3.3.3 粉煤灰对超轻泡沫混凝土比强度和微观孔结构的影响
图3.7 UHBFC的比强度随不同级别的粉煤灰掺量的变化趋势图
由表3.4和图3.7可知,UHBFC的比强度随着3种级别粉煤灰的掺入呈逐渐降低的趋势。当粉煤灰掺量小于15%时,UHBFC的比强度随着粉煤灰掺量增加下降较为缓慢;当掺量到达30%时,比强度明显下降。这是用粉煤灰替代高贝利特硫铝酸盐水泥后,总的水泥用量减少,导致UHBFC的水化产物量相对减少。由图3.8UHBFC的SEM图可知,组Con的UHBFC的水化产物数量较多,不但包含了大量用于提供早期强度的AFt,而且在AFt上覆盖有大量C-S-H凝胶,这都使组Con的UHBFC具有较高的比强度。在组A3,B3,C3的UHBFC中也有较多的AFt,但其数量和粗细程度都小于组Con的UHBFC,这也是导致它们的比强度略低于组Con的UHBFC的原因。由图3.9各组UHBFC的XRD衍射图可知,水化产物的峰值也能从一定程度上表征各组UHBFC比强度的差异。掺入粉煤灰的UHBFC的AFt峰值都低于组组Con的UHBFC。对于掺入相同级别粉煤灰UHBFC来说,掺入量为15%的UHBFC的AFt峰值要高于掺入量为30%的UHBFC。粉煤灰中光滑的球形微珠可与不规则的GHBSC颗粒相结合形成致密的形态,这种形态有利于提高强度,在粉煤灰掺量较少时这种微集料效应带来的优势可一定程度地弥补水化产物减少导致的强度降低。因此,在粉煤灰掺量较少时,UHBFC的比强度降低程度较小。而当粉煤灰掺量较多到达30%时,在UHBFC的水化产物中只能发现少量的AFt,此时粉煤灰微集料效应的贡献已难以弥补水化产物大量减少而造成的强度损失,故UHBFC的强度急剧下降。
图3.8 不同粉煤灰等级和掺量条件下UHBFC的孔结构及水化产物形态
1—泡孔结构;2—孔壁形貌
图3.9 掺有不同级别和掺量粉煤灰的UHBFC的XRD衍射图谱
由图3.7可知,掺有不同级别粉煤灰的UHBFC在掺量相同时的比强度相差不大,尤其是掺有Ⅱ级粉煤灰和Ⅰ级粉煤灰的UHBFC比强度很接近,但都略高于掺有Ⅲ级粉煤灰的UHBFC的比强度。这是因Ⅱ级粉煤灰和Ⅰ级粉煤灰细度相近且都小于Ⅲ级粉煤灰,而且Ⅱ级粉煤灰和Ⅰ级粉煤灰中的球形微珠数量较多,不仅有效地改善了UHBFC浆体的流动性,而且填充UHBFC孔壁上微观孔的效果更佳,减少了连通孔,同时也更好地改善了宏观孔。因此,掺有Ⅱ级粉煤灰和Ⅰ级粉煤灰的UHBFC的力学性能要优于掺有Ⅲ级粉煤灰的UHBFC。但是,因水化产物AFt的减少,掺有Ⅱ级粉煤灰和Ⅰ级粉煤灰的UHBFC的力学性能还是不及组Con的UHBFC。由图3.8可知,UHBFC中连通孔的数量随着Ⅱ级粉煤灰和Ⅰ级粉煤灰掺量的增加而减少,尤其是掺有Ⅰ级粉煤灰的UHBFC中,孔壁致密,孔结构中有害孔较少。然而,Ⅲ级粉煤灰对UHBFC孔结构的改善效果却不明显。