上進行測試，并取其平均值。 試樣尺寸為50 毫米 50 毫米 50毫米且橫梁移動速度為5 毫米/分鐘。輕骨料過篩分成 5 個不同粒徑范圍(表 2)。這促使設(shè)計輕質(zhì)混凝土配合比必須嚴格控制粗骨料級配。這次研究不考慮粒徑大于 20mm 骨料。先前研究22得出泡沫廢物最好的部分集中在0-10mm。 在這里， 最小的輕骨料是 8 毫米篩粒子(表 2)。表 3 聚氨酯泡沫輕骨料性能比重(kg/m3)容重(kg/m3)孔隙率(%)吸水率(%)形變小于 10%抗壓強度(kPa)楊氏模

9、量(MPa)45219813.41745.62.2 混凝土拌合物本次制作了 4 組加入聚氨酯泡沫骨料的混凝土(LWAC-1，LWAC-1sat，LWAC-2sat 和 LWAC-3sat)和 1 組普通混凝土。5 組混凝土配合比詳情如表 4。LWA 用于 LWAC-1，LWAC-1sat， LWAC-2sat 和 LWAC-3sat 浸水 24 小時前的參照，以改善混凝土拌合物的和易性。不考慮由預(yù)濕 LWA 消耗的水量的混凝土水灰比如表 4。LLWAC-1sat， LWAC-2sat 和 LWAC-3sat 預(yù)濕消耗的水量分別為 47 kg/m3, 49 kg/m3和 62 kg/m3。表 4

10、 混凝土配合比和坍落度配方編號配合比(kg/m3)聚氨酯泡沫體積含量(%)水灰比坍落度/mm水泥水砂正?？偭烤郯滨ヅ菽偭縎PNWC39722082486700.55170LWAC-139722082415.1340.5560LWAC-1sat39722082415.1340.55190LWAC-2sat41518386215.81.405350.4480LWAC-3sat35315672420.11.196450.4460LWAC-2sat 和 LWAC-3sat 的拌合物與實際相比由于減水劑而使水灰比降低了 20%。LWAC-2sat 拌合物聚氨酯泡沫和水泥含量的情況略有增加，而LWAC-

11、3sat 拌合物水泥量減少，聚氨酯泡沫總含量則顯著增加。2.3 試驗方法和測試步驟制樣前要先測混凝土拌合物密度及其坍落度?；炷翗悠纺＞叻譃閳A柱形(直徑：11cm，高度：22cm)和棱柱形(7 x7 x 28 cm)。成型后，樣品要在溫度 20 2 C、相對濕度 90的環(huán)境下養(yǎng)護 24 小時才脫模。圓柱形樣品在 20 2的水箱中養(yǎng)護直到測試前才能取出。棱柱形樣品在溫度 20 2 C 和 50 5的相對濕度的實驗室中晾曬。28 天抗壓強度，總孔隙度和 180 天轉(zhuǎn)讓參數(shù)(氣體滲透和氯離子擴散系數(shù))，用圓柱形樣品測量。干燥收縮率，燒失量和彈性模量的動態(tài)測試用棱柱形樣品(見圖 1)。圖 1 粗聚氨酯

12、泡沫廢料圖 2 不同配合比圓柱樣品坍落度試驗和濕密度坍落度要根據(jù)具體實際情況來測。 混凝土濕體積密度要根據(jù)混凝土的質(zhì)量和體積來測。干燥收縮和燒失量混凝土干燥收縮用一個校準千分表(精度： 0.001mm)在 7728cm 的棱柱形試樣上測定。燒失量用精度 0.01g 的天平測量。獲得樣品 1 天和 28 天的平均值。2.3.3 力學(xué)性能28 天抗壓強度測試用圓柱形試樣。彈性模量的動態(tài)要用 Grindosonic 設(shè)備在 28 天的棱柱形試樣測定。本文提到的每個力學(xué)性能值從兩個試樣進行試驗得到的平均價值。2.3.4 掃描電鏡檢測壓縮測試后，用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察聚氨酯泡沫混凝土片段。2.3

