2.2.5 超轻泡沫混凝土物理性能表征
1）干密度测试
UHBFC干密度的测试参照标准《泡沫混凝土》(JG/T 266—2011)。将养护完成的尺寸为100 mm×100 mm×100 mm的UHBFC试块放入真空干燥箱中(见图2.4(a)),将温度设定为(55±5)℃,使UHBFC烘干至前后4 h质量差不超过1 g(下同)。通过式(2.3)计算UHBFC的干密度,每组测量3个试块,取其平均值作为该组UHBFC的干密度,即
图2.4 干密度及抗压强度测试仪器
式中 ρd——UHBFC的实测干密度,kg/m3;
M0——UHBFC烘干后的质量,g;
V0——UHBFC试块的体积,mm3。
2）抗压强度测试
养护完成的尺寸为100 mm×100 mm×100 mm的UHBFC试块,在(55±5)℃的真空干燥箱烘干后,可进行抗压强度测试。抗压强度测试参照标准《泡沫混凝土》(JG/T 266—2011)进行。测试前,将万能压力试验机(见图2.4(b))的加载速度设定为0.1 kN/s,避免因加载速度过快使得实测强度过高。加载前,应将试块的中心与加压板的中心对准;加压时,应连续加载,并在破坏后记录最大荷载值,每组测试3个试块,取其平均值作为最后实际抗压强度。UHBFC的抗压强度按式(2.4)计算,比强度按式(2.5)计算,即
式中 fcu——UHBFC试块的抗压强度,MPa;
F0——UHBFC试块加载过程中的破坏荷载,kN;
A0——UHBFC试块的受压面积,m2;
fss——UHBFC试块的比强度,N·m/kg;
ρd——UHBFC的实测干密度,kg/m3。
3）导热系数测试
UHBFC导热系数的测定参照标准《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定 防护热板法》(GB/T 10294—2008)。将烘干后的尺寸为300 mm×300 mm×35 mm的试块放在平板导热系数测定仪(见图2.5(a))的冷板和热板之间并夹紧。将仪器的初始稳定时间和记录时间分别设定为120 min和30 min,冷板和热板的温度分别设定为15℃和35℃,试件厚度设定为35 mm,设定完成后开始测试。测试开始120 min后达到稳定状态,此时点击开始记录,再过30 min,数据记录完成得到平均热传导率。根据式(2.6)计算UHBFC试件的导热系数,每组测试3个试件,取其平均值作为该组UHBFC的导热系数,即
式中 kc——UHBFC试件的导热系数,W/(m·K);
φ——UHBFC试件测试完后的平均热传导率,J/s;
d——UHBFC试件的厚度,mm;
S——UHBFC导热系数测试过程中的采集面积,m2;
ΔT——冷板和热板之间的温差,℃。
图2.5 导热系数及孔隙率测试仪器
4）孔隙率测试
UHBFC的孔隙率采取体积排液法测定。在烘干后的试块上切取尺寸约为30 mm×30 mm×30 mm的UHBFC试块压碎,并将碎块并放入振动磨(见图2.5(b))中充分研磨3 min,使之呈粉末状态。然后在高精度的量筒中倒入一定量的酒精溶液(选用酒精溶液可避免与粉末发生反应),并记录此时的液面的读数。然后将研磨后的粉末倒入量筒中,立即读取液面上升后的读数。试块的孔隙率按式(2.7)计算,每组取3个体积相等的试块,并以测试的平均值作为试块的孔隙率,即
式中 ε——UHBFC试块的孔隙率,%;
V1——切取试块的实测体积,mm3;
V2——量筒中酒精液面的初始值,mm3;
V3——加入UHBFC粉末后的酒精液面读数,mm3。
5）体积吸水率测试
体积吸水率的测试方法参照标准《泡沫混凝土》(JG/T 266—2011)。将UHBFC试块烘干后称量其干质量并记录,待其冷却至室温后放入水槽中,并在试件上部附压重物防止加水后上浮。首先加水至UHBFC试件的1/3高度浸泡24 h,然后加水至试件的2/3高度浸泡24 h,最后加水至超出试件高度30 mm浸泡24 h。浸泡完成后,将试件取出,并将试件表面的水用干抹布擦干净,然后立即称取其质量。UHBFC的吸水率可按式(2.8)计算,每组测试3个试块,取其平均值作为该组UHBFC的吸水率,即
式中 W——UHBFC的吸水率,%;
M0——试块浸泡前的干质量,g;
M1——试块浸泡3 d后的质量,g;
V0——用于测试吸水率试块的体积,mm3;
ρ1——用于浸泡试块的水的密度,g/mm3。
6）微观结构表征方法
UHBFC的微观孔结构以及水化产物形貌通过扫描电镜(SEM,见图2.6(a))观察,UHBFC水化产物的成分通过X射线衍射仪(XRD,见图2.6(b))测定。
图2.6 微观结构观测仪器