關(guān)于玻化微珠保溫混凝土工作性的討論

李珠 羅盛 王偉

(太原理工大學(xué)，山西 太原 030024)

玻化微珠保溫混凝土是在普通混凝土中加入一種輕質(zhì)絕熱保溫材料——玻化微珠及一些摻合料和添加劑，使得混凝土在澆筑成建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)，既可以承受建筑物荷載，又能解決建筑物保溫節(jié)能問(wèn)題，同時(shí)還可以避免建筑物其他保溫措施中難以解決的熱橋、冷橋問(wèn)題。經(jīng)過(guò)之前大量的試驗(yàn)與后期系統(tǒng)的總結(jié)，現(xiàn)已得出了C10～C35強(qiáng)度等級(jí)、導(dǎo)熱系數(shù)0.206 W/(m·K)～0.850 W/(m·K)下的玻化微珠保溫混凝土的用料及其配合比。而本文將對(duì)該建筑材料的工作性做出討論，這也是新型材料用于實(shí)際工程的重要一步。工作性是指新拌混凝土易于各工序施工操作，并能獲得質(zhì)量均勻、成型密實(shí)的性能。它是一項(xiàng)綜合的技術(shù)性質(zhì)，與施工工藝密切相關(guān)，通常包括流動(dòng)性、保水性和粘聚性三方面的含義。流動(dòng)性本文用坍落度指標(biāo)來(lái)判斷;粘聚性用成型振搗后是否分層、離析來(lái)考察;保水性是使新拌混凝土具有一定的保水能力，不至產(chǎn)生嚴(yán)重的泌水現(xiàn)象。三者既互相聯(lián)系，又存在矛盾。本文將從攪拌過(guò)程、用水量與玻化微珠的預(yù)處理方法三個(gè)方面來(lái)發(fā)現(xiàn)和改善玻化微珠保溫混凝土的工作性能。

1 原材料與配合比

原材料包括以下五種:1)水泥:山西吉港的普通硅酸鹽水泥(42.5);2)砂子:山西太原級(jí)配良好、細(xì)度模數(shù)中等的天然河砂;3)石子:山西清徐碎石(粒徑5 mm～12 mm，含泥量0.5%);4)外摻劑:山西太原思科達(dá)科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的高強(qiáng)混凝土外摻劑;5)輕骨料:山西太原思科達(dá)科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的玻化微珠。配合比選取C30強(qiáng)度的玻化微珠保溫混凝土的建議配合比。

2 攪拌過(guò)程對(duì)玻化微珠保溫混凝土工作性的影響

1)投料順序。用A，B，C分別表示三種投料順序，總攪拌時(shí)間定在4 min 30 s。A:砂+水泥+外摻劑+玻化微珠，攪拌30 s后加水繼續(xù)攪拌1 min，倒入石子，攪拌3 min結(jié)束;B:砂+水泥+外摻劑，攪拌30 s后加水?dāng)嚢? min，加入玻化微珠，攪拌1 min，倒入石子，攪拌2 min結(jié)束;C:砂+水泥+外摻劑，攪拌30 s后加水?dāng)嚢? min，倒入石子，攪拌1 min，加入玻化微珠，攪拌2 min結(jié)束。由表1分析結(jié)果可知:A順序下玻化微珠破損較為嚴(yán)重，表現(xiàn)在混凝土中游離水量增大、保水性差、導(dǎo)熱系數(shù)偏高;C順序中玻化微珠親和性產(chǎn)生問(wèn)題，直接表現(xiàn)是分層離析、混凝土強(qiáng)度受到影響;B順序下試驗(yàn)結(jié)果基本滿足預(yù)期，其后的多次重復(fù)試驗(yàn)也印證了該結(jié)論。

表1 攪拌順序?qū)Σ；⒅楸鼗炷恋挠绊?/p>

2)攪拌時(shí)間。以4 min 30 s為基準(zhǔn)，±30 s，1 min分為五組，來(lái)單純考察攪拌時(shí)間對(duì)工作性的影響(見(jiàn)表2)。

表2 攪拌時(shí)間對(duì)玻化微珠保溫混凝土的影響

顯然，4 min～4 min 30 s是較為正確的攪拌時(shí)間;少于4 min，出漿情況不好，流動(dòng)性無(wú)法滿足要求;多于4 min 30 s時(shí)珠子破損程度逐漸增大，之前珠子所吸收的部分水分重新以游離水形式出現(xiàn)，造成坍落度過(guò)大、一定程度上出現(xiàn)泌水并影響最終強(qiáng)度。

