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預(yù)防泡沫混凝土硬化過程中的開裂與收縮
來源：m.jzmj99.com 發(fā)布時間：2023年06月03日
預(yù)防泡沫混凝土硬化過程中的開裂與收縮
泡沫混凝土的收縮、開裂和吸水是三個密切相關(guān)的問題:一般來說，由于早期養(yǎng)護(hù)不好、保水措施不足或使用過程中條件苛刻，泡沫混凝土中的水分會蒸發(fā)，導(dǎo)致體積收縮、開裂或顯著吸水。但泡沫混凝土吸水率過高會降低保溫效果。從泡沫混凝土的制備過程和硬化體截面的觀察研究發(fā)現(xiàn)，泡沫混凝土中大部分孔洞都是相對獨(dú)立的封閉孔洞。所以養(yǎng)護(hù)好的泡沫混凝土都是泡在水里的。它的吸水性主要集中在表層，并沒有很大的吸水性。影響泡沫混凝土收縮、開裂和吸水率的因素主要包括以下幾個方面:
(一)水泥用量的影響
普通硅酸鹽水泥在水化硬化過程中固體體積增加，而水泥+水體系收縮。其次，水泥的水化過程伴隨著熱效應(yīng)，使初始體積在冷卻時膨脹收縮，導(dǎo)致表觀收縮變大。此外，水泥水化過程中存在自吸收引起的自收縮。因此，一般情況下，在其他條件基本相同的情況下，泡沫混凝土的收縮會隨著水泥用量的增加而增加。同時，水泥是保證強(qiáng)度的重要因素之一，因此存在一個合適的水泥用量范圍。
(二)水泥種類的影響
試驗(yàn)和工程實(shí)踐的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，普通水泥混凝土的收縮Z小，水泥漿體的收縮較大，泡沫混凝土的收縮Z大。這是因?yàn)槠胀ɑ炷林袚饺肓舜罅矿w積不變的粗骨料，而不含骨料的水泥漿體在硬化前后總體積減小。泡沫混凝土收縮Z大，一方面是因?yàn)槠渲袥]有粗骨料，另一方面是因?yàn)樗写罅康目紫叮渲写蟛糠殖錆M了水，其外觀在使用過程中隨著孔隙中水的逸出而表現(xiàn)出體積收縮。因此，添加骨料無疑是減少泡沫混凝土收縮的措施之一。不能，泡沫混凝土中只能加入一部分細(xì)骨料。同時，由于骨料的化學(xué)惰性，過量添加會導(dǎo)致泡沫混凝土的強(qiáng)度顯著下降，因此其摻量是有限的。當(dāng)泡沫混凝土的密度、水灰比等工藝參數(shù)基本確定后，水泥用量會隨著細(xì)骨料的增加而減少，因此骨料是否摻入以及摻入多少也有一個合適的選擇。
(四)水灰比和養(yǎng)護(hù)制度的影響
泡沫混凝土在60℃時的失水和干燥收縮。
試驗(yàn)結(jié)果表明，硬化泡沫混凝土的失水與收縮變化具有明顯的密切同步性。這說明水的逸出直接導(dǎo)致泡沫混凝土的收縮，當(dāng)水的逸出停止時，泡沫混凝土的收縮也就停止了。按照水泥化學(xué)理論，水泥完全水化所需的水量，即理論水灰比，應(yīng)該是0.38，而泡沫混凝土的成型水灰比往往高達(dá)0.70甚至0.80。多余的水分會殘留在硬化泡沫混凝土的孔隙中，約占成型水的1/2。一旦環(huán)境相對濕度低或環(huán)境溫度高，水就會蒸發(fā)，然后逸出。尤其是硬化初期，泡沫混凝土的結(jié)構(gòu)還比較薄弱。養(yǎng)護(hù)不好，容易失水，導(dǎo)致收縮大，表面開裂，弱化硬化體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致硬化泡沫混凝土吸水率高。因此，泡沫混凝土的初始水灰比成為硬化泡沫混凝土收縮的先決條件。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。在澆注密度為1 100 kg/m的泡沫混凝土樣品24小時后，將樣品分為表面用尼龍膜密封和表面未處理的兩組。將試樣在相同的溫濕度環(huán)境下養(yǎng)護(hù)，測量不同齡期的干燥收縮率。通過比較可知，表面封閉處理后的試樣收縮率遠(yuǎn)小于表面開放的試樣，且在5 d齡期收縮率趨于穩(wěn)定。研究結(jié)果再次證明了失水與干燥收縮的密切關(guān)系以及早期保水對控制泡沫混凝土收縮的重要性。
(E)減少泡沫混凝土收縮和開裂的技術(shù)途徑
從以上分析可以看出，泡沫混凝土減少收縮、防止開裂和吸水的技術(shù)措施主要包括以下幾個方面:
(1)合適的水泥用量；
(2)加入適量的膨脹水泥；
(3)成型水灰比低；
(4)優(yōu)化養(yǎng)護(hù)制度，加強(qiáng)早期保水；
(5)使用防水劑(攪拌或表面涂布)；
(6)保溫層加鐵絲網(wǎng)(防裂網(wǎng))，防止泡沫混凝土開裂。
