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高强现浇泡沫混凝土的微观结构

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高强现浇泡沫混凝土的微观结构

发布日期:2018-06-08 作者: 点击:

1 介绍


现浇泡沫混凝土具有多孔结构和轻质特性的矿物结合泡沫材料已经确立了他们在建筑行业的地位。这些质地细密的混凝土依据的标准是现在已不再有效的德国标准DIN4164。他们将质量密度≤2000 kg/m3的混凝土列为轻质混凝土[14]。受制于生产过程,矿物结合泡沫材料被称为蒸压加气矿物结合混凝土或泡沫混凝土。这些建材的特点将在[4,7-12,14]中描述。

在本文中,我们提出了一种方法来控制气硬性矿物结合泡沫混凝土的特性,这有助于扩大这些建材的应用类型。通过这种方法,将使众所周知的制造流程得到进一步发展,以此新产生的轻量级混凝土将得到可重现的特点。这样,现代建筑任务的要求得以满足,当然也包括设计领域。为描述和评价矿物结合泡沫材料的微观结构,光学显微镜与数字图像分析相结合[16]以及扫描电子显微镜是合适的工具。

 

现浇泡沫混凝土

2 技术基础
泡沫是一种由气体、液体和/或气体和固体组成的分散系统,其中气体体积的比例占主导地位。在所有泡沫中,每一个气泡都有一个封闭的空腔,和相邻气泡之间没有气体连接。在泡沫中,气体是一个间歇性或者分散的相,而连续相以基质或液相[8]存在。

泡沫混凝土要得到其结构是通过使用泡沫发生器或向水泥浆体引入发泡剂,用快速旋转的搅拌混合器发泡实现的。浆体由胶凝材料(通常是水泥)、级配合理的石英砂、水和泡沫外加剂组成的。发泡成型后,混凝土在正常大气条件下硬化。

在机械发泡过程中,泡沫剂被添加到砂浆中。无数的气泡通过高速搅拌机机械的引入。一个相对不稳定的泡沫会发展为一个不规则和未定义的孔结构[11]。在实践中,更常见的制造方法是物理发泡。预先制备的由水和化学外加剂组成的泡沫以外加组分形式混合到砂浆中。在这些条件下,会产生更稳定和具有优良细孔的砂浆[11] 。

蒸压加气混凝土常用于建筑砌块、墙壁和天花板、非承重结构以及钢筋增强结构组分。这些建筑单元用于建房和工业建筑结构中。目前泡沫混凝土的主要应用领域是回填和找平。到目前为止,还不能用合适的材料实现其作为建筑结构材料用于承重结构单元中。

泡沫的孔隙特性对矿物结合泡沫材料的物理力学特性影响显著。重要的不仅仅是强调气孔,而且还有毛细管和凝胶孔隙的特征。气硬性泡沫混凝土技术应用的可能性强烈的限制于其物理力学特性。一方面,这归结于高水含量的新拌砂浆,另一方面归结于产生泡沫方法的不足,这些方法用今天的一般操作程序不能保证最佳的孔隙分布。

对于作为承重建筑单元应用很有必要的强度目前只能在饱和蒸汽的气氛中以大约190℃,1.2N/mm2来蒸压硬化获得。除此之外,将Ca(OH)2和SiO2转化为硅酸盐水合物(CSH)的转换也可能是由这个过程得到的,它也降低了固体的收缩趋势。

孔隙率,这里特别指气孔率,对于加气混凝土来说受控于发泡铝粉的添加量和颗粒尺寸。因此,总气孔面积和孔隙大小分布是可以调节的。气孔分布上,化学发泡相对于物理发泡提供了更高的规律性和较高的重现性。

这种认识导致的结论是:矿物结合、空气养护的泡沫混凝土,要保证提高其特性,最好通过化学扩散来制造。新制泡沫混凝土的高含水量阻碍了具有紧密结构的硬化水泥基体的产生。为了确保有一个结构致密的水泥基体,降低含水量是很有必要的。这也带来了矛盾,这只能通过使用化学外加剂转化到泡沫中。


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