文摘

本研究旨在开发一种细粒度的轻质混凝土,也称为轻量级胶结复合(LCC),包含珍珠岩微球(PM)和纤维增强的不渗透性。聚丙烯(PP)的影响,聚乙烯醇(PVA)和玄武岩纤维对LCC的新鲜和硬化特性研究。此外,silane-based驱水外加剂成立降低吸水率,提高LCC的疏水性。LCC发达的干密度在912 - 985公斤/米的范围³。聚丙烯纤维对LCC的优势影响较小。然而,PVA纤维增强的LCC高达35.2%的强度和抗压强度和抗弯强度的28%,分别在玄武岩纤维增强实力高达30.1%和43.5%,分别。考虑到整体性能,LCC 0.5% PVA纤维在工作性和强度方面取得了很好的平衡。此外,silane-based驱水外加剂有优秀的影响在减少LCC的吸水率和改善疏水性。通过合并silane-based驱水外加剂的1%,获得的LCC 0.5% PVA纤维防水性质软化系数为0.85和水接触角为128.2°。总之,结合PVA-LCC 1%防水外加剂显示最佳性能的机械强度以及疏水性能及有可能被用于制造混凝土的外观。

1。介绍

混凝土和水泥基材料通常用于制造正面面板因为他们的耐用性和多功能性。使用轻质混凝土,提高面板可以提高效率,缩短了安装过程。根据BS EN 206,烘干的轻质混凝土的密度在800公斤/米的范围³到2000公斤/米³。轻质混凝土的低密度可以通过将轻质骨料。传统膨胀珍珠岩等轻质骨料也具有低的热导率,从而提供保温建筑(1]。然而,膨胀珍珠岩的掺入降低了抗压强度,增加混凝土的吸水由于其多孔性(2]。虽然门面板非结构化元素只承受自重、风荷载的增加吸水的轻质混凝土的自重会增加面板在潮湿的季节。这个缺点可以通过利用最小化小型化膨胀珍珠岩,即珍珠岩微球(PM)。

下午有一个封闭的孔隙结构,使其达到比传统膨胀珍珠岩吸水率低。典型的吸水膨胀珍珠岩是30至71%1,3,4]。另一方面,水排斥性的点是10%高于传统膨胀珍珠岩(5]。此外,减少膨胀珍珠岩的粒度可以增加点的强度(6,7]。所以,下午不太容易剪力。之前,作者开发了一种轻量级的胶结复合使用点(LCC)。LCC是一种细粒度的轻骨料混凝土具有高强度系数。发达LCC达到23.7 MPa的28天抗压强度与干密度的979公斤/米³(8]。考虑到低强度要求正面面板,LCC结构可以改变以适应这个应用程序。

轻量级的环境通常比正常体重的脆性混凝土(水泥基材料2,9]。增加纤维的轻量级胶结复合可以克服脆性的缺点有前途的解决方案。在胶结复合纤维的存在延迟和减轻了微裂隙和宏观裂纹的传播10]。许多研究人员表现的有效性用纤维材料提高硬化混凝土的属性(11- - - - - -13]。分布、取向、几何形状和体积比例的纤维矩阵是必不可少的参数对复合材料力学性能的影响。至关重要。因此,确定合适的类型和最佳剂量的纤维LCC的点,同时保持低成本航空的低密度。

此外,加强LCC的疏水性质可以是一个附加值以来遇到的主要挑战之一正面墙应用表面染色是由于风化作用[14]。疏水性质可以通过使用疏水性代理在混合阶段(15,16)或防水涂料(17]。然而,表面涂层的方法可以在紫外辐射下变得更加脆弱(18]。因此,从实用的角度来看,混合疏水代理直接在LCC是可取的,因为如果LCC的表面被摧毁,LCC的新暴露的部分仍然可以具有疏水性。因此,在本研究中,增加了silane-based驱水外加剂在LCC混合。

简而言之,本研究旨在发展LCC包含点和纤维增强的不渗透性。聚丙烯(PP)的影响,聚乙烯醇(PVA)和玄武岩纤维对LCC的和易性和机械强度评估。除此之外,silane-based驱水外加剂成立降低吸水率,提高LCC的疏水性。本研究将是有用的应用LCC作为正面面板。

2。材料和方法

2.1。材料

杰姆我普通硅酸盐水泥(OPC)类42.5 N用于这项研究。硅灰(SF)和粉煤灰(FA),满足EN 13263 - 1和450 - 1,被用作辅助胶凝材料来改善复合材料的性质。点体积密度为700公斤/米³和平均粒径为200μm作为轻骨料生产LCC(图1)。页、PVA和玄武岩纤维用于这项研究如图2。纤维的特性所提供的制造商展示在表1。生产LCC足够的一致性和提高凝聚力的混合物,polycarboxylate ether-based superplasticiser (SP)和丁苯橡胶(SBR)被用于所有的混合。此外,silane-based驱水外加剂成立于所选择的混合,和LCC的疏水性能。

