文摘
泡沫混凝土显示优良的物理特性,如低自重,相对较高的强度和极好的隔热隔音,属性。它允许最小的总消费,由粉煤灰替代部分水泥,它有助于废物利用的原则。许多年来,泡沫混凝土的应用是有限的挡土墙回填,基金会和瓦片隔音绝缘。然而,在过去的几年里,泡沫混凝土已经成为一种很有前途的材料结构的目的。进行了一系列的测试来检查泡沫混凝土的力学性能没有飞灰和粉煤灰混合内容。此外,25个冻融循环的影响抗压强度进行了研究。硬泡沫混凝土的表观密度是强烈与泡沫混合内容。增加了泡沫混凝土的密度导致挠曲强度的降低。同样的密度,抗压强度获得包含粉煤灰混合相比下降了约20%的标本没有粉煤灰。标本受到25冻融循环显示大约15%较低的抗压强度比未经处理的标本。
1。介绍
泡沫混凝土被称为轻量级的或多孔混凝土。它通常被定义为胶结材料,最低20%(按体积)机械携入的泡沫砂浆混合,气孔的禁锢在矩阵通过合适的发泡剂(1]。它显示了优良的物理特性,如低自重、相对强度高,极好的隔热隔音,属性。它允许最小的总消费,由粉煤灰替代部分水泥,它有助于废物利用的原则2]。通过一个适当的选择和剂量的组件和发泡剂,广泛的密度(300 - 1600公斤/米3)可以实现对各种结构的目的,绝缘,或填充应用程序2]。
泡沫混凝土已经近一个世纪以来,并于1923年获得专利(3]。的第一个全面研究泡沫混凝土是在1950年代和1960年代Valore [3,4]。这项研究后,更详细的评估对于成分,泡沫混凝土的特性,应用被Rudnai报道(5),以及短期和Kinniburgh [61963年)。开发新的混合物在1970年代末和1980年代初,导致商业用途的增加泡沫混凝土在建筑结构7,8]。
许多年来,泡沫混凝土的应用是有限的挡土墙回填,基金会的保温,隔音(8]。然而,在过去的几年里,泡沫混凝土已经成为一种很有前途的材料也用于结构(7,9),例如,稳定疲软的土壤(10,11),一个基地基础板层三明治解决方案(12),工业地板(13)、高速公路以及地铁工程应用[14,15]。
日益严峻的环境挑战,派拉蒙,可持续材料研究为更广泛的应用提供可行的方案与传统的材料。
泡沫混凝土替代普通混凝土,满足可持续发展的原则的标准建筑结构(16- - - - - -18]。一般原则,基于可持续发展的概念,因为它适用于建筑物、其他施工工程的生命周期,在ISO 15392:2008确认。首先,泡沫混凝土消耗相对较低的原材料与硬化状态的数量。第二,在它的生产过程中,可以使用回收材料,如粉煤灰。这样,泡沫混凝土有利于热电厂的处置废物。第三,泡沫混凝土的砂可以回收和用作替换绝缘材料。此外,泡沫混凝土的生产是无毒的,和产品不会排放有毒气体时暴露于火。最后,它是具有成本效益的不仅在施工阶段,而且在永久结构的操作和维护。
除了贡献处置废物的火力发电厂,添加粉煤灰改善混合新鲜的泡沫混凝土的和易性和干燥收缩有积极影响2,19]。一方面,这种矿物添加剂的唯一缺点是降低砂浆的早期强度相比没有粉煤灰混合(20.]。另一方面,已经证明长期强度是提高19,21]。
尽管它有利和有前途的强度和物理性质,泡沫混凝土仍利用规模有限,特别是对于结构的应用程序。这主要是由于知识不足对其力学性能和少量的研究其断裂行为(22- - - - - -28]。
这项工作的主要目的是研究泡沫混凝土的力学特性具有不同密度(400 - 1400公斤/米3)。执行一系列测试来检查抗压强度、弹性模量、抗弯强度、冻融循环后材料退化特征。
2。实验程序
2.1。标本制备和混凝土混合组成
