利用黏土陶粒制備1000～1400 級輕集料混凝土的試驗研究

孟剛，張凱峰，歐陽孟學，吳雄，令建，李逸飛，伍勇華

（1. 中建商品混凝土西安有限公司，陜西 西安 710116；2. 西安建筑科技大學，陜西 西安 710055）

0 引言

輕集料表面粗糙多孔，有一定的吸水能力，配制成輕集料混凝土有助于水泥后期水化進行，使得混凝土重量減小，減少了結構自重，此外還具有抗震性能好、抗裂性好、耐久性良好及綜合技術經濟效益優異等優點，被越來越多地應用在土建工程領域[1-3]。本次試驗研究，利用西安地區生產的粘土陶粒，結合本地建材制備了干表觀密度在 1000～1400kg/m3的輕集料混凝土。

1 試驗材料及試驗方法

1.1 原材料

試驗研究采用冀東水泥公司生產的冀東 P·O42.5 級普通硅酸鹽水泥，密度是 3.1g/cm3；粉煤灰為陜西省韓城市大唐第二發電廠干排 Ⅱ 級粉煤灰；砂為渭河中砂，細度模數為2.48；外加劑為大連西卡建筑材料有限公司生產的高效聚羧酸減水劑，固含量為 18.1%，減水率為 25%；輕集料分別由西安恒陽陶粒節能建材有限公司和陜西大秦建材有限公司提供。

1.2 試驗方案

檢測輕集料相關性能，依據 JGJ 51—2002《輕集料混凝土技術規程》設計密度等級符合要求的輕集料混凝土配合比如表1 所示，新拌混凝土坍落度保持在 (220±20)mm 范圍為準。試驗不同品質陶粒、體積砂率及粉煤灰摻量對輕集料混凝土工作性能及物理力學性能的影響，最終制備出性能良好的輕集料混凝土。

表1 基準配合比 kg/m3

2 試驗結果及分析

2.1 輕集料性能檢測與分析

輕集料各項相關性能檢測結果如表2 所示。從表2 可以看出，試驗用黏土陶粒各項性能相差不大，密度等級為 700級；吸水率均在 8.0% 以上；筒壓強度與軟化系數均屬于較低水平，其中 a 種黏土陶粒略低。因其筒壓強度較低，試驗選擇低強度等級的輕集料混凝土。黏土陶粒的顆粒級配均滿足5～20mm 連續級配，性狀為圓球形或類似圓球形。建材有限公司生產的陶粒。

表2 黏土陶粒各項性能檢測結果

2.2 輕集料混凝土性能研究

2.2.1 不同集料對輕集料混凝土性能的影響

考察了不同品種輕集料對輕集料混凝土性能的影響，檢測結果如表3 所示。

表3 不同集料的輕集料混凝土性能結果

從表3 可以看出，在相同體積砂率及粉煤灰摻量的條件下，a1 制備的輕集料混凝土中輕集料存在略微上浮現象，其新拌混凝土表現出較好的勻質性，和易性良好。b1 黏土陶粒因其表面略顯粗糙且部門顆粒呈膠囊狀，相互之間能夠咬合在一起且能與漿體很好地結合，制備的輕集料混凝土基本沒有出現上浮現象，但其工作性略差。通過對比觀察 a1 和 b1的輕集料混凝土強度值可以發現，b1 的輕集料混凝土的 7d 和28d 強度高于 a1 的輕集料混凝土。分析原因，這可能與輕集料的筒壓強度及顆粒粒型相關。綜合考慮， a1 與 b1 制備的輕集料混凝土工作性能與力學性能，選擇 a 種黏土陶粒作為制備輕集料混凝土的集料。

2.2.2 不同體積砂率對輕集料混凝土性能的影響

選擇輕集料為 a 種類集料，固定水膠比、粉煤灰摻量等指標，考察不同體積砂率對輕集料混凝土的工作性能，檢測結果如表4 所示。

表4 不同體積砂率的輕集料混凝土性能結果

通過對比觀察編號 a1、a2 和 a3 這三組輕集料混凝土，當輕集料混凝土的體積砂率在 45% 時，所制備的輕集料混凝土包裹性較體積砂率在 48% 時的差，有少量的粗集料外露，其勻質性一般，坍落度和擴展度良好，能夠滿足設計要求；當輕集料混凝土的體積砂率在 42% 時，輕集料混凝土的包裹性最差，其坍落度和擴展度居中；當體積砂率在 48% 時，坍落度不符合要求。從輕集料混凝土的力學性能結果可以看出，隨著體積砂率的變化，力學強度值略有變化，但是變化不大。綜合考慮，試驗制備的輕集料混凝土體積砂率宜選為45%。

2.2.3 粉煤灰摻量對輕集料混凝土性能的影響

以不同粉煤灰摻量制備輕集料混凝土，其性能檢測結果如表5 所示。

對比 c1、c2 和 c3 這三組新拌輕集料混凝土工作狀態，當輕集料混凝土中粉煤灰摻量為 50% 時，輕集料混凝土的坍落度和擴展度都較高，滿足設計要求；當粉煤灰摻量降低到40% 時，輕集料混凝土的坍落度沒有太大的改變，但其擴展度明顯增大；當粉煤灰的摻量增加到 60% 時，輕集料混凝土的坍落度無太大變化，但其擴展度明顯降低。可見，在輕集料混凝土中摻入粉煤灰摻量在 40% 時，輕集料混凝土的流動度最高，工作性能良好。對比分析三組輕集料混凝土力學性能可以發現，當粉煤灰的摻量在 40% 的時候，輕集料混凝土的 7d 和 28d 抗壓強度均是最高的。

表5 不同粉煤灰摻量的輕集料混凝土性能結果

2.4 輕集料配合比的確定

根據對試驗研究制備輕集料混凝土工作性能及力學性能的檢測分析，選擇 a 種類黏土陶粒作為輕集料，并最終確定了利用西安地區黏土陶粒制備輕集料混凝土的配合比，如表6所示。

表6 輕集料混凝土配合比 kg/m3

3 結語

（1）試驗研究不同品質的黏土陶粒、體積砂率、粉煤灰摻量等對輕集料混凝土工作性能及力學性能的影響，結果表明選用粒型級配良好的黏土陶粒，體積砂率控制在42%～45% 的范圍內，粉煤灰摻量在 40%～50% 之間時，能夠制備出工作性能良好，同時滿足力學性能要求的輕集料混凝土。

（2）試驗利用西安地區黏土陶粒制備了輕集料混凝土，其配合比為：水泥∶粉煤灰∶陶粒∶陶砂∶河砂＝240∶160∶363∶423∶200，水膠比為 0.45，密度等級在1000～1400kg/m3之間，性能良好。

[1] 甘永輝，丁建彤，李昕成，等.輕骨料混凝土在房建工程中的設計與施工[J].施工技術，2005,34(8): 56-58.

[2] 李進輝，李北星，張國志，等.LC50 大流動性高性能輕集料混凝土勻質性影響因素的研究[J].混凝土，2007(7):65-68.

[3] 高育欣，王軍，陳景，等.泵送輕骨料混凝土的配制及應用[J].施工技術，2011,40(3): 95-97.