蒸壓加氣混凝土性能對(duì)比研究

蒸壓加氣混凝土性能對(duì)比研究

作為一種符合50%節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的自炎節(jié)能材料，蒸汽加壓混凝土砌塊不僅質(zhì)量輕、保溫、耐候、吸聲、施工方便，而且生產(chǎn)過程中還可消耗大量工業(yè)廢物。因此，它在土木工程中被越來越多地使用。目前市場(chǎng)上主要以粉煤灰、砂作為硅質(zhì)材料制備加氣混凝土,也有些企業(yè)因地制宜,采用石粉作為硅質(zhì)材料制備加氣混凝土。這3種產(chǎn)品具有一些相似的基本性質(zhì),但也存在著不同之處。此外,業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工方對(duì)產(chǎn)品的性能也認(rèn)識(shí)不足。因此,有必要研究上述3種不同蒸壓加氣混凝土產(chǎn)品性能之間的差異,從而對(duì)不同種類加氣混凝土的應(yīng)用起到指導(dǎo)作用。1試驗(yàn)設(shè)備及性能測(cè)試試驗(yàn)樣品:采用B05A3.5級(jí)粉煤灰加氣、砂加氣、石粉加氣混凝土砌塊,砌塊的基本性能指標(biāo)如表1所示。試驗(yàn)方法:試件加工和性能試驗(yàn)按照《蒸壓加氣混凝土性能試驗(yàn)方法》GB/T11969—2008要求進(jìn)行。含水率對(duì)加氣混凝土力學(xué)性能的影響試驗(yàn)通過對(duì)試件進(jìn)行吸水處理,在(60±5)℃條件下,通過控制時(shí)間烘至所要求的不同含水率,對(duì)不同含水率的試件進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試。微觀測(cè)試:取破型后少量樣品,用無水乙醇終止水化。塊狀樣品經(jīng)真空干燥后用于SEM掃描電鏡分析;部分樣品研磨成粉狀,經(jīng)干燥后用于X射線衍射分析。2結(jié)果與討論2.1含水率對(duì)預(yù)應(yīng)力的影響3種加氣混凝土砌塊力學(xué)性能隨含水率變化的結(jié)果如圖1和圖2所示。由圖1可知,含水率對(duì)砂加氣混凝土的抗壓強(qiáng)度有顯著影響,絕干狀態(tài)時(shí)抗壓強(qiáng)度最高,隨著含水率的增加,其抗壓強(qiáng)度不斷降低,且在含水率較低的情況下,強(qiáng)度下降較快,3種加氣混凝土砌塊的抗壓強(qiáng)度相差不大。由圖2可知,劈裂抗拉強(qiáng)度與含水率的關(guān)系存在著類似的規(guī)律。隨著含水率的增大,劈裂抗拉強(qiáng)度降低,當(dāng)達(dá)到一定的含水率時(shí),降低趨勢(shì)變緩,最后趨于穩(wěn)定。砌塊經(jīng)過長期的干燥后,平衡含水率大致在6%以內(nèi),砌塊的抗壓強(qiáng)度為4.3～4.5MPa,劈裂抗拉強(qiáng)度為0.54～0.6MPa,三者的力學(xué)性能差異不大。2.2含水率的變化采用快速測(cè)試法測(cè)試加氣混凝土的收縮值隨含水率的變化,結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出,3種加氣混凝土砌塊的干燥收縮值隨含水率的變化具有相似規(guī)律,大致可分為3個(gè)階段:1)從飽水狀態(tài)到含水率約15%區(qū)間,干燥收縮隨著含水率的降低基本呈線性增加。2)從含水率15%到收縮突變拐點(diǎn)(含水率約3%)區(qū)間,隨著含水率的降低,干燥收縮上升趨于平緩。3)在收縮突變拐點(diǎn)至絕干狀態(tài)這一區(qū)間內(nèi)的收縮值較大。通常不會(huì)出現(xiàn)加氣混凝土干燥收縮突變拐點(diǎn)的含水率,雖然這一階段收縮值大,但在實(shí)際使用過程中一般不會(huì)發(fā)生。2.3b凍融循環(huán)對(duì)加氣混凝土砌塊分別進(jìn)行15、30、45、60次凍融循環(huán)試驗(yàn),測(cè)試抗壓強(qiáng)度和質(zhì)量,結(jié)果如圖4～圖6所示。