13、.5 氣體滲透性用金剛石鋸片切開圓柱型混凝土試樣， 獲得兩個平行的 50mm 厚的盤面。 從每個氣缸的中心部分提取一個盤面(圖 2)，并拋光和清洗。側(cè)其厚度精確到0.1mm，并在弧形表面用環(huán)氧樹脂涂密封，是氣體只能從盤面進出，確保測量精度。干燥和水飽和程度直接影響混凝土氣體滲透性。本次試驗中盤面在 40干燥幾星期，直至質(zhì)量固定不變(0.01g)，以確保試樣用相同的含水量。然后，把試樣在測試前 48 小時放在 20的干燥器中冷卻。圖 3 透氣性測試實驗裝置的布局示意圖滲透性測量使用中性氣體氮氣來進行滲濾實驗(圖 3)。這種方法是運用各種不同的壓力使氣體以穩(wěn)定的氣體流量 Q(立方米/秒)通過盤面。

14、 表觀滲透率 KA(m2)的計算式如(式 1)。(1)L 是的樣品厚(m)， A 是橫截面面積(m2)， 是的粘度系數(shù)(1.78 10-5Pas， 20)，Pinlet是進氣壓力(Pa)，Poutlet是出口壓力(Pa)，T0和 P0分別是標準溫度(0)和標準壓力(1.01325 105Pa)，T 是環(huán)境溫度()。Klinkenberg 提供的關(guān)系式(2)介紹了一種內(nèi)在的滲透系數(shù)的概念 KV(m2)(2)Pm是平均氣壓(壩)，Pm=(Pinlet+Poutlet)/ 2， 是科林貝爾系數(shù)(Pa)。為了確定 KV， KA是通過測量壓力(Pinlet)，計算平均壓力倒數(shù)(1 /Pm)。從 5 條曲

15、線看，其線性回歸的相關(guān)性是令人滿意的，其系數(shù)大于 0.99(圖 4)圖 4KA1 /Pm曲線開孔孔隙率混凝土試件開孔率百分比可以使用下列公式(3)：(3)Wsat是水飽和樣品(使用真空泵)的質(zhì)量(g); Wdry是試樣在 40 和化學(xué)干燥器中冷卻烘干后質(zhì)量(g);及 Wsubm是試樣在靜水條件下的飽和的質(zhì)量(g)。 該測量實在滲透測試后的試樣進行的。氯離子擴散系數(shù)氯離子擴散參與了腐蝕鋼筋可能導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的損失?；炷量孤入x子滲透已基本研究了1,24,25。由于擴散實驗費時，所以提出穩(wěn)定狀態(tài)遷移試驗以加速混凝土試件中氯離子的滲透。圖 5 展示了 Djerbi 等人26開發(fā)的氯離子遷移機，

16、在本實驗中也有用到。經(jīng)過透氣性和孔隙度的測試，兩塊試樣會被分別放在 NaOH(0.025 mol/L)和KOH(0.083 mol/L)中。在上述溶液中加入 NaCl (0.513 mol/L)并在其中通過 12V的電流。試驗溫度為 201 。有流動度不變，有效氯離子數(shù) De (m2/s)可以通過能斯特普朗克方程變形來計算。這個方程忽視電遷移流的擴散和對流流動。根據(jù)這個假設(shè)，給出如下公式(4)：(4)C0是氯離子濃度(mol/m3靠近負極的溶液，假定其不變)，QCl-是氯離子經(jīng)過一段時間 t(s)的量(mol/m2)， L 是試樣后(m)， z 是價離子數(shù)(z=1)， F 是法拉第常數(shù)(F=9