2.2。配合比和样品制备

十混合物不同体积的PP, PVA,玄武岩纤维被准备。除了控制混合(PM-0),低成本航空公司被分为3组(LCC-PP、LCC-PVA LCC-basalt)基于各自的纤维类型。每种类型的纤维体积分数的变化之间的0%,0.125%,0.25%,0.50%。此外,两种混合的LCC 0.50% PVA纤维添加silane-based掺合料的1%和2%。低成本航空公司的混合比例是列在下表中2。所有其他参数,如粘结剂含量(600公斤/米³)和水灰比,SP的剂量,SBR在所有混合物保持不变。

LCC的混合过程开始干拌的绑定和下午一分钟。当时紧随其后加入水和化学外加剂同时继续搅拌一两分钟。接下来,在混合纤维逐渐分散,和混合过程一直持续到均匀混合物。新鲜的LCC的一部分被用来进行流表测试,其余被扔进一次润滑模具。压实后,标本被塑料布覆盖,避免水分的损失。从每一批,6个50 mm立方体(抗压强度)和三个维度的棱镜40毫米×40毫米×160毫米(抗弯强度测试)。LCC silane-based外加剂,额外的50 mm立方体(吸水试验和水饱和抗压强度测试)和LCC瓷砖尺寸为70毫米×75毫米×16毫米(接触角测试)准备。所有的标本都脱模后24小时内铸造、和硬化LCC标本在实验室条件下用空气处理到测试的时代。

2.3。测试方法

流表ASTM C1437后进行测试。抗压强度试验进行了7天,28岁的天,按照ASTM C109。通过三点弯曲弯曲强度进行了测试。英斯特朗位移控制中使用的机器弯曲试验是测试机100 kN的负载能力。除此之外,标本的吸水silane-based防水处理剂浸泡30分钟后,48小时内确定。接触角测试进行了确定表面疏水性的LCC成立silane-based外加剂。接触角的测量使用光学接触角测量系统、亚奥理事会15 ec,脊髓小脑的共济失调型20 (SCA20)软件(图3后将蒸馏水滴标本表面。

3所示。结果与讨论

3.1。和易性

图4显示了新鲜LCC的和易性与不同类型和剂量的纤维。结果的基础上,增加纤维用量减少了LCC不管纤维的类型的可加工性。类似的研究结果报道江泽民et al。19)和Loh et al。20.]。包含0.50%的PP、PVA、玄武岩纤维,混合控制的和易性下降了24.6%,32.5%,和56.9%,分别。固定粘结剂条件下的内容和剂量的化学剂,纤维的表面积和刚度是影响纤维增强砂浆的和易性的因素。由于玄武岩纤维长宽比最高和弹性模量纤维使用,这导致了最大减少LCC的和易性。

3.2。密度

LCC发达的密度在这项研究是在912 - 985公斤/米的范围³。纤维对LCC密度的影响不那么重要在这项研究中由于掺入纤维水平低,不到1%。不同比例最高的是观察到0.50%的PVA纤维,在控制混合的密度增加了8%。类似的趋势在LCC-PP和LCC-PVA观察。密度更高剂量的增加纤维。然而,在玄武岩纤维,LCC 0.50%玄武岩纤维的密度(PM + 0.50 B)与0.25%低于LCC玄武岩纤维(PM + 0.25 B)。事实上,这与PM + 0.50 B的低和易性,导致可怜的压实和低密度。

3.3。抗压强度

3.3.1。纤维在抗压强度的影响

低成本航空公司的抗压强度是列在下表中3。观察早期强度发展低成本航空获得75.2%到98.8%的28天抗压强度在7天。这可能归因于科幻的使用(20.]和SBR [21),这增加了矩阵的凝聚力。除此之外,加入0.125 - -0.25%的聚丙烯纤维和0.125%的玄武岩纤维有一个微不足道的LCC的抗压强度影响很小的7天。然而,这些混合在28天的最大抗压强度高于15.9%的混合控制。这一发现与吴等报告的结果。22),矩阵和纤维之间的结合强度与混凝土的养护年龄增加。此外,LCC的极限抗压强度增加了通过添加纤维弹性模量高。在同一纤维用量为0.25%,LCC-basalt达到抗压强度最高,为15.9 MPa,其次是LCC-PVA, 13.9 MPa, LCC-PP, 13.5 MPa。

