蒸压加气混凝土性能对比研究

蒸压加气混凝土性能对比研究

作为一种符合50%节能标准的自炎节能材料，蒸汽加压混凝土砌块不仅质量轻、保温、耐候、吸声、施工方便，而且生产过程中还可消耗大量工业废物。因此，它在土木工程中被越来越多地使用。目前市场上主要以粉煤灰、砂作为硅质材料制备加气混凝土,也有些企业因地制宜,采用石粉作为硅质材料制备加气混凝土。这3种产品具有一些相似的基本性质,但也存在着不同之处。此外,业主、设计、施工方对产品的性能也认识不足。因此,有必要研究上述3种不同蒸压加气混凝土产品性能之间的差异,从而对不同种类加气混凝土的应用起到指导作用。1试验设备及性能测试试验样品:采用B05A3.5级粉煤灰加气、砂加气、石粉加气混凝土砌块,砌块的基本性能指标如表1所示。试验方法:试件加工和性能试验按照《蒸压加气混凝土性能试验方法》GB/T11969—2008要求进行。含水率对加气混凝土力学性能的影响试验通过对试件进行吸水处理,在(60±5)℃条件下,通过控制时间烘至所要求的不同含水率,对不同含水率的试件进行力学性能测试。微观测试:取破型后少量样品,用无水乙醇终止水化。块状样品经真空干燥后用于SEM扫描电镜分析;部分样品研磨成粉状,经干燥后用于X射线衍射分析。2结果与讨论2.1含水率对预应力的影响3种加气混凝土砌块力学性能随含水率变化的结果如图1和图2所示。由图1可知,含水率对砂加气混凝土的抗压强度有显著影响,绝干状态时抗压强度最高,随着含水率的增加,其抗压强度不断降低,且在含水率较低的情况下,强度下降较快,3种加气混凝土砌块的抗压强度相差不大。由图2可知,劈裂抗拉强度与含水率的关系存在着类似的规律。随着含水率的增大,劈裂抗拉强度降低,当达到一定的含水率时,降低趋势变缓,最后趋于稳定。砌块经过长期的干燥后,平衡含水率大致在6%以内,砌块的抗压强度为4.3～4.5MPa,劈裂抗拉强度为0.54～0.6MPa,三者的力学性能差异不大。2.2含水率的变化采用快速测试法测试加气混凝土的收缩值随含水率的变化,结果如图3所示。从图3可以看出,3种加气混凝土砌块的干燥收缩值随含水率的变化具有相似规律,大致可分为3个阶段:1)从饱水状态到含水率约15%区间,干燥收缩随着含水率的降低基本呈线性增加。2)从含水率15%到收缩突变拐点(含水率约3%)区间,随着含水率的降低,干燥收缩上升趋于平缓。3)在收缩突变拐点至绝干状态这一区间内的收缩值较大。通常不会出现加气混凝土干燥收缩突变拐点的含水率,虽然这一阶段收缩值大,但在实际使用过程中一般不会发生。2.3b冻融循环对加气混凝土砌块分别进行15、30、45、60次冻融循环试验,测试抗压强度和质量,结果如图4～图6所示。随着冻融次数的增加,3种加气混凝土的抗压强度均呈下降趋势,冻融循环60次之后3种加气混凝土的质量损失率都小于5%。冻融30次之后,粉煤灰加气和石粉加气混凝土的强度损失率都超过了25%,产生不同程度的剥落现象,只有砂加气混凝土的强度损失率仍小于25%,砂加气混凝土的抗冻性能最好,粉煤灰加气混凝土的抗冻性能好于石粉加气混凝土。寒冷地区宜选择砂加气混凝土。2.4加固混凝土晶相结构蒸压加气混凝土的水化产物组成和形态结构是决定其性能的最终因素。为了探讨加气混凝土在蒸压养护条件下进行的水化反应及其生成产物,通过对不同种类加气混凝土进行X射线衍射分析和SEM形貌观察,结果如图7～图12所示。由图7可知,粉煤灰加气混凝土的水化产物以托勃莫来石、水化石榴石为主,其中托勃莫来石的量较多,此外还有石英晶相;砂加气混凝土晶相组成以石英、托勃莫来石为主,其中石英量最多;石粉加气混凝土的晶相组成与砂加气混凝土类似。从扫描电镜照片可以发现,在加气混凝土中,不同部位的托勃莫来石晶体,其形貌和大小不相同。一般来说,在气孔的内壁上,托勃莫来石的结晶多,在砂浆胶结体内,多数为C-S-H凝胶,托勃莫来石晶体很少。这种现象的产生,可能与不同部位的结晶条件有关。因为从托勃莫来石的整个结晶过程来看,其结晶速度主要受SiO2的溶解速度或扩散速度的控制,由于气孔特别是一些微孔或裂缝中能保持较多的水分,有利于SiO2的溶解和扩散,因此其结晶较好。图10～图12扫描电镜照片结果表明,不同种类的加气混凝土的水化产物形态各不相同:1)粉煤灰加气混凝土水化产物多为柳叶状托勃莫来石,托勃莫来石长约2～3μm,宽约1μm;水化产物密集丛生,晶形发育良好,水化产物晶体相互交插连接,使整个系统联为一个整体;2)砂加气混凝土水化产物为大量针片状,晶形发育良好的托勃莫来石,长约2μm,水化产物晶体相互交插连接,形成致密的网络状结构[7,8,9,10,11,12,13];3)石粉加气混凝土水化产物与砂加气类似,为大量细纤维状托勃莫来石,针状尺寸较小,长约0.5～1μm。2.5砂改性混凝土的抗冻性能加气混凝土中水化产物的类型和含量是影响产品强度和收缩的基本原因。托勃莫来石含量增加,收缩减小,强度有所下降。C-S-H凝胶含量增加,强度提高,但收缩增大。加气混凝土的抗冻性主要取决于其孔结构,托勃莫来石结晶度的增加,使得对抗冻性有害的孔减少,从而抗冻性能得到改善,砂加气混凝土的水化产物结晶度较其它两种加气混凝土的高,因此砂加气混凝土的抗冻性能好。影响托勃莫来石数量多少及其晶体大小和形貌的原因,除养护温度、压力及养护时间外,还有原材料的细度、原材料的品种、杂质的种类和含量等。3气混凝土斑块抗冻性能好a.不同种类蒸压加气混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度及收缩性能随含水率的关系规律相似。b.砂加气混凝土砌块的抗冻性能最好,粉煤灰加