17、6480 J / V)，E 是電壓降(V)，R 是氣體摩爾常數(shù)(J/mol/K),T 是溫度()。圖 5 氯離子遷移機圖 6 瑞士萬通自動滴定儀氯離子濃度的電位滴定方法使用瑞士萬通自動滴定儀以 0.05MAgNO3滴定。(圖 6)3.結(jié)果分析3.1 加工性能與密度3.1.1 坍落度檢測混凝土坍落度列于表 4，范圍在 60 至 190mm。用干的輕骨料(LWAC-1)代替普通骨料(NWC)會造成坍落度的損失。 高孔隙率輕骨料會吸收大量水和粘貼水泥使同一時間內(nèi)拌合物可操作性降低。 預(yù)先使輕骨料水飽可以減輕這種可操作性的損失：明顯的，LWAC-1sat 配方的混凝土比 LWAC-1 和 NWC 的混

18、凝土有更高的坍落度?？刹僮餍缘臐q幅與輕骨料最初的含水率有關(guān)，輕骨料中的水部分進入水泥混合基質(zhì)中。為保持輕骨料預(yù)濕的積極作用，LWAC-2sat 和 LWAC3-sat 用水飽和聚氨酯泡沫生產(chǎn)混凝土。這些混凝土的坍落度比 LWAC-1sat ?。哼@種差異是由于 LWAC-2sat 其較小的水灰比導(dǎo)致水泥含量高，和 LWAC3-sat 聚氨酯泡沫總量含量較高引起的。與 LWAC-1sat 相比，高效減水劑加入不能有效增加或保持了可操作性。然而，實驗意圖是獲得塑性混凝土混合物。3.1.2 密度由于聚氨酯泡沫密度較低， 混凝土濕密度和 28 天干密度顯著減少。 LWAC-1,LWAC-1sat, LW

19、AC-2sat 和 LWAC-3sat 濕密度分別是 1791 kg/m3，1779 kg/m3，1776 kg/m3和 1656 kg/m3，而 28 天干密度分別為 1699 kg/m3, 1679 kg/m3, 1678kg/m3和 1538 kg/m3。這些值比標準混凝土的密度值低 27-33。聚氨酯泡沫骨料混凝土可以被看成是輕質(zhì)混凝土28。 由于泡沫的密度值降低導(dǎo)致配料增加。 預(yù)濕輕骨料對 LWAC 混凝土影響很?。罕?LWAC-1 和 LWAC-1sat 混凝土的密度小 12kg/m3。 LWAC-1sat 混凝土密度較低的原因是在輕骨料中含的水一部分進入水泥，造成了它的密度略有下

20、降。3.2 微觀結(jié)構(gòu)掃描電鏡觀察圖 7 顯示了輕骨料混凝土樣品的砂漿微觀結(jié)構(gòu)/聚氨酯泡沫骨料斷裂界面。該樣品是從使用壓縮測試中取得的圓柱試樣片段，并觀察前沒有經(jīng)過任何處理(干燥或拋光)。在水泥基復(fù)合材料，界面區(qū)(界面過渡區(qū)) 對力學(xué)行為和材料的傳輸性能有較大的影響。界面區(qū)的性能一般涉及兩個主要現(xiàn)象：一方面，“屏風(fēng)效應(yīng)”在普通骨料表面發(fā)生，另一方面，混凝土骨料在振動下有水積聚(微出血)。第一個現(xiàn)象使在粗骨料附近形成水灰比梯度； 第二個現(xiàn)象可能導(dǎo)致粗骨料周圍形成一定水灰比梯度29。不同的類型界面過渡區(qū)的特點有骨料孔隙率，孔隙度和骨料周圍水泥出血量?；谶@些原因，在輕骨料混凝土的界面過渡區(qū)，與普通骨