在这项研究中使用的材料是波特兰水泥,粉煤灰、水,和发泡剂。提出了混合气体的成分表1。工业硅酸盐水泥是杰姆我42.5 R (29日根据197 - 1:2011 PN-EN)。其化学成分和物理性质,测量按PN-EN 196 - 6:2011和PN-EN 196 - 6:2011 - 4给出了表2和3。自来水是用于实验。水泥抗压强度是决定根据PN-EN 196 - 1:2016 - 07(表3)。
改善和易性和减少收缩,粉煤灰在某些混合使用。火山灰PN-EN 450 - 1:2012满足使用要求。它的化学成分表4。
一个商业发泡剂用于产生泡沫。液体剂与空气在加压约5条为了使稳定泡沫的密度大约50公斤/米3。水泥贴2÷10升的液体发泡剂为100公斤水泥的准备。
两种不同类型的混凝土混合(没有与粉煤灰粉煤灰和其他)。总共10个混合生产,五个标本进行一个具体的混合(表1)。一个常数 比例是用于所有混合(包括水和液体发泡剂;c是水泥含量)。它是基于琼斯和麦卡锡的结果(7和文献等。30.]。硬化的目标密度泡沫混凝土生产在这个研究从400年到1400公斤/米3。
泡沫混凝土的整个制造过程必须仔细考虑混合气体的密度、发泡生产速度,和其他因素,以准备高质量的泡沫混凝土。关键因素产生稳定的泡沫混凝土发泡剂的加压稳定压力和转速恒定混合组件。
所有标本,在钢模具铸造后,并存储在一个覆盖养护室20±1°C,湿度95%的24小时。随后,样本从模具中删除并存储在环境条件(20±1°C和60±10%的湿度)28或42天前测试。
2.2。测试
泡沫混凝土是一种相对较新的材料,目前没有标准化的测试方法测量其物理和机械性能。因此,制备的标本和程序测试方法,通常用于普通混凝土,在这项研究改编。抗压强度、弹性模量和弯曲强度测定根据建议:PN-EN 12390 - 3:2011 +交流:2012年,研究建筑研究所的指令194/98号12390 - 13:2014 PN-EN,分别和PN-EN 12390 - 5:2011。密度测量按PN-EN 12390 - 7:2011。
抗压强度测定为150×150×150毫米标准立方体所PN-EN 12390 - 3:2011 +交流:2012。加载速率是假定根据PN-EN 772 - 1:2015 + A1:2015多孔混凝土圬工单位。
弹性模量确定的教学研究建筑研究所和PN-EN 12390 - 194/98号13:2014 - 02年与圆柱试样的尺寸150×300毫米。加载速率为0.1±0.05 MPa / s,据PN-EN 679:2008多孔混凝土圬工单位。两个电阻应变仪测量长度100毫米是保税的标本中高跟两侧。应力-应变特征对弹性模量的评价记录。
抗弯强度与梁在三点弯曲测试设置100×100×500毫米,根据PN-EN 12390 - 5:2011。名义支持之间的距离是300毫米。辊允许免费水平运动。标本在恒定加载位移的0.1毫米/分钟为最佳值实验决定。
在冻融循环下退化特征评估150×150×150毫米标准数据集。抗压强度是决定之前描述的过程。测试活动由25个冻融循环。每个周期包括冷却的标本−18°C的温度在2 h。样本然后保持冷冻8 h−18±2°C和解冻在水的温度+ 19°C±1°C 4 h。作为引用参考样本都被浸泡在水里的。
3所示。结果与讨论
3.1。表观密度