泡沫混凝土的收縮、開裂和吸水是三個密切相關(guān)的問題:一般來說，由于早期養(yǎng)護(hù)不好、保水措施不足或使用過程中條件苛刻，泡沫混凝土中的水分會蒸發(fā)，導(dǎo)致體積收縮、開裂或顯著吸水。但泡沫混凝土吸水率過高會降低保溫效果。從泡沫混凝土的制備過程和硬化體截面的觀察研究發(fā)現(xiàn)，泡沫混凝土中大部分孔洞都是相對獨(dú)立的封閉孔洞。所以養(yǎng)護(hù)好的泡沫混凝土都是泡在水里的。它的吸水性主要集中在表層，并沒有很大的吸水性。影響泡沫混凝土收縮、開裂和吸水率的因素主要包括以下幾個方面:
(一)水泥用量的影響
普通硅酸鹽水泥在水化硬化過程中固體體積增加，而水泥+水體系收縮。其次，水泥的水化過程伴隨著熱效應(yīng)，使初始體積在冷卻時膨脹收縮，導(dǎo)致表觀收縮變大。此外，水泥水化過程中存在自吸收引起的自收縮。因此，一般情況下，在其他條件基本相同的情況下，泡沫混凝土的收縮會隨著水泥用量的增加而增加。同時，水泥是保證強(qiáng)度的重要因素之一，因此存在一個合適的水泥用量范圍。
(二)水泥種類的影響
不是所有水泥硬化前后的體積都在收縮，而是膨脹水泥硬化前后的體積不是在收縮而是在膨脹。因此，如果使用適量的膨脹水泥，泡沫混凝土的整體收縮可以得到一定程度的補(bǔ)償或緩解。然而，膨脹水泥不僅影響體積變化，還影響其他一系列性能。引入過多會造成硬化泡沫混凝土的結(jié)構(gòu)破壞，因此須通過試驗(yàn)確定膨脹水泥的品種和摻量。
試驗(yàn)和工程實(shí)踐的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，普通水泥混凝土的收縮Z小，水泥漿體的收縮較大，泡沫混凝土的收縮Z大。這是因?yàn)槠胀ɑ炷林袚饺肓舜罅矿w積不變的粗骨料，而不含骨料的水泥漿體在硬化前后總體積減小。泡沫混凝土收縮Z大，一方面是因?yàn)槠渲袥]有粗骨料，另一方面是因?yàn)樗写罅康目紫叮渲写蟛糠殖錆M了水，其外觀在使用過程中隨著孔隙中水的逸出而表現(xiàn)出體積收縮。因此，添加骨料無疑是減少泡沫混凝土收縮的措施之一。不能，泡沫混凝土中只能加入一部分細(xì)骨料。同時，由于骨料的化學(xué)惰性，過量添加會導(dǎo)致泡沫混凝土的強(qiáng)度顯著下降，因此其摻量是有限的。當(dāng)泡沫混凝土的密度、水灰比等工藝參數(shù)基本確定后，水泥用量會隨著細(xì)骨料的增加而減少，因此骨料是否摻入以及摻入多少也有一個合適的選擇。
(四)水灰比和養(yǎng)護(hù)制度的影響
泡沫混凝土在60℃時的失水和干燥收縮。
試驗(yàn)結(jié)果表明，硬化泡沫混凝土的失水與收縮變化具有明顯的密切同步性。這說明水的逸出直接導(dǎo)致泡沫混凝土的收縮，當(dāng)水的逸出停止時，泡沫混凝土的收縮也就停止了。按照水泥化學(xué)理論，水泥完全水化所需的水量，即理論水灰比，應(yīng)該是0.38，而泡沫混凝土的成型水灰比往往高達(dá)0.70甚至0.80。多余的水分會殘留在硬化泡沫混凝土的孔隙中，約占成型水的1/2。一旦環(huán)境相對濕度低或環(huán)境溫度高，水就會蒸發(fā)，然后逸出。尤其是硬化初期，泡沫混凝土的結(jié)構(gòu)還比較薄弱。養(yǎng)護(hù)不好，容易失水，導(dǎo)致收縮大，表面開裂，弱化硬化體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致硬化泡沫混凝土吸水率高。因此，泡沫混凝土的初始水灰比成為硬化泡沫混凝土收縮的先決條件。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。在澆注密度為1 100 kg/m的泡沫混凝土樣品24小時后，將樣品分為表面用尼龍膜密封和表面未處理的兩組。將試樣在相同的溫濕度環(huán)境下養(yǎng)護(hù)，測量不同齡期的干燥收縮率。通過比較可知，表面封閉處理后的試樣收縮率遠(yuǎn)小于表面開放的試樣，且在5 d齡期收縮率趨于穩(wěn)定。研究結(jié)果再次證明了失水與干燥收縮的密切關(guān)系以及早期保水對控制泡沫混凝土收縮的重要性。
(E)減少泡沫混凝土收縮和開裂的技術(shù)途徑
從以上分析可以看出，泡沫混凝土減少收縮、防止開裂和吸水的技術(shù)措施主要包括以下幾個方面:
(1)合適的水泥用量；
(2)加入適量的膨脹水泥；
(3)成型水灰比低；
(4)優(yōu)化養(yǎng)護(hù)制度，加強(qiáng)早期保水；
(5)使用防水劑(攪拌或表面涂布)；
(6)保溫層加鐵絲網(wǎng)(防裂網(wǎng))，防止泡沫混凝土開裂。
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