21、料混凝土是不同的1。張和 Gjorv30研究顯示，對于膨脹粘土骨料混凝土，輕骨料混凝土多孔的表面改善了骨料與水泥漿體界面的粘結(jié)。他們解釋說，由輕骨料粗糙表面提供聯(lián)鎖的這種現(xiàn)象，造成了致密，均勻的水泥基砂漿界面區(qū)。此外，羅和崔31說，普通混凝土的“屏風(fēng)效應(yīng)”不會發(fā)生在輕骨料混凝土界面過渡區(qū)。他們估計約 5-10 米寬區(qū)所產(chǎn)生的界面，這比正常的總體規(guī)模較小。圖 7 揭示了水泥基體和聚氨酯泡沫骨料之間良好的附著力： 水泥侵入并粘貼在 LWA 表面孔隙中。對于觀察范圍考慮，是否有“圍墻效應(yīng)”是在與預(yù)濕或干聚氨酯泡沫骨料和水泥砂漿界面確定的。圖 7 聚氨酯泡沫骨料界面區(qū) 28 天的掃描電鏡顯微照片3.3

22、 混凝土 28 天的力學(xué)性能3.3.1 抗壓強度圖 8 給出了 28 天抗壓強度測試的結(jié)果。聚氨酯泡沫骨料的納入導(dǎo)致混凝土機械強度高減少。輕質(zhì)混凝土 28 天的抗壓強度與普通混凝土的比從 78下降到57。許多研究已經(jīng)表明，輕質(zhì)骨料的使用使混凝土的力學(xué)性能下降非常明顯32-35。 這解釋了輕骨料混凝土低機械性能和較高的孔隙率成因。 還應(yīng)當指出的是，輕骨料混凝土試樣破裂機制是與普通混凝土不同： 輕骨料混凝土的斷裂發(fā)生在砂漿與輕骨料接口，它構(gòu)成了輕骨料混凝土微觀結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)。由于普通混凝土界面過渡區(qū)與其他地方相比力學(xué)性質(zhì)較弱，所以破裂主要發(fā)生界面過渡區(qū)。預(yù)濕輕骨料 LWAC-1 和 LWAC-1

23、sat 間，抗壓強度下降 41。這一觀察似乎證實了先前的假設(shè)，根據(jù)這一情況，骨料飽和的水部分是水泥砂漿混合階段進入的。它導(dǎo)致了砂漿孔隙度增加，因此，在混凝土的力學(xué)性能降低。但是，這種技術(shù)通常是低水灰比(通常不大于0.40)的水泥系統(tǒng)和滿足水泥水化所需的水36。在目前情況下，水灰比(0.50)的混凝土，足以滿足完成對水泥水化及飽和聚氨酯泡沫骨料供應(yīng)，并且只增加孔隙率，對機械性的負面影響較小。LWAC-1sat, LWAC-2sat 和 LWAC-3sat 之間的比較表明，高效減水劑降低水灰比并改善輕骨料混凝土的力學(xué)性能：高效減水劑的存在，水泥含量增加 4.5抗壓強度增加 26。與 LWAC-1s

24、aL 相比，LWAC-3sat 使用高效減水劑有可能將減少 15水泥用量，增加了 33聚氨酯泡沫。圖 9 介紹了混凝土抗壓強度與密度的關(guān)系。LWAC-1sat, LWAC-2sat 和LWAC-3sat 作為中等強度的輕骨料混凝土的密度比較表現(xiàn)出的力學(xué)性能太低。 相反，用干輕骨料制造的 LWAC-1，幾乎滿足了輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)在 ACI 318 和ASTM C 330 標準。事實上，ACI 318 規(guī)定，輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)(a)28 天抗壓強度一個最低的 17MPa 的強度值，(b)具有相應(yīng)的空氣干燥密度不超過 1850 kg/m3,和(c)由所有輕骨料或正常粒料組合。據(jù) ASTM C 330，