此外,LCC的失效机理是提高了纤维的使用。图5显示了典型的LCC标本后压缩试验的失败。LCC的纤维,没有观察到明显的剥落。这个观察表明纤维约束横向变形的有效性,减少LCC的脆性。LCC-PP和LCC-PVA达到最高的抗压强度在他们组有0.50%纤维体积。另一方面,玄武岩纤维的加入增加了LCC的抗压强度,直到纤维用量的0.25%。点+ 0.50 b的抗压强度约9.4%低于点+ 0.25 b。这可能与增加复合材料中的孔隙和孔隙的形成由于PM + 0.25 b(和易性差23]。然而,包含0.50%的复合强度仍有高于玄武岩纤维复合纤维。PM-0,因此最优合并的每个纤维类型对PP和PVA纤维0.50%,而玄武岩纤维为0.25%。超出了最佳水平,更高的SP剂量需要达到足够的可加工性。

在所有的低成本航空的发展,点+ 0.50 pva达到16.9 MPa的抗压强度最高,这也实现了混合结构的最小抗压强度轻质混凝土CEB / RILEM推荐的(24),这是超过15 MPa。此外,基于哈尼夫等人的研究。25和布兰科等。26),产生的LCC 28天抗压强度使用粉煤灰“5至18 MPa干密度为885 - 1138公斤/米³。因此,点+ 0.50 pva被选中作进一步调查以来silane-based外加剂的28天抗压强度的影响是在报道范围内。

3.3.2。Silane-Based剂在抗压强度的影响

点的抗压强度和软化系数+ 0.50 pva混合,没有silane-based驱水外加剂都列在下表中4。使用1%和2%防水外加剂LCC的抗压强度降低了34.0%和26.4%,分别。这个结果符合研究结果报道李et al。27]和Tittarelli Moriconi [28]。李等人。27)报道,最大减少抗压强度为13.3%,加入0.3%粉silane-based防水处理上瘾。同样,Tittarelli和Moriconi [28)发现,2%的硅烷混合使用水性乳液的形式也造成了10 - 20%减少混凝土的抗压强度。疏水掺合料可能与小引气效果,增加了孔隙度的硬化水泥砂浆(16]。

软化系数之间的比率被水浸透的抗压强度和干燥物料的抗压强度。的目的决定的能力,保持材料的原始属性暴露在水是因为混凝土的含水量对混凝土的抗压强度有显著影响(29日),尤其是对低强度材料。被水浸透的标本是由48小时将烘干的标本浸入水中。点+ 0.50 pva的软化系数为0.50。有1%和2%的水驱剂,点+ 0.50 pva的软化系数分别增加了70%和62%,分别。

1%的PVA纤维增强LCC外加剂(W1PM + 0.50 PVA)可以被视为一种防水材料软化系数超过0.85[以来30.]。软化系数的增加归因于低吸水的LCC标本silane-based驱水外加剂的存在。与点+ 0.50 PVA相比,48小时W1PM + 0.50 PVA吸水和W2PM + 0.50 PVA降低了76.3%和74.8%,分别。此外,之间没有显著差异LCC性能防水处理掺合料为1%和2%。因此,理想的剂量silane-based驱水外加剂LCC的这项研究是1%。

3.4。抗弯强度

提出了低成本航空公司在图的抗弯强度6,而图7三点弯曲测试后显示骨折标本。显示与控制试样相比,所有的纤维增强复合材料抗弯强度的显著提升。理论上,高纤维用量有助于维持更多的负载在失败之前,可以观察到在PVA纤维的标本。当添加了PVA纤维为0.125%,0.25%,和0.50%的剂量,抗弯强度一直提高14.3%,25.7%,和28.6%,分别。补强等。31日类似的报道,0.6% PVA纤维LCC的弯曲强度提高了25%。然而,PP和玄武岩纤维显示。

标本的PP纤维,纤维用量在0.125%最低限度减少弯曲强度(−3.9%)。可能的原因是,0.125%的PP纤维用量不足有一个显著的纤维桥接作用,和低弹性模量的聚丙烯纤维使标本不僵硬。0.50%剂量的PP纤维,PM-0的抗弯强度提高约10%。类似的发现报道了吴et al。32),将0.50%聚丙烯纤维在桃壳轻质混凝土抗弯强度增加了12%左右。另一方面,LCC-basalt,从5.0 MPa挠曲强度降低到4.1 MPa纤维用量为0.25%和0.50%。这是最有可能由于高纵横比和高模数的玄武岩纤维对和易性有不利影响,阻碍了玄武岩纤维分布均匀(23]。因此,这可以影响试样的压实。