发泡剂的用量高影响混合和硬泡沫混凝土的密度。图1显示了发泡剂的用量之间的关系和硬泡沫混凝土的表观密度的标本没有飞灰与粉煤灰(FC)和其他(FCA)。硬泡沫混凝土的表观密度是强烈与泡沫内容和水泥浆的构成和含气率的新组合。泡沫含量的增加伴随着新鲜混凝土体积的增加,从而减少硬泡沫混凝土的密度。它可以观察到有指数关系FC和FCA标本。此外,结果在FC展示大约20%高于FCA的浓度水平。这可以解释这一事实的硬化过程减慢标本含有粉煤灰。粉煤灰和气孔之间的生理反应会导致更多的滞留在混合的气孔。也发现与发泡剂含量高于混合10升/ 100公斤水泥导致不稳定的混合。结果是近似多项式函数如图1。
3.2。抗压强度
多维数据集泡沫混凝土标本测试压缩失败的机制类似于普通混凝土。观察一个典型的锥形postbreakage失败模式标本(图2)。
泡沫混凝土的抗压强度没有灰(FC)和泡沫混凝土的粉煤灰(FCA)表观密度的函数呈现在图3。它可以注意到有FC和FCA指数关系;然而,似乎是有区别的,从FC和FCA样本获得的优势。标本没有灰似乎显示优势高于包含灰的混合物。这是由于这样的事实,硬化的过程放缓是由于粉煤灰的存在(20.]。此外,这种差异随着密度增加。抗压强度得到的值对应于他人的工作的结果(31日- - - - - -34]。结果是近似多项式函数如图3。
3.3。弹性模量
圆柱形泡沫混凝土标本测试压缩失败的机制类似于普通混凝土。观察一个典型的锥形postbreakage失败模式标本(图4)。圆柱形试样的应力-应变关系呈现在图5。故事情节显示在0.2 MPa,直到失败的关系,根据PN-EN 12390 - 13:2014 - 02。
图6显示了泡沫混凝土的弹性模量之间的关系和它的密度。它可以观察到,FC和FCA有指数关系。标本没有粉煤灰似乎有较高的弹性模量比混合物含有粉煤灰(35]。弹性模量的值对应的结果获得的奥尔德里奇(8]。
3.4。抗弯强度
图7介绍了泡沫混凝土的密度之间的关系和挠曲强度。测试没有粉煤灰进行标本。图7也包括实验的结果由作者和报道(23- - - - - -28]。弯曲抗拉强度的降低泡沫混凝土的密度的减少可以指出。抗弯强度的值对应的结果Mydin和王(31日]和Soleimanzadeh Mydin [36]。
3.5。在冻融循环退化特征
图8显示了泡沫混凝土的抗压强度结果25次冻融循环后密度的函数。作为参考,未经处理的样品的结果如图所示8。冻融处理的标本只有轻微影响泡沫混凝土的抗压强度。的优势获得标本受到冻融循环显示值下降了约15%。结果是近似多项式函数如图8。
4所示。结论
泡沫混凝土可以实现更低密度(400到1400公斤/米3)相比,传统的混凝土。进行了一系列的测试来检查泡沫混凝土的力学参数:抗压强度、抗弯强度和弹性模量。此外,25冰冻和解冻周期的影响抗压强度检验。
本研究的主要结论可以从以下:(我)发泡剂的用量影响混合和硬泡沫混凝土的密度。泡沫混凝土的密度与泡沫强烈相关内容。(2)抗压强度、弹性模量和弯曲强度下降,泡沫混凝土的密度的减少;提出了多项式函数来描述这种关系。(3)泡沫混凝土的抗压强度和弹性模量略有下降了5%的粉煤灰的加入。(iv)泡沫混凝土的抗压强度进行冻融试验显示的值只对未经处理的标本相比下降了约15%。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
这项工作得到了正在进行的研究项目“软弱土的稳定应用程序使用的泡沫混凝土层与底土”(盖/ 022/537 / 4 / NCBR / 2013)由盖内的国家研究和发展中心项目。作者欣然承认Alfred Kukiełka实验室技术员的技能和承诺,没有他们目前的研究是不可能成功完成。