25、使用聚氨酯泡沫輕骨料的混凝土結(jié)構(gòu)比普通粗骨料混凝土比重少了 880 kg/m3。圖 8 混凝土 28 天的力學(xué)性能圖 9 混凝土 28 天干密度與抗壓強度動態(tài)彈性模量除了抗壓強度，輕質(zhì)骨料對動態(tài)彈性模量（E）也有影響，雖然其對 E 值影響較小1,13,16,33。Aamr-Daya 等13說摻 10%亞麻輕質(zhì)水泥復(fù)合材料與不摻亞麻的相比，其抗壓強度下降 6777%且動態(tài)彈性模量下降 49%。動態(tài)彈性模量值與混凝土干密度值分別繪于圖 8 和圖 10。動態(tài)彈性模量值與干密度之間存在著線性關(guān)系。聚氨酯泡沫的多孔導(dǎo)致其動態(tài)彈性模量較低；輕質(zhì)骨料增加可以預(yù)計動態(tài)彈性模量值降低。與普通混凝土相比，E 值會

26、降低 59%-69%。圖 10 28 天干密度與動態(tài)彈性模量通過觀察 LWAC-1 和 LWAC-1sat 拌合物，預(yù)濕聚氨酯泡沫骨料不會顯著改變動態(tài)彈性模量值。此外，使用高效減水劑降低水灰比(LWAC-2sat)來提高水泥基體性能不會影響 E 值。只增加聚氨酯泡沫配料(LWAC-3sat)會大幅度減少動態(tài)彈性模量。3.4 水遷移相關(guān)性能：燒失量，孔隙度和干燥收縮圖 11 表示燒失量。 不同聚氨酯泡沫混凝土的燒失量是標準混凝土的 1.93.5倍。燒失量與混凝土孔隙率和拌合物初始水量有關(guān)。水總量是包含拌合水（水灰比計算的水）和聚氨酯泡沫骨料增加而增加的骨料飽和水。輕質(zhì)骨料混凝土較高的孔隙率(表

27、5)有利于水分的擴散并導(dǎo)致燒失量較大。聚氨酯泡沫多孔混凝土(LWAC3-sat)顯示了較高的 28 天燒失量（圖 11） 。這些結(jié)果與 Saradhi Babu 等研究的水吸收實驗比較，輕骨料含量較高的輕質(zhì)混凝土具有較高的水分遷移性能。他們說這是由可能出現(xiàn)微裂紋的低密度部分造成的。圖 11 聚氨酯泡沫混凝土燒失量(T=202；RH=505%)表 5 孔隙率和混泥土遷移性能編號總孔隙率n (%)滲透性KV(10-17m2)有效氯離子數(shù)De(10-12m2/s)NWC7.001.621.87LWAC-111.203.271.62LWAC-1sat17.3222.305.30LWAC-2sat13.

28、227.662.70LWAC-3sat18.1211.505.98應(yīng)當指出的是，圖 11 中燒失量是以百分比來表示的，也就說他們依賴每個試樣的初始值。因此，失去相同的水，燒失量最高的是最輕的混凝土。單位為克時， 7x7x28 cm 試樣平均燒失量 NWC 為 45.00g， LWAC-1 為 62.59g， LWAC-1sat為 117.16g，LWAC-2sat 為 89.05g，LWAC-3sat 為 108.75g。這些燒失量與大量的孔隙是相關(guān)的 （表 5） 。 保持含水量不變， 用輕骨料(LWAC-1)代替普通骨料(NWC)，燒失量增大， 相關(guān)孔隙也增加。 預(yù)濕輕骨料后的燒失量是干骨料

29、的兩倍甚至更多。水分遷移通常會引起混凝土三維變化。這些拜變化會造成前期和后期影響，從而損失會損失混凝土的耐久性。Neville28說使用輕骨料會導(dǎo)致更高的收縮，這是因為輕骨料的彈性模量較低37；此外，高吸收性的骨料都有高收縮性38。這種高吸收性導(dǎo)致對水的需求增加，進而增大水灰比，形成較大干縮變形2。干燥收縮是由于混凝土中毛細拉力失水造成的。目前研究的水灰比范圍內(nèi)，干燥收縮主要以自收縮為主39-41。應(yīng)變測量后的試樣在 T=202；RH=505%環(huán)境下干燥來進行燒失量試驗。圖 12 表示干燥收縮曲線圖。其中 LWAC-1, LWAC-1sat,LWAC-2sat 及 LWAC-3sat 28 天

