4.3.1 不同因素对超轻泡沫混凝土干密度的影响
图4.1 不同因素和水平对UHBFC干密度的影响
不同因素和水平与UHBFC干密度的关系如图4.1所示。不同因素对UHBFC干密度的影响呈现出不同的规律,16组UHBFC的干密度都在350 kg/m3以内。由图4.1可知,粉煤灰掺量对UHBFC干密度影响较小,随着粉煤灰掺量增加,UHBFC干密度呈现出先降低后增加再降低的趋势,上下浮动较小,其规律性并不明显。虽然在第3章的试验中发现,随着Ⅱ级粉煤灰掺量增加,UHBFC干密度呈现了降低的趋势,但在掺量较低时干密度变化也不明显,只有在掺量超过了10%时其干密度才出现较明显降低。同样,由图4.1也可知,当粉煤灰掺量在10%以内时,UHBFC的干密度相差不大,但当掺量到达15%时,UHBFC的干密度开始出现较明显的降低。综合来看,当粉煤灰掺量较少时,UHBFC的干密度并不会随着粉煤灰掺量产生规律的变化,但当掺量较高时可有效降低UHBFC干密度。随着水胶比的增加,UHBFC的干密度呈先增加后减小的趋势,这是因一开始随着水胶比增加,UHBFC浆体中水分增多,泡沫中的气泡不断吸水直到趋于饱和,液泡膜较薄的一些泡沫难以承受压力便会发生破裂,液膜较厚的承压能力较强的气泡则能保存下来,泡沫中实际气泡数减少使UHBFC浆体密度增加,导致最后成型的UHBFC的干密度增加。而水胶比继续增加,UHBFC浆体里的水分继续增加,但此时泡沫中保存下来的气泡都趋于饱和状态,不会再继续吸水,则会导致UHBFC浆体明显变稀,水量远超出实际参与水化需要的用水量,自由水含量增加,当浇模养护成型时大量自由水蒸发,使得最后UHBFC干密度降低。泡沫是撑起UHBFC体积的主要物质,由表4.4可知,它是影响UHBFC干密度的最显著因素。如图4.1所示,随着泡沫掺量增加,UHBFC的干密度却呈逐渐下降的趋势。当泡沫掺量为13%和14%时,UHBFC的干密度相差并不大;当掺量超过14%时,UHBFC的干密度下降幅度增大。这是因随着泡沫掺入量增加,UHBFC混合浆体的体积增加,浆体密度减小,使最后浇模养护成型的UHBFC试样密度减小。
图4.2 不同泡沫掺量下UHBFC试样的表面照片和SEM微观孔结构图
1—泡孔结构;2—孔壁形貌
不同泡沫掺量下UHBFC的微观孔结构如图4.2所示。当泡沫掺量为13%时,UHBFC的孔径较小,平均孔径约为170 μm;当泡沫掺量为14%时,UHBFC的平均孔径约为180 μm;当泡沫掺量为15%时,其平均孔径约为210 μm;当掺量为16%时,UHBFC的孔径相差悬殊,其最大的孔径可达450 μm,平均孔径也在250 μm。可知,UHBFC的平均孔径随着泡沫掺量的增加不断增大,这也能从一定程度上反映出随着泡沫掺量的增加。UHBFC中气孔占得体积不断增加,这也是导致UHBFC干密度不断降低的主要原因之一。如图4.1所示,随着减水剂掺量的增加,UHBFC的干密度先增大后减小。相关研究发现,适量的减水剂可有效改善浆体的流动性,使泡沫与浆体更好地相容,有利于维持泡沫的稳定。但是,减水剂的加入也会降低浆体的黏度,导致一部分气泡破裂。当减水剂掺量为0.4%时,可能减水剂并不足以有效改善浆体流动性维持气泡稳定,反而降低了浆体黏度,使相当一部分气泡破裂,从而导致UHBFC干密度增加。当减水剂掺量继续增加,UHBFC浆体流动性得到有效改善,且浆体硬度降低,使破裂的气泡数相对减少。因此,UHBFC的干密度呈降低趋势。