碳化条件下加气混凝土砌块的收缩性能

碳化条件下加气混凝土砌块的收缩性能

0市场研究现状作为一种重要的墙体材料，施加混凝土砌块具有导系数低、材料相对均匀、通风良好等优点。夏季和冬季温度可在50%的建筑节能要求下单独使用。为了实现国家建筑节能的目标，泉州市从一开始就禁止使用粘土燃烧产品。2009年1月1日起，气混凝土已经成为重要的墙体材料。但长期以来，加气混凝土墙体的开裂、空鼓和渗漏一直困扰着加气混凝土的应用和推广。现有的研究表明，加气混凝土墙体开裂的原因很多，温度变化引起的裂缝，砌体干燥收缩变形引起的裂缝，构造不合理引起的裂缝等。但是，碳化对加气混凝土的变形和力学性能影响的研究相对较少。为了探索加气混凝土砌块在碳化条件下的变形和力学性能，本文通过加速碳化试验方法，测定了加气混凝土砌块的变形规律和力学性能，并分析探讨了表面砂浆层的影响。1研究计划1.1原材料厦门某加气混凝土公司生产的粉煤灰加气混凝土A5.0，尺寸600mm×240mm×180mm,CQS专用抹面砂浆。1.2试验构件尺寸及环境根据GB/T11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》中碳化试验和收缩试验用仪器设备和试剂。收缩测定仪：数显千分表，精度0.001mm。碳化变形的测定试件尺寸为：40mm×40mm×160mm。力学性能测定尺寸：40mm×40mm×160mm。碳化深度试件尺寸：100mm×100mm×100mm。碳化条件环境：相对湿度50%±5%，温度20℃±2℃，二氧化碳浓度20%±2%。碳化收缩试件制作时，为了控制二氧化碳渗透的方向，试验采取三维和一维碳化进行测试（三维碳化指试件表面都是处于二氧化碳的环境之中，一维是指四个面表面封蜡，只有两个相对的面进行二氧化碳渗透）。为了测定表面砂浆层对加气混凝土砌块碳化作用的影响，在加气混凝土收缩试件表面抹有抹面砂浆，砂浆层厚6mm，同样进行三维和一维碳化测试。为了模拟加气混凝土砌体在碳化环境中的变形，设计了加气混凝土砌块五个面封蜡，一个大面抹有抹面砂浆，砂浆层厚6mm。力学性能测定的试件进行三维碳化进行测定；碳化深度采用1%酚酞溶液测定。2结果与分析2.1加氢混凝土与二氧化碳的反应规律从图1可以看出，随着碳化时间的增加，无论是三维还是一维碳化，加气混凝土的收缩变形不断增大。碳化早期加气混凝土砌块的收缩值较大，在48h以后，加气混凝土砌块的碳化变形进入一个稳定期；超过144h以后，收缩变形又进入加速发展阶段。这表明了碳化对于加气混凝土变形影响的复杂性。碳化收缩的本质是碳化反应的发生，加气混凝土与二氧化碳发生反应的晶体有托勃莫来石、水化石榴石、晶结度较好的C-S-H、Ca(OH)2、结晶度不好的C-S-H等。碳化反应的基本化学反应式为：在CO2作用下，加气混凝土的主要矿物相托勃莫来石和C-S-H凝胶逐渐分解，少部分未参与合成反应的氢氧化钙碳化生成CaCO3。加气混凝土矿物组成的含量以及结晶度不同，导致碳化速度的不同，一般认为，结晶度不好的C-S-H凝胶的溶解度大，首先进行碳化反应，然后是晶体和二氧化碳反应，这与加气混凝土砌块碳化收缩的阶段性相吻合，可以认为碳化收缩的早期主要是结晶程度较低的C-S-H凝胶的碳化引起的；在稳定阶段，由于结晶度较好的C-S-H凝胶和托勃莫来石以及氢氧化钙与CO2的反应较慢，首先需要晶体的溶解反应，这段时间加气混凝土砌块体积处于稳定期，当晶体与CO2进入反应期以后，表现出来碳化收缩又明显加速。从碳化前和碳化后加气混凝土XRD的对比可以看出，碳化后的加气混凝土砌块CaCO3的出现以及除了SiO2以外原来晶体衍射峰强度的明显下降（图2）。2.2加压混凝土墙体收缩如图3所示，加气混凝土砌块由于表面覆盖有厚6mm的水泥砂浆层，因此，碳化反应首先是砂浆层，然后才是加气混凝土砌块。由于水泥砂浆层的保护，会使加气混凝土免于碳化，在测试的时间内，加气混凝土没有表现出碳化收缩，这时试件的收缩是由砂浆碳化收缩所引起的，所以收缩值比较小。从图4可以看出，加气混凝土砌块大面有砂浆层，其他五个面封蜡来模拟加气混凝土墙体的情况。可以看出，对于横向的碳化反应也能引起试样的纵向收缩值，在测试时间内，试样的收缩值表现为表面砂浆层的碳化收缩。2.3混凝土驳岸的活性炭模型加气混凝土砌块一维碳化时的碳化深度随时间的变化如图5所示。可以看出，基本成线性关系，与普通混凝土的碳化深度与时间的关系相比明显加快，这是由于普通混凝土碳化反应的产物会加速混凝土的表面层的致密，使碳化反应速度越来越慢；而加气混凝土由于孔隙率高，孔径大，反应产物对碳化反应的影响基本可以忽略。加气混凝土的碳化模型可以根据普通混凝土的碳化模型形式。式中，f为碳化深度；k为碳化系数；a为时间指数；为碳化时间。根据这个模型，实验测定的a=1.0,k=0.34。2.4抗压强度下降情况从图6可以看出，加气混凝土的抗压强度随着碳化时间的进行而明显地下降，碳化24h，由原来的5.3MPa下降到3.2MPa，抗压强度下降了近40%；抗折强度的下降也比较明显，力学性能的下降是因为加气混凝土的强度主要来源于托勃莫来石和结晶度较好的C-S-H凝胶，碳化反应使得他们分解，结晶接触点减少，以至力学性能下降。3维碳化引起的加压混凝土收缩(1）加气混凝土砌块的碳化收缩整体上非常迅速