3 用水量對(duì)玻化微珠保溫混凝土工作性的影響

混凝土流動(dòng)性損失主要是指水的損失，水損失的主要原因是混凝土拌和以及運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中的不斷消耗:一方面，隨著水泥水化的進(jìn)行，混凝土拌和物中自由水量在不斷地減少;另一方面，輕集料在拌和物運(yùn)輸、存儲(chǔ)和施工過(guò)程中會(huì)不斷吸入水泥漿中的水分，使得混凝土拌和物中自由水量減小，二者均會(huì)引起拌和物流動(dòng)性下降，而初始用水量增大又會(huì)影響強(qiáng)度，甚至產(chǎn)生泌水、離析。

我們改變C30基礎(chǔ)配合比中的用水量(4.1 kg/20 L)，用坍落度來(lái)表示流動(dòng)性，得出了用水量與工作性以及強(qiáng)導(dǎo)熱之間的關(guān)系(見(jiàn)表3)。一般情況下滿足泵送的普通商品混凝土初始坍落度應(yīng)滿足在150 mm～180 mm，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看:初始坍落度在120 mm～180 mm的情況下，1 h坍落度損失比較嚴(yán)重，在50 mm～80 mm以上，即1 h后基本已無(wú)法泵送;在初始坍落度滿足190 mm～210 mm的情況下，1 h坍落度仍能保持在150 mm以上，但坍落度桶底已經(jīng)有少量稀漿析出;滿足230 mm以上的坍落度時(shí)，嚴(yán)重影響強(qiáng)度，并且泌水嚴(yán)重，在成型振搗時(shí)，出現(xiàn)分層離析，見(jiàn)圖1。顯然，單純的改變用水量不足以優(yōu)化該混凝土的工作性。

表3 用水量與玻化微珠保溫混凝土工作性能的關(guān)系

4 玻化微珠的預(yù)處理方法對(duì)玻化微珠保溫混凝土工作性的影響

1)預(yù)濕處理。按照普通輕集料混凝土中輕集料的預(yù)處理經(jīng)驗(yàn)，預(yù)濕法是目前應(yīng)用最多的一種預(yù)處理方法。而玻化微珠顆粒小，相對(duì)表面積大而且易碎，故采用淋水預(yù)濕法，為了準(zhǔn)確記錄用水量，預(yù)濕用水量也一并計(jì)入總用水量。我們用A，B來(lái)表示預(yù)濕用水量與攪拌過(guò)程中用水量，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，得出了該處理工藝下工作性的變化，見(jiàn)表4。由分析結(jié)果可以看出:標(biāo)準(zhǔn)配合比中20%左右的水用于預(yù)濕處理，在總用水量不變甚至增加幅度不大的情況下，坍落度沒(méi)有明顯的改善，但強(qiáng)度卻有所增加，這是因?yàn)椴；⒅榇嬖谝欢ǖ奈裕捎妙A(yù)濕處理后，雖然總水量增加了，但游離水量卻沒(méi)有增加，甚至減少了;隨著預(yù)濕用水量和總用水量的增加，坍落度有了明顯的改善，尤其是1 h后坍落度接近于普通混凝土的表現(xiàn)，泌水與離析也沒(méi)有出現(xiàn)，當(dāng)然，由于總用水量的增加，28 d強(qiáng)度有所下降。

表4 預(yù)濕處理下工作性的變化

2)有機(jī)硅憎水劑對(duì)珠子的憎水處理。采用憎水劑對(duì)輕集料進(jìn)行憎水處理是改善輕集料吸水性的一種有效辦法。使用“萬(wàn)可涂”有機(jī)硅憎水劑原液(見(jiàn)圖2)，稀釋10倍，用噴灑設(shè)備均勻噴灑于試驗(yàn)用玻化微珠表面，噴灑過(guò)后放置于100℃烘箱內(nèi)烘干1 h。經(jīng)多次試驗(yàn)證明，經(jīng)憎水處理的玻化微珠用于試驗(yàn)時(shí)，混凝土流動(dòng)性明顯改善，但珠子親和性下降，在成型振搗時(shí)出現(xiàn)了輕微的分層現(xiàn)象。另外，該憎水劑屬有機(jī)化工原料，成型混凝土板未經(jīng)防火性能測(cè)試，對(duì)其應(yīng)用仍應(yīng)保留，須進(jìn)一步研究、檢測(cè)。

圖1 明顯的分層、離析

圖2 “萬(wàn)可涂”有機(jī)硅憎水劑

5 結(jié)語(yǔ)

1)為了獲得良好的工作性，對(duì)于某一成熟的配合比，投料順序與攪拌時(shí)間應(yīng)作出嚴(yán)格規(guī)定;對(duì)于不同的施工現(xiàn)場(chǎng)可作出相應(yīng)修正，但修正后務(wù)必嚴(yán)格執(zhí)行。2)對(duì)C30玻化微珠保溫混凝土的建議配合比作出了改進(jìn)，在強(qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)與工作性之間找到了一個(gè)平衡點(diǎn)。3)探索不同強(qiáng)度下的、滿足工作性的成熟配合比以及憎水處理玻化微珠的應(yīng)用是接下來(lái)的研究方向。