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潘志华:泡沫混凝土变形原因分析及其控制的可能途径

发布日期:2009-10-22 字号: [ 大 ] [ 中 ] [ 小 ]

  泡沫混凝土常见质量问题

  整体性保持:变形,开裂,破坏

  力学性能:强度发展慢,强度低

  质量均匀性:沉降,分离,密度不均

  材料破坏形式

•脆性破坏

•塑性破坏

  混凝土的变形

  机械力变形:压缩、拉伸、挠曲

  化学力变形:化学减缩碳化收缩

  物理力变形:热胀冷缩湿胀干缩

机械力变形

  混凝土的弹性模量

  普通混凝土:20-30GPa

  轻质混凝土:16-20GPa

  泡沫混凝土:0.8-12GPa

  化学力变形

  化学减缩

  混凝土硬化过程中水泥中的几个主要水硬性矿物与水发生水化反应,由于无水矿物与水化产物之间存在密度差异,从而引起混凝土硬化前后的体积变化,这部分体积变化表现为减缩,故称为化学减缩。

  注:S代表SO

  100gPC完全水化产生化学减缩量约为7-9cm3

  以混凝土水泥用量300kg/m3估算,化学减缩量为21×103-27×103cm3

  折合混凝土体积减缩率为2.1-2.7%

  现象:CO2气体与Ca(OH)2(C-S-H等水泥水化产物)反应,生成CaCO3和H2O,伴随水泥硬化体体积减小

  规律:对RH和CO2浓度比较敏感,RH为25%-50%,CO2浓度较高时,快速危害:大气(0.03%)中碳化缓慢,只能作用于表层,不构成实质性危害

  物理力变形

  热胀冷缩

  Lt=L0+ α×L0×ΔT   Lt:t温度下混凝土试件的长度mm   L0:基准温度下试件的初始长度mm   α:混凝土线性热膨胀系数,℃-1   ΔT:温度t与基准温度之间的差值,℃

不同灰砂比混凝土的线性热膨胀系数(2年养护龄期)

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混凝土的线性热膨胀系数(灰砂比1:6)

  湿胀干缩

  原因:

  ● 孔隙(毛细孔、凝胶孔)和水的存在

  ● 表面张力、表面能

  特点:

  ● 湿胀干缩主要来自于水泥硬化浆体,骨料基本不发生湿胀干缩

  几种水泥基材料的干缩值波动范围

  ● 水泥混凝土:600~900×10-6

  ● 水泥砂浆:900~1500×10-6

  ● 水泥净浆:1500~3000×10-6

  ● 泡沫混凝土:1000~3500×10-6

  泡沫混凝土与普通混凝土的异同

  同点:同属水泥基材料,同属脆性材料

  异点:

普通混凝土 泡沫混凝土
组成 水泥+骨料+外加剂 水泥+外加剂
含骨料 不含骨料
结构 致密,低孔隙率(<30%) 高孔隙率(40-80%)
小孔,连通孔(<10μm) 毫米级球形孔
性能 低强,早强发展慢 低强,早强发展慢
低弹性模数,高收缩 低弹性模数,高收缩
低导热系数 低导热系数

  泡沫混凝土的低抗变形能力

  1、不含骨料:

  水泥净浆的化学减缩;水泥净浆的干缩;水泥净浆的热膨胀系数

  2、低导热系数

  水泥水化热不能及时散发,导致升温(90℃),引发膨胀开裂或在冷却过程中隐藏拉应力

  3、早期强度发展缓慢

  失水、遇风或机械作用,极易发生塑性变形、开裂

  4、后期强度低

  外界非正常载荷或冲击作用,极易引发变形、开裂

  减小泡沫混凝土变形控制开裂可能的技术途径

  1)添加适量细骨料,选择合理的水泥、砂子配合比

  2)选用快硬低发热水泥作为泡沫混凝土用胶凝材料

  3)加强早期养护,表面保水,及时散热

  4)减少非正常外来机械载荷或冲击

  5)引入适宜和适量膨胀组分,弥补体积收缩

  6)采取适当措施,减少空间约束,增加自由度

  7)添加适量纤维

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