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泡沫混凝土气孔结构数学表征及其分析

李方贤,余其俊,罗云峰,韦江雄

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李方贤, 余其俊, 罗云峰, 韦江雄. 泡沫混凝土气孔结构数学表征及其分析[J]. 江南娱乐网页版入口官网下载安装学报, 2018, 53(6): 1205-1210. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.016
引用本文: 李方贤, 余其俊, 罗云峰, 韦江雄. 泡沫混凝土气孔结构数学表征及其分析[J]. 江南娱乐网页版入口官网下载安装学报, 2018, 53(6): 1205-1210.doi:10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.016
LI Fangxian, YU Qijun, LUO Yunfeng, WEI Jiangxiong. Mathematical Description and Analysis on Characteristics of Pore Structure for Foam Concrete[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(6): 1205-1210. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.016
Citation: LI Fangxian, YU Qijun, LUO Yunfeng, WEI Jiangxiong. Mathematical Description and Analysis on Characteristics of Pore Structure for Foam Concrete[J].Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(6): 1205-1210.doi:10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.016

泡沫混凝土气孔结构数学表征及其分析

doi:10.3969/j.issn.0258-2724.2018.06.016
详细信息
    作者简介:

    李方贤(1979—),男,副研究员,博士,研究方向为新型建筑材料,E-mail: msfxli@scut.edu.cn

  • 中图分类号:TU528.2

Mathematical Description and Analysis on Characteristics of Pore Structure for Foam Concrete

    • 摘要:为分析泡沫混凝土孔结构表征参数之间的关系和气孔结构特点,建立了紧密堆积模型和非紧密堆积模型,基于不同的理论模型推导了孔结构主要参数包括孔隙率、气孔内表面积、气孔壁厚度的计算公式,分析各参数之间的关系;通过实测泡沫混凝土的孔结构参数,验证了计算公式的可行性,并将计算公式应用于泡沫混凝土孔结构特征分析. 研究结果表明:当容重等级小于1 000 kg/m 3时,泡沫混凝土形成的气孔结构为紧密堆积型结构,气孔壁厚计算结果与统计结果偏差在12%以内,验证了紧密堆积型结构计算公式的可行性;当容重等级大于或等于1 000 kg/m 3时,泡沫混凝土形成的气孔结构为非紧密堆积型结构,气孔壁厚计算结果与统计结果偏差在3%以内,验证了非紧密堆积型结构计算公式的可行性;在相同容重下,气孔壁厚度随气孔直径的增大而增大,随孔隙率的增大而减小;1 m 3泡沫混凝土的气孔内表面积可达到3 000 m 2以上,气孔壁厚可低至60 μm以下,泡沫混凝土具有多孔薄壁、小体积物料与大体积的气孔空气共存于一体、小体积物料以巨大的面积暴露在气孔的气体之中的结构特征.

    • 图 1紧密堆积型气孔结构理论计算模型

      Figure 1.Theoretical calculation model for pore structure in dense packing structures

      图 2孔结构体视显微镜图

      Figure 2.Stereo optical microscope of pore structure

      图 3孔结构扫描电镜图

      Figure 3.Scanning electron microscope of pore structure

      图 4孔结构体视显微镜灰度图

      Figure 4.Grayscale images of pore structure obtained via a stereo optical microscope

      图 5气孔非紧密堆积型结构模型

      Figure 5.Theoretical calculation model for pore structure in non-dense packing structures g

      表 1统计的气孔结构参数

      Table 1.Pore structure parameters by statistics

      孔隙率/% 一级气孔平均孔径/mm 气孔壁厚/μm
      71.3 0.91 65.7
      70.6 0.41 30.6
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      表 2泡沫混凝土的紧密堆积型气孔结构参数

      Table 2.Pore structure parameters of foam concrete in dense packing structures

      容重
      /(kg•m–3
      统计结果 计算气孔壁厚/μm 计算与统计
      壁厚的偏差
      比率/%
      一级气孔平均孔径/mm 总孔隙率/% 统计气孔壁厚度/μm
      930 0.99 49.76 153.38 146.61 –4.43
      830 0.93 55.42 124.31 117.82 –5.23
      730 0.87 59.78 105.56 96.79 –8.33
      630 0.79 64.31 84.11 76.02 –9.63
      530 0.84 72.10 69.23 61.01 –11.85
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      表 3泡沫混凝土的非紧密堆积型气孔结构参数

      Table 3.Pore structure parameters of foam concrete in non-dense packing structures

      容重
      /(kg•m–3
      统计结果 计算气
      孔壁厚
      /μm
      计算与统计
      结果的偏差
      比率/%
      平均气
      孔孔径
      /mm
      孔隙率/% 统计气
      孔壁厚
      /μm
      1 330 0.62 30.43 379.22 376.58 –0.69
      1 230 0.63 35.78 306.38 303.12 –1.08
      1 130 0.61 41.29 233.71 231.22 –1.07
      1 030 0.64 46.12 200.49 195.38 –2.54
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      表 4紧密堆积型的一级气孔结构参数计算结果

      Table 4.The calculated parameters of first stage pore structure using dense packing structure model

      容重/
      (kg•m–3
      总孔隙率/% 一级气孔结构参数计算
      孔隙率/% 气孔数/ × 109 气孔内表
      面积/m2
      气孔壁厚度/μm
      830 56.32 52.21 1.00 3 132 123.61
      630 66.84 57.47 1.10 3 448 88.19
      430 77.37 62.73 1.20 3 764 56.82
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      表 5非紧密堆积型的气孔结构参数计算结果

      Table 5.Calculated parameters of bubble pore structure using non-dense packing structure model

      容重/
      (kg•m–3
      总孔隙率/% 气孔数/
      × 109
      气孔内表
      面积 /m2
      气孔壁厚度 /μm
      1 430 24.71 0.47 1 484 781.87
      1 230 35.27 0.67 2 116 492.42
      1 030 45.82 0.87 2 747 309.69
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    • 收稿日期:2017-01-10
    • 刊出日期:2018-12-01

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