泡沫混凝土的收縮 、開裂和吸水是三個密切關聯的問題 :一般說來 ,泡沫混凝土由於早期養護不善 、保水措施不夠或使用過程中條件比較苛刻 ,均會引發其內部的水分蒸發 ,從而導致體積收縮 、開裂或發生顯著的吸水作用 。而泡沫混凝土過多吸水又會降低保溫隔熱效果 ,從泡沫混凝土的製備過程和對硬化體斷麵的觀察研究發現 ,泡沫混凝土內的孔絕大多數是相對獨立的封閉孔 。因此 ,得到完好養護的泡沫混凝土浸泡於水中 。其吸水主要集中於表層 ,並不具有大的吸水性 。影響泡沫混凝土收縮 、開裂 、吸水的因素主要有以下幾方麵 :
(一)水泥用量的影響
普通矽酸鹽水泥在水化硬化過程中固相體積是增加的 ,而水泥+水體係是收縮的 。其次 ,水泥水化過程中還伴隨熱效應 ,引起初始體積膨脹而冷卻時又收縮 ,導致表觀收縮量變大 。另外,水泥水化過程中還存在自吸水引起的自收縮現象 。所以 ,一般情況下如果其它條件基本相同 ,水泥用量增加 ,泡沫混凝土的收縮也會相應變大 。而水泥同時又是保證強度的重要因素之一 ,所以水泥用量存在一個合適的範圍 。
(二)水泥種類的影響
並不是所有的水泥硬化前後的體積都是收縮的 ,膨脹水泥在硬化前後體積不但不收縮反而有所脹 。因此 ,如果采用適量的膨脹水泥 ,可以在一定程度上彌補或減輕泡沫混凝土整體的收縮 。但是 ,膨脹水泥不但影響體積變化 ,同時也會影響其他一係列性能 ,過多引人會引起硬化泡沫混凝土結構破壞 ,因此膨脹水泥的品種和摻用量需通過試驗確定 。
(三)集料的影響
試驗和工程實際統計數據表明 ,普通水泥混凝土的收縮率更小 ,水泥淨漿收縮率較大 ,泡沫混凝土的收縮率更大 。這是因為普通混凝土中摻有大量體積不變的粗集料 ,而沒有集料的水泥淨漿在硬化前後總體積本身就是減小的 。泡混凝土收縮更大 ,一方麵是因為其中沒有粗集料 ,另一方麵是因為其中含有大量的孔隙 ,隙的大部分被水填充 ,使用過程隨著孔隙中水分的逸出 ,外觀表現出體積收縮 。由此可見 ,摻加集料無疑是減少沫混凝土收縮的措施之一 。不 ,泡沫混凝土中隻能摻加一部分細集料 。同時 ,因為集料在化學上的惰性 ,過量的摻加將導致泡沫混凝土強度顯著降低 ,因而其摻量受到一定限製 。當泡沫混凝土的密度 、水灰比等工藝參數基本確定以後 ,細集料增加 ,水泥用量將減少 ,所以 ,集料摻用與否和摻量多少同樣存在一個適宜的選擇 。
(四)水灰比和養護製度的影響
泡沫混凝土在60oC環境下的水分損失和幹燥收縮試驗結果表明 ,水分逸出與硬化泡沫混凝土收縮變化有著明顯和密切的同步性 。這說明水分逸出直接導致泡沫混凝土的收縮 ,而當水分停止逸出時 ,泡沫混凝土也即停止收縮 。根據經典的水泥化學理論 ,水泥完全水化所需的水量 ,即理論水灰比應當為0.38 ,而泡沫混凝土的成型水灰比往往高達0.70甚至0.80 。多餘的水分將殘留於硬化泡沫混凝土的氣孔之中 ,這部分水約占成型水量的1/2左右 。一旦周圍相對濕度較低或環境溫度較高時 ,水分就會蒸發 ,然後逸出 。尤其是在硬化的早期階段 ,泡沫混凝土的結構還比較薄弱 ,如果養護不善,水分極易損失 ,導致較大的收縮和表麵開裂 ,削弱硬化體內部結構 ,引發硬化泡沫混凝土高吸水性。據此 ,泡沫混凝土的初始水灰比便成為影響硬化泡沫混凝土收縮的一個先決因素 。製備低收縮泡沫混凝土的關鍵技術之一是控製低水灰比 。將密度為1100 kg/m 的泡沫混凝土試樣澆築24h後 ,分成表麵尼龍薄膜密封和表麵不做任何處理的2批試樣 ,在溫度 、濕度等完全相同的環境下養護 ,測定不同齡期的幹燥收縮量(見圖4) 。從圖4對比得知,表麵密封處理後的試樣 ,收縮量遠遠小於表麵敞開的試樣 ,而且在5 d齡期時收縮就基本趨於穩定 。結果再次證明水分逸出與幹縮之間的密切關聯性和早期保水對控製泡沫混凝土收縮的重要性 。
(五)減小泡沫混凝土收縮和開裂的技術措施
由上述分析可知 ,減小泡沫混凝土收縮 、防止開裂和吸水的技術措施主要有以下方麵 :
(1)適宜的水泥用量;
(2)摻加適量膨脹水泥;
(3)低的成型水灰比;
(4)優化養護製度 、加強早期保水;
(5)使用防水劑(摻用或表麵塗布);