潘志華:泡沫混凝土變形原因分析及其控制的可能途徑
泡沫混凝土常見質(zhì)量問題
整體性保持：變形，開裂，破壞
力學(xué)性能：強(qiáng)度發(fā)展慢，強(qiáng)度低
質(zhì)量均勻性：沉降，分離，密度不均
材料破壞形式
•脆性破壞
•塑性破壞
混凝土的變形
機(jī)械力變形：壓縮、拉伸、撓曲
化學(xué)力變形：化學(xué)減縮碳化收縮
物理力變形：熱脹冷縮濕脹干縮
機(jī)械力變形
混凝土的彈性模量
普通混凝土：20-30GPa
輕質(zhì)混凝土：16-20GPa
泡沫混凝土：0.8-12GPa
化學(xué)力變形
化學(xué)減縮
混凝土硬化過程中水泥中的幾個主要水硬性礦物與水發(fā)生水化反應(yīng)，由于無水礦物與水化產(chǎn)物之間存在密度差異，從而引起混凝土硬化前后的體積變化，這部分體積變化表現(xiàn)為減縮，故稱為化學(xué)減縮。
注：S代表SO３
100gPC完全水化產(chǎn)生化學(xué)減縮量約為7-9cm3
以混凝土水泥用量300kg/m3估算，化學(xué)減縮量為21×103-27×103cm3
折合混凝土體積減縮率為2.1-2.7%
現(xiàn)象：CO2氣體與Ca(OH)2（C-S-H等水泥水化產(chǎn)物）反應(yīng)，生成CaCO3和H2O，伴隨水泥硬化體體積減小
規(guī)律：對RH和CO2濃度比較敏感，RH為25%-50%，CO2濃度較高時，快速危害：大氣（0.03%）中碳化緩慢，只能作用于表層，不構(gòu)成實(shí)質(zhì)性危害
物理力變形
熱脹冷縮
不同灰砂比混凝土的線性熱膨脹系數(shù)(2年養(yǎng)護(hù)齡期)
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混凝土的線性熱膨脹系數(shù)（灰砂比1：6）
濕脹干縮
原因：
● 孔隙（毛細(xì)孔、凝膠孔）和水的存在
● 表面張力、表面能
特點(diǎn)：
● 濕脹干縮主要來自于水泥硬化漿體，骨料基本不發(fā)生濕脹干縮
幾種水泥基材料的干縮值波動范圍
● 水泥混凝土：600～900×10-6
● 水泥砂漿：900～1500×10-6
● 水泥凈漿：1500～3000×10-6
● 泡沫混凝土：1000～3500×10-6
泡沫混凝土與普通混凝土的異同
同點(diǎn)：同屬水泥基材料，同屬脆性材料
異點(diǎn)：
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普通混凝土 |
泡沫混凝土 |
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組成 |
水泥+骨料+外加劑 |
水泥+外加劑 |
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含骨料 |
不含骨料 | |
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結(jié)構(gòu) |
致密，低孔隙率（<30%） |
高孔隙率（40-80%） |
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小孔，連通孔（<10μm） |
毫米級球形孔 | |
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性能 |
低強(qiáng)，早強(qiáng)發(fā)展慢 |
低強(qiáng)，早強(qiáng)發(fā)展慢 |
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低彈性模數(shù)，高收縮 |
低彈性模數(shù)，高收縮 | |
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低導(dǎo)熱系數(shù) |
低導(dǎo)熱系數(shù) |
泡沫混凝土的低抗變形能力
1、不含骨料：
水泥凈漿的化學(xué)減縮；水泥凈漿的干縮；水泥凈漿的熱膨脹系數(shù)
2、低導(dǎo)熱系數(shù)
水泥水化熱不能及時散發(fā)，導(dǎo)致升溫（90℃），引發(fā)膨脹開裂或在冷卻過程中隱藏拉應(yīng)力
3、早期強(qiáng)度發(fā)展緩慢
失水、遇風(fēng)或機(jī)械作用，極易發(fā)生塑性變形、開裂
4、后期強(qiáng)度低
外界非正常載荷或沖擊作用，極易引發(fā)變形、開裂
減小泡沫混凝土變形控制開裂可能的技術(shù)途徑
1）添加適量細(xì)骨料，選擇合理的水泥、砂子配合比
2）選用快硬低發(fā)熱水泥作為泡沫混凝土用膠凝材料
3）加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)，表面保水，及時散熱
4）減少非正常外來機(jī)械載荷或沖擊
5）引入適宜和適量膨脹組分，彌補(bǔ)體積收縮
6）采取適當(dāng)措施，減少空間約束，增加自由度
7）添加適量纖維
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