LC10泵送輕骨料混凝土的制備研究

劉晟，管衛(wèi)東，謝華蘭

（常州金建混凝土有限公司，江蘇　常州　213144）

LC10泵送輕骨料混凝土的