隨著凍融次數(shù)的增加,3種加氣混凝土的抗壓強(qiáng)度均呈下降趨勢(shì),凍融循環(huán)60次之后3種加氣混凝土的質(zhì)量損失率都小于5%。凍融30次之后,粉煤灰加氣和石粉加氣混凝土的強(qiáng)度損失率都超過了25%,產(chǎn)生不同程度的剝落現(xiàn)象,只有砂加氣混凝土的強(qiáng)度損失率仍小于25%,砂加氣混凝土的抗凍性能最好,粉煤灰加氣混凝土的抗凍性能好于石粉加氣混凝土。寒冷地區(qū)宜選擇砂加氣混凝土。2.4加固混凝土晶相結(jié)構(gòu)蒸壓加氣混凝土的水化產(chǎn)物組成和形態(tài)結(jié)構(gòu)是決定其性能的最終因素。為了探討加氣混凝土在蒸壓養(yǎng)護(hù)條件下進(jìn)行的水化反應(yīng)及其生成產(chǎn)物,通過對(duì)不同種類加氣混凝土進(jìn)行X射線衍射分析和SEM形貌觀察,結(jié)果如圖7～圖12所示。由圖7可知,粉煤灰加氣混凝土的水化產(chǎn)物以托勃莫來石、水化石榴石為主,其中托勃莫來石的量較多,此外還有石英晶相;砂加氣混凝土晶相組成以石英、托勃莫來石為主,其中石英量最多;石粉加氣混凝土的晶相組成與砂加氣混凝土類似。從掃描電鏡照片可以發(fā)現(xiàn),在加氣混凝土中,不同部位的托勃莫來石晶體,其形貌和大小不相同。一般來說,在氣孔的內(nèi)壁上,托勃莫來石的結(jié)晶多,在砂漿膠結(jié)體內(nèi),多數(shù)為C-S-H凝膠,托勃莫來石晶體很少。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生,可能與不同部位的結(jié)晶條件有關(guān)。因?yàn)閺耐胁獊硎恼麄€(gè)結(jié)晶過程來看,其結(jié)晶速度主要受SiO2的溶解速度或擴(kuò)散速度的控制,由于氣孔特別是一些微孔或裂縫中能保持較多的水分,有利于SiO2的溶解和擴(kuò)散,因此其結(jié)晶較好。圖10～圖12掃描電鏡照片結(jié)果表明,不同種類的加氣混凝土的水化產(chǎn)物形態(tài)各不相同:1)粉煤灰加氣混凝土水化產(chǎn)物多為柳葉狀托勃莫來石,托勃莫來石長約2～3μm,寬約1μm;水化產(chǎn)物密集叢生,晶形發(fā)育良好,水化產(chǎn)物晶體相互交插連接,使整個(gè)系統(tǒng)聯(lián)為一個(gè)整體;2)砂加氣混凝土水化產(chǎn)物為大量針片狀,晶形發(fā)育良好的托勃莫來石,長約2μm,水化產(chǎn)物晶體相互交插連接,形成致密的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)[7,8,9,10,11,12,13];3)石粉加氣混凝土水化產(chǎn)物與砂加氣類似,為大量細(xì)纖維狀托勃莫來石,針狀尺寸較小,長約0.5～1μm。2.5砂改性混凝土的抗凍性能加氣混凝土中水化產(chǎn)物的類型和含量是影響產(chǎn)品強(qiáng)度和收縮的基本原因。托勃莫來石含量增加,收縮減小,強(qiáng)度有所下降。C-S-H凝膠含量增加,強(qiáng)度提高,但收縮增大。加氣混凝土的抗凍性主要取決于其孔結(jié)構(gòu),托勃莫來石結(jié)晶度的增加,使得對(duì)抗凍性有害的孔減少,從而抗凍性能得到改善,砂加氣混凝土的水化產(chǎn)物結(jié)晶度較其它兩種加氣混凝土的高,因此砂加氣混凝土的抗凍性能好。影響托勃莫來石數(shù)量多少及其晶體大小和形貌的原因,除養(yǎng)護(hù)溫度、壓力及養(yǎng)護(hù)時(shí)間外,還有原材料的細(xì)度、原材料的品種、雜質(zhì)的種類和含量等。3氣混凝土斑塊抗凍性能好a.不同種類蒸壓加氣混凝土的抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度及收縮性能隨含水率的關(guān)系規(guī)律相似。b.砂加氣混凝土砌塊的抗凍性能最好,粉煤灰加