在三种类型的纤维,即PP、PVA,玄武岩纤维,玄武岩纤维给挠曲强度最高的改进(PM + 0.25 b)其次是PVA纤维(PM + 0.50 PVA)和聚丙烯纤维(PM + 0.50页)。这可能与纤维的刚度。玄武岩纤维的弹性模量最高,约100 - 110年的平均绩点;因此,它具有更好的抗变形的标本(20.]。然而,移动标本LCC-basalt闯入一半后测试,如图7 (b)。这可能是由于玄武岩纤维的断裂,因为它具有高刚度[20.]。然而,纤维还能消除标本闯入LCC-PP和LCC-PVA(数字的一半7 (c)和7 (d))。此外,从数据8 (c)和8 (d),观察纤维拉拔力失败。这表明PP和PVA纤维可以有效抵抗拉伸应力。除此之外,LCC-PVA有广泛的裂缝宽度与LCC-PP相比。原因是PVA纤维抗拉强度高于PP纤维,从而允许LCC-PVA接受更大的偏差。

此外,防水外加剂对LCC的抗弯强度的影响进行了研究。结果表明,用1%和2% silane-based防水处理代理,点+ 0.50 pva的挠曲强度下降了13.3%和17.8%,相应。这进一步证实了这个发现在前面部分的孔隙度LCC增加合并后疏水代理。

3.5。静态水接触角

水滴的接触角与不同剂量的silane-based LCC瓷砖防水处理呈现在图9。这些结果被用来确定材料的疏水性。当水滴仍在一个球体的表面形式,如图10(疏水表面),这表明没有水分子之间的吸引力和复合。一般来说,固体表面与水的接触角,θ≥90°,被认为是疏水性,而固体表面与θ≥120°和θ≤150°是疏水性。另一方面,固体表面θ小于或等于90°被认为是亲水(33- - - - - -35]。LCC的疏水性能改善了silane-based驱水外加剂的使用。水接触角W1PM 0.50 + 0.50 pva和W2PM + pva 128.2°和109.2°,分别。是33%和13%高于相应的没有水的混合剂,点+ 0.50 pva。因此,W1PM + 0.50 pva的表面是疏水性,而W2PM + 0.50 pva是疏水性。LCC的疏水性质等工业应用中是有利的,可以正面面板自表面染色是可以避免的。

水接触角的结果,1%的silane-based防水处理建议,正如前面所描述的相似部分。有趣的是,即使没有包含silane-based驱水外加剂、水接触角点+ 0.50 pva瓷砖仍超过90°,这被认为是疏水的。这个结果一致的发现与弗洛雷斯et al。36)的水接触角砂浆砖被大约26%使用1% PVA纤维增强。PVA纤维的掺入增加点+ 0.50 PVA瓷砖的表面粗糙度,因此降低了表面能和增强材料的疏水性能。

4所示。结论

在这项研究中,纤维的影响,silane-based驱水外加剂对LCC新鲜和硬化特性研究。根据实验结果,可以得出以下结论:(我)LCC的和易性与增加纤维用量减少。LCC玄武岩纤维为0.5%经验最高的和易性,减少玄武岩纤维具有较高的弹性模量和比PP和PVA纤维长宽比。(2)LCC发达的干密度在912 - 985公斤/米的范围³。(3)LCC的失效机理是提高了纤维的使用。人民党、PVA和玄武岩纤维有效地约束横向变形和降低LCC的脆性。(iv)优化的纤维在改善LCC的机械强度是至关重要的。理想的PP、PVA和玄武岩纤维用量在这项研究是0.5%,0.5%,和0.25%,分别。在所有的混合,LCC 0.5% PVA纤维的抗压强度最高16.5 MPa。(v)纤维的加入为LCC抗弯强度增加了3.9%到43.5%。最高的挠曲强度达到5.0 MPa时0.25%的玄武岩纤维成立。(vi)尽管silane-based驱水外加剂降低LCC的抗压和抗弯强度,它有一个在减少LCC的吸水产生了良好的效果。的理想剂量silane-based驱水外加剂的LCC是1%。(七)1% silane-based驱水外加剂和0.5%的PVA纤维,W1PM + 0.50 PVA表现出软化系数0.85和128.20°的水接触角。因此,W1PM + 0.50 PVA有可能被用于制造门面板由于其足够的力量和疏水性质。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者感谢提供的财政支持高等教育、马来西亚、资助下fp056 - 2018 a(德意志联邦共和国/ 1/2018 / TK06 /嗯/ 02/1)。