泡沫混凝土的吸水率对工程质量的影响

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【摘  要】本文根据泡沫混凝土材料性能试验和工程应用的实际，分析泡沫混凝土吸水率的影响因素和变化，为正确应用于施工配合比设计提供参考。 

【关键词】泡沫；混凝土；吸水率；工程质量；影响  泡沫混凝土作为一种轻质的保温材料，在建筑工程中得到了广泛的应用。在其应用过程中也产生过一些问题，当应用于保温构件时，由于材料的吸水率过大，使容重增加，保温性能却下降，在广大的北方地区冬季因冻融循环造成强度和结构的质量问题。对泡沫混凝土的耐久性是极其不利的。  1  泡沫混凝土吸水率的影响因素  泡沫混凝土的吸水率是通过两种情况进行的：即毛细孔渗透和连通孔渗透。毛细孔是水泥硬化的最初阶段形成互相连接的毛细孔隙。连通孔的形成，一个原因是在泡沫混凝土凝结过程中，液膜在重力作用和表面胀力排液以及浆料挤压的双重作用下产生不均匀扩散，从而导致封闭的泡沫孔产生缺陷，凝结后表现为不完整的孔；另一个原因是在泡沫混凝土水灰比较大的情况下，由泌水产生的泌水的通道。  1.1 容重等级问题  泡沫混凝土吸水率对于材料保温性能的影响程度可以用体积吸水率来衡量。随着水分增加容重上升，泡孔半径变小，泡孔间壁变厚，连通孔数量减少，单位体积内的水分渗透性也随之降低。就是说单位体积内容重变化引起的吸水率变化由此产生的渗透性变化互相抵消掉。所以不同容重的泡沫混凝土体积吸水率变化并不太明显。同时一些试验资料也表明，使用其他强度等级的水泥制成品泡沫混凝土，吸水率也表现出相似的变化趋势。  1.2 泡沫的质量问题  在发泡机稳定正常的情况下，泡沫质量主要取决于发泡剂的性能，其对质量吸水率的影响主要从三个方面衡量：孔径尺寸、泡沫孔径均匀程度和气泡的稳定时间。事实上孔径尺寸越小，气孔体积也越小，相同时体积内孔间壁的层数越密集，产生形成连通孔的几率就越低。  1.3 水泥的水化龄期问题  不同品种和强度等级的水泥制作的泡沫混凝土，在相同容重下吸水率出现的差异，主要是由其水化龄期来决定，在正常情况下，水化硬化龄期短的水泥制品的泡沫混凝土的吸水率是较低的。  1.4 辅助掺合料问题  泡沫混凝土中一般添加剂不同掺量的粉煤灰或矿渣等工业废料，在实际应用中以掺入粉煤灰为最普遍。  1.5 发泡质量的控制  目前国内外发泡方式是采用高压发泡，通过同时施压使得气液混合速度加快，使气泡细密均匀。发泡机对泡沫的质量影响很大，主要通过进气量和进液量的比例来控制。  2  泡沫混凝土在吸水后的性能  2.1 导热性能  对于保温类建筑材料的热导率，在检测时是以烘干后测定其质量的，但是在实际应用中这样的理想状态是很少的。吸水后保温性能降低是泡沫混凝土在应用中常见到的问题。与一般均匀介质或近视均匀介质相比，泡沫混凝土的低热导率主要是通过其孔隙率中充满的空气和相对封闭的孔隙来实现。空气的热导率要比泡沫混凝土中水化凝结产物的热导率要小得多，相对封闭的孔隙减少了空气对流产生的热传递。  吸水后泡沫混凝土的热导率上升，一方面是由于水分的渗入，替代了多孔材料孔隙中的空气，水的热导率要比空气大的多，另一方面是由于多孔介质中毛细的作用，因高温区的水分向低温区迁移，由此而形成热量传递，使湿材料的表观热阻力增加。前者主要受连通孔隙影响，后者是受毛细孔的影响。泡沫混凝土应用在墙体面层时，其表层都要经过一层或多层防水处理，发生水分大量渗入的可能性主要取决于泡沫混凝土面层的防水效果。泡沫混凝土本身能起重要作用的是其自身的毛细孔体积比，也是在环境条件下其能平衡含水率的能力。  2.2 吸水的软化  泡沫混凝土软化系数的变化与吸水率的变化关系密切，而与吸水率变化表现的规律也近相似。随着容重的上升，软化系数也在增加，强度降低变小，是同使用水泥的强度等级有关。  泡沫混凝土的吸水造成的软化原因较多，可以从以下几方面考虑：首先是水泥石中氢氧化钙易溶于水的分子在水中有较大的溶解性，c—s—h的溶解度较低，但在长期浸泡的环境下也会出现分解，这就使得水泥的孔隙率增大而强度则降低；其此，由于水分在泡沫混凝土毛细孔径中的迁移削弱了晶体粒子间的粘结力，破坏水泥的水化作用所形成的结晶骨架；第三，因其内部大量的毛细孔隙被水分充满，当外荷载作用力开始时，水分在毛细孔隙中出现迁移，由外力产生的应力对于泡沫?昆凝土的间壁造成一定的应变，降低了泡沫混凝土的抗压强度。若间壁越厚在应力作用下产生结构破坏的可能性就小，而间壁越薄在应力作用下产生结构的破坏性也大，间壁的厚度是随着容重的上升而加厚，所以软化系数是随着容重上升而增加的。  由于软化系数和毛细孔隙的相应关系，采用水化快硬化龄期短的普通52.5mh的水泥，其软化系数大于32.5mpa的普通水泥。对相同品种的水泥，硬化过程越长则软化系数越高，也就是说随着时间的推移，吸水软化的趋势变小。应指出的是，吸水率和软化系数的变化走向并不是很有规律的，某些低容重泡沫混凝土软化系数可能较高，某些高容重泡沫混凝土软化系数可能较低；同样的胶凝材料，当水灰比低时软化系数反而小于水灰比较高时。  2.3 干燥收缩性  泡沫混凝土的干燥收缩和普通混凝土基本相似，一般分为干燥收缩、塑性收缩、自身收缩和碳化收缩，其中塑性收缩和自身收缩出现在凝结硬化前。碳化收缩主要产生在表层，在适宜湿度和浓度co2条件下发生不可逆转的化学反应，如果泡沫混凝土没有开裂而且表面抹灰层较好，泡沫混凝土就不会出现碳化，其性能不受影响。在具体工程中危害最大是与泡沫混凝土孔隙结构密切相关的是于燥收缩。  在一定的温度和湿度环境下，初始含水率越低，泡沫混凝土干燥收缩值也越小。失水是随着时间的延长趋势与毛细孔隙率和连通孔数量密切相关的。干燥收缩的出现，在于毛细孔内失水，毛细孔隙率越多干燥值越大；当温度和湿度条件变化时，连通孔数量越多，单位时间内失水越快，则单位时间内产生的收缩值越大，对于结构的破坏影响也越大。就是说毛细孔隙率决定泡沫混凝土干缩值的大小，连通孔的数量决定泡沫混凝土干燥收缩的速度。  3  结语  在具体工程应用时，泡沫混凝土的吸水性对其强度、功能、安全耐久性造成影响，不同的环境条件的影响是不相同的。除了对泡沫混凝土本身的改性提高之外，还要重视相关的施工过程质量控制，对制成品的养护决不容忽视。  参考文献  [1]王强.建筑物的结构设计[m].上海：上海科学技术出版社，2006.  [2]中国建筑科学研究院.混凝土实用手册[m].北京：中国建工出版社.2001.