轻集料混凝土拉压比小于普通石子混凝土,且与其它材料一样,存在强度越高,脆性越大的问题;此外,轻集料具有缓慢吸水放水的特点,使得轻骨料混凝土流动性较差,在泵送时需要预湿处理,但预湿后,又会降低轻集料混凝土的耐久性和强度。轻集料混凝土需要兼顾强度和密度,强度与密度正相关[10],配制高标号的轻集料混凝土,密度同样上升,且脆性也相应加大,限制了轻集料混凝土推广应用。
1。3 增韧增强方式
学者们为了降低轻骨料混凝土的脆性,做了大量的研究。主要有两种方法,对轻集料进行表面处理以改善与基体的结合情况;或用纤维进行增韧处理。下面分别论述之。
首先论述界面处理。界面过渡区是轻集料和基体相接触的区域,主要为水泥水化产物构成,成分、形貌都与基体截然不同,结构疏松,晶粒取向杂乱且粗大,是混凝土材料力学性能薄弱区域。
混凝土界面过渡区改性:水泥的粒径分布会影响到界面过渡区的微观结构,调整水泥粒径分布可以改善界面过渡区性能;具有火山灰活性的掺合料可以与界面过渡区的水泥水化产物反应,降低界面氢氧化钙密度,提高界面结合强度,同时还会影响钙矾石和氢氧化钙在界面过渡区的取向[11-14]。论文网
马海龙[15]提出的壳层陶粒便是其中的代表。其采用水泥/粉煤灰=1:4处理粉煤灰陶粒,并且提出了一种全新的水热合成硅酸盐陶粒制备方法,替代高能耗、高投资的烧结法以及低强度、高吸水率、收缩大的免烧结法。成功制备出了制备出筒压强度高于10MPa,单个陶粒抗压强度高于6MPa、吸水率不超过6%及冻融质量损失小于3%的结构梯度和成分梯度的新型免烧蒸压陶粒。其采用的主要原料之一为工业废料白泥渣,对后来的杨秀丽,郑伟琴启发颇大,前者利用废加气混凝土,后者利用拆迁废弃粘土砖同样制备出了性能不亚于马海龙的陶粒[16-17]。上述三者都是采用了固体废弃物作为主要原料,显示出了在环境保护方面的巨大潜力。
除了表面处理之外,由于陶粒为球型,可以显著改善界面应力分布状态,使应力为面分布状态。大量研究还证明当砂浆基体强度较低时,裂纹首先起源于砂浆基体;当砂浆基体强度高于陶粒时,裂纹首先起源于陶粒内部;轻集料混凝土强度与陶粒粒径大小成负相关,陶粒级配亦对轻集料混凝土强度有较大影响[18]。
另一种增韧方式即纤维增韧。机制如下:纤维在轻骨料周围组成网格结构,协同轻骨料受力,受力时,基体将应力传递到纤维,纤维通过变形消耗一定的变形能,起到迟滞裂纹产生和阻遏裂纹扩展的双重作用;裂纹产生后由于裂纹两边依旧有大量纤维相连,纤维的继续变形和拔出消耗了大量的形变功,大大降低了轻集料混凝土的脆性,提高了抗压强度[19-20]。
目前普遍采用的纤维有钢纤维和聚合物纤维。但是钢纤维与基体的粘结程度在前期不及聚合物的,所以前期增韧效果不如聚合物,且增韧是以牺牲轻集料混凝土自重为代价的;聚合物虽前期增韧效果好,但是存在老化问题,后期增韧效果会大打折扣。可以采用多种不同种类,不同形状纤维复掺的方法提高增韧效果[21]。也有研究者将掺杂的纤维进行表面处理,但是集中于用油剂处理聚合物纤维表面,发现对增韧效果有影响,但是不理想[22]。
1。4 研究内容及其意义
目前我国生产粉煤灰陶粒普遍采用烧结法制成,烧结温度普遍在1050℃-1200℃之间。虽然其强度较非烧结的大,但由于采用烧结法,能耗非常严重,较普通混凝土中采用的粗集料强度又较低。由于强度较低,目前粉煤灰陶粒制品主要用于非承重的建筑构件中,在承重性构件中实际使用的非常少,约占2%-3%。这一比例与西方发达国家相比,依旧有不小差距。如何提高粉煤灰陶粒强度,降低生产能耗便成了摆在我们眼前的突出问题。文献综述