30、干縮值分別為 8.1%, 72.5%, 49.7% and 149.5%。輕骨料含量較高的混凝土有更高的收縮值。如上所述，高收縮是由輕骨料的低彈性模量造成的；后者受毛細管壓力影響收縮總量超過普通骨料混凝土。這就解釋了 LWAC3-sat 的高收縮值，其輕骨料含量遠遠超過其他組。此外，預(yù)濕輕骨料會為拌合物引入更多的水導(dǎo)致更高的孔隙率和水分遷移（圖 11） 。對相同組成的水泥基體，增加輕骨料含量會，預(yù)濕所需的誰會增加，而收縮變形也會更大。這說明了用預(yù)濕聚氨酯泡沫骨料的 LWAC-1sat 的收縮值比用干骨料的 LWAC-1 的更高（圖 12） 。LWAC-2sat 說明了減少水灰比同時增加砂和水泥

31、用量可以限制干燥收縮率的增加。事實上，盡管聚氨酯泡沫含量較高，但是干燥收縮值比LWAC-1sat 的仍然低了 13.3%。圖 12 聚氨酯泡沫混凝土敢干縮值(T=202；RH=505%)3.5 傳輸性能3.5.1 氣體滲透性表 5 給出了研究的 5 種混凝土透氣性。普通骨料混凝土（NWC）和加入聚氨酯泡沫的輕骨料混凝土 (LWAC-1）兩個不同透氣性。表 6 給出了那些在現(xiàn)有的少數(shù)研究進行的比較。考慮組成不變和粗骨料體積，Sugiyama 等25獲得了輕質(zhì)混凝土氣體滲透性高于普通骨料混凝土 1.7-1.9 倍。Zakaria 和 Cabrera42研究了壓碎磚和粉煤灰粘土作出的輕骨料混凝土氣體

32、滲透性， 發(fā)現(xiàn)這些滲透率分別是相同水灰比普通混凝土滲透率的 2.2 和 2.7 倍。 Noumowe 等43對各種混凝土具有相同比例高性能混凝土和輕質(zhì)混凝土氣進行比較研究。在 20時，他們測量了輕骨料混凝土氣體滲透高于普通骨料混凝土 2.2 倍。表 6 輕骨料混凝土滲透性研究書目文獻所用氣體輕骨料種類濕密度(kg/m3)水膠比(-)滲透率(10-17m2)25氮氣大片頁巖18370.4013.819340.6014.442氧氣碎磚-0.553.0粉煤灰粘土-0.553.843氮氣膨脹土19300.3033.0此外，有人指出，預(yù)濕骨料造成了透氣性大大增加了（表 5） 。至于機械性能和干燥收縮，降

33、低水灰比的(LWAC-2sat)來減少氣體滲透的負面影響。應(yīng)當指出的是，據(jù)調(diào)查，大部分多孔混凝土不具備較高的氣體滲透性。事實上，LWAC-3sat 混凝土孔隙率為 18.12，LWAC-1sat 孔隙率為 17.32前者透水率較低。由于氣體通過多孔介質(zhì)轉(zhuǎn)移是通過膠凝矩陣和輕骨料通過流動組合。在這流分布，孔隙體積不是唯一調(diào)節(jié)大規(guī)模轉(zhuǎn)移參數(shù)。無論是組織和多孔的網(wǎng)絡(luò)連接和孔徑也參與大規(guī)模流過介質(zhì)44。從這個角度來看，在水灰比減少造成的孔隙率，從而降低了連續(xù)相滲透，即水泥矩陣。此外，在輕骨料量的增加引起的孔隙度均在封閉的增加和減少的砂漿量矩陣通過它的氣體流通。 通過修改的膠凝物相組成和增加粒料有可能減

