3.3.2 粉煤灰对固废基超轻泡沫混凝土干密度的影响
不同级别和掺量的粉煤灰对UHBFC干密度、比强度、导热系数及拉伸黏结强度影响的结果见表3.4。
表3.4 粉煤灰级别和掺量对UHBFC各项性能的影响
续表
图3.5 UHBFC的干密度随不同级别的粉煤灰掺量的变化趋势图
图3.6 掺有Ⅰ级粉煤灰的UHBFC孔壁断面SEM图(蓝色矩形框为球形微珠填充)
由图3.5可知,粉煤灰的级别对UHBFC干密度的影响并没有呈现明显的规律性,但从整体来看,3种级别的粉煤灰的掺入都不同程度地降低了UHBFC的干密度。这是粉煤灰本身的密度要低于水泥,粉煤灰的加入相当于在胶凝材料总质量不变的前提下略微增大了总体积,导致最后加水和泡沫搅拌均匀的UHBFC浆体的体积增加,密度降低。然而,掺有不同级别粉煤灰的UHBFC的干密度却呈现出不同的变化趋势,这也能反映不同级别粉煤灰本身性能的差异。对于掺有Ⅲ级粉煤灰的UHBFC来说,其干密度随着粉煤灰掺量的增加呈先降低后增加的趋势,当粉煤灰掺量为15%时其干密度最低为292.8 kg/m3。由图3.4(a)可知,Ⅲ级粉煤灰的颗粒尺寸相差较大,微珠团聚现象严重,而且存在较多块状的含碳焦渣,球状的微珠单体较少。因此,Ⅲ级粉煤灰颗粒之间的空间较大,堆积密度较小,它的加入将有利于降低最终制得的UHBFC的干密度。据调查,粉煤灰中的块状含碳焦渣较轻质多孔,易吸水,其过多的掺入则会增加胶凝材料的需水量,降低可蒸发的自由含水量。当Ⅲ级粉煤灰掺量超过15%时,因Ⅲ级粉煤灰吸水性最终造成的UHBFC干密度增加量可能超过Ⅲ级粉煤灰本身较低的密度导致的UHBFC干密度的降低量。随着Ⅱ级粉煤灰掺量的增加,UHBFC的干密度呈降低的趋势,造成这种现象的原因有两个:一是由于Ⅱ级粉煤灰的密度本身低于高贝利特硫铝酸盐水泥,二是由于Ⅱ级粉煤灰中的球形微珠较多,粒径均匀,有利于更好地发挥滚珠效应,而且Ⅱ级粉煤灰的比较面积较大,需水量比较小。Ⅰ级粉煤灰对UHBFC干密度的影响呈现出与Ⅲ级粉煤灰相似的趋势,当粉煤灰掺量超过15%时UHBFC的干密度也随着粉煤灰掺量增加而增加,但造成这种趋势的原因却不同。由图3.4(c)可知,Ⅰ级粉煤灰中含有大量的球形微珠,微珠粒径较小,有一半以上粒径小于5 μm。如图3.6所示,当Ⅰ级粉煤灰掺量较多时,不参与水化作用的粉煤灰颗粒会充分发挥其微集料效应,而粒径较小的微珠会起到填充UHBFC的微孔隙的作用,使孔隙结构更加致密。