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泡沫混凝土的收縮、開(kāi)裂和吸水是三個(gè)密切關(guān)聯(lián)的問(wèn)題:一般說(shuō)來(lái),泡沫混凝土由于早期養護不善、保水措施不夠或使用過(guò)程中條件比較苛刻,均會(huì )引發(fā)其內部的水分蒸發(fā),從而導致體積收縮、開(kāi)裂或發(fā)生顯著(zhù)的吸水作用。而泡沫混凝土過(guò)多吸水又會(huì )降低保溫隔熱效果,從泡沫混凝土的制備過(guò)程和對硬化體斷面的觀(guān)察研究發(fā)現,泡沫混凝土內的孔絕大多數是相對獨立的封閉孔。因此,得到完好養護的泡沫混凝土浸泡于水中。其吸水主要集中于表層,并不具有大的吸水性。影響泡沫混凝土收縮、開(kāi)裂、吸水的因素主要有以下幾方面:
(一)水泥用量的影響
普通硅酸鹽水泥在水化硬化過(guò)程中固相體積是增加的,而水泥+水體系是收縮的。其次,水泥水化過(guò)程中還伴隨熱效應,引起初始體積膨脹而冷卻時(shí)又收縮,導致表觀(guān)收縮量變大。另外,水泥水化過(guò)程中還存在自吸水引起的自收縮現象。所以,一般情況下如果其它條件基本相同,水泥用量增加,泡沫混凝土的收縮也會(huì )相應變大。而水泥同時(shí)又是保證強度的重要因素之一,所以水泥用量存在一個(gè)合適的范圍。
(二)水泥種類(lèi)的影響
并不是所有的水泥硬化前后的體積都是收縮的,膨脹水泥在硬化前后體積不但不收縮反而有所脹。因此,如果采用適量的膨脹水泥,可以在一定程度上彌補或減輕泡沫混凝土整體的收縮。但是,膨脹水泥不但影響體積變化,同時(shí)也會(huì )影響其他一系列性能,過(guò)多引人會(huì )引起硬化泡沫混凝土結構破壞,因此膨脹水泥的品種和摻用量需通過(guò)試驗確定。
(三)集料的影響
試驗和工程實(shí)際統計數據表明,普通水泥混凝土的收縮率更小,水泥凈漿收縮率較大,泡沫混凝土的收縮率更大。這是因為普通混凝土中摻有大量體積不變的粗集料,而沒(méi)有集料的水泥凈漿在硬化前后總體積本身就是減小的。泡混凝土收縮更大,一方面是因為其中沒(méi)有粗集料,另一方面是因為其中含有大量的孔隙,隙的大部分被水填充,使用過(guò)程隨著(zhù)孔隙中水分的逸出,外觀(guān)表現出體積收縮。由此可見(jiàn),摻加集料無(wú)疑是減少沫混凝土收縮的措施之一。不,泡沫混凝土中只能摻加一部分細集料。同時(shí),因為集料在化學(xué)上的惰性,過(guò)量的摻加將導致泡沫混凝土強度顯著(zhù)降低,因而其摻量受到一定限制。當泡沫混凝土的密度、水灰比等工藝參數基本確定以后,細集料增加,水泥用量將減少,所以,集料摻用與否和摻量多少同樣存在一個(gè)適宜的選擇。
(四)水灰比和養護制度的影響
泡沫混凝土在60oC環(huán)境下的水分損失和干燥收縮試驗結果表明,水分逸出與硬化泡沫混凝土收縮變化有著(zhù)明顯和密切的同步性。這說(shuō)明水分逸出直接導致泡沫混凝土的收縮,而當水分停止逸出時(shí),泡沫混凝土也即停止收縮。根據經(jīng)典的水泥化學(xué)理論,水泥完全水化所需的水量,即理論水灰比應當為0.38,而泡沫混凝土的成型水灰比往往高達0.70甚至0.80。多余的水分將殘留于硬化泡沫混凝土的氣孔之中,這部分水約占成型水量的1/2左右。一旦周?chē)鄬穸容^低或環(huán)境溫度較高時(shí),水分就會(huì )蒸發(fā),然后逸出。尤其是在硬化的早期階段,泡沫混凝土的結構還比較薄弱,如果養護不善,水分極易損失,導致較大的收縮和表面開(kāi)裂,削弱硬化體內部結構,引發(fā)硬化泡沫混凝土高吸水性。據此,泡沫混凝土的初始水灰比便成為影響硬化泡沫混凝土收縮的一個(gè)先決因素。制備低收縮泡沫混凝土的關(guān)鍵技術(shù)之一是控制低水灰比。將密度為1100 kg/m 的泡沫混凝土試樣澆筑24h后,分成表面尼龍薄膜密封和表面不做任何處理的2批試樣,在溫度、濕度等完全相同的環(huán)境下養護,測定不同齡期的干燥收縮量(見(jiàn)圖4)。從圖4對比得知,表面密封處理后的試樣,收縮量遠遠小于表面敞開(kāi)的試樣,而且在5 d齡期時(shí)收縮就基本趨于穩定。結果再次證明水分逸出與干縮之間的密切關(guān)聯(lián)性和早期保水對控制泡沫混凝土收縮的重要性。
(五)減小泡沫混凝土收縮和開(kāi)裂的技術(shù)措施
由上述分析可知,減小泡沫混凝土收縮、防止開(kāi)裂和吸水的技術(shù)措施主要有以下方面:
(1)適宜的水泥用量;
(2)摻加適量膨脹水泥;
(3)低的成型水灰比;
(4)優(yōu)化養護制度、加強早期保水;
(5)使用防水劑(摻用或表面涂布);