34、少在同一時間的透氣性和混凝土的密度。3.5.2 氯離子擴散系數(shù)研究的混凝土氯離子擴散系數(shù)詳見表 5。NWC，LWAC-1, LWAC-1sat,LWAC-2sat 和 LWAC-3sat 混凝土的氯離子擴散系數(shù)分別為-13，183，44和220。用輕骨料替代普通骨料影響透氣性，對離子轉(zhuǎn)移意義不大：NWC 和LWC-1sat 混凝土的氯離子擴散系數(shù)的值比較接近。這一結(jié)果與文獻報道相符。據(jù)張和 Gjorv24研究， 輕骨料混凝土可避免氯離子的滲透。 Sugiyama 等25，Chia和張44得出相同水灰比的輕骨料混凝土和普通混凝土氯滲透性相近。據(jù)他們說，在密集的輕骨料外層和高品質(zhì)輕骨料砂漿界面區(qū)可

35、能會限制氯離子滲透到輕骨料里面。表 5 所示，預(yù)濕水飽和輕骨料導(dǎo)致氯離子擴散系數(shù)顯著增加。這種效果，就已經(jīng)強調(diào)透氣性測量，表明有較高的膠凝基質(zhì)孔隙度。水泥基體的質(zhì)量上發(fā)揮主導(dǎo)作用的性質(zhì)轉(zhuǎn)移到輕骨料混凝土中24,25。 通過比較在各種輕骨料混凝土氯離子滲透速度，張和 Gjorv24指出，這些混凝土離子擴散主要是通過調(diào)節(jié)基質(zhì)組成的砂漿和界面過渡區(qū)。據(jù)他們說，存在一個最佳水泥含量，以盡量減少氯離子擴散。根據(jù)取得的成果，降低水灰比增加水泥比例(LWAC-2sat mix)可能使輕骨料預(yù)濕效果顯著降低。4. 結(jié)論本研究探討了聚氨酯低密度泡沫廢料作輕骨料生產(chǎn)輕質(zhì)混凝土的價值。 加入聚氨酯泡沫廢料對混凝土性

36、能的影響進行了分析?？梢缘贸鲆韵陆Y(jié)論：聚氨酯泡沫廢料作骨料生產(chǎn)混凝土的可行性進行了論證。這些增加使用預(yù)濕聚氨酯泡沫總量生產(chǎn)混凝土呈現(xiàn)出良好的可操作性。增加聚氨酯泡沫輕骨料含量可以提高混凝土性能，這有利于水分交換，增加干燥收縮，透氣性和氯離子擴散系數(shù)。通過降低水灰比和加入減水劑提高水泥特性， 以減少對混凝土性能的影響。輕質(zhì)混凝土的抗壓強度介于 8-16 MPa 和動態(tài)彈性模量介于 10-15GPa。與普通混凝土相比，力學(xué)性能降低可直接與聚氨酯泡沫含量的增加和混合水量相聯(lián)系。不過，干聚氨酯泡沫輕骨料生產(chǎn)的輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)幾乎滿足標準。這些結(jié)果鞏固使用聚氨酯泡沫廢料生產(chǎn)輕骨料混凝土的想法。 這些價格

37、低廉的輕骨料可能有助于降低輕骨料混凝土單位成本。 為了評估輕骨料混凝土生產(chǎn)的經(jīng)濟效益，進一步的研究工作將著眼于比較和分析了不同類型輕骨料（發(fā)泡聚苯乙烯球，膨脹粘土，廢塑料）性價比。參考文獻1 Kayali O. Fly ash lightweight aggregates in high performance concrete. Constr Build Mater2008;22(12):23939.2 Alduaij J, Alshaleh K, Haque MN, Ellaithy K. Lightweight concrete in hot coastal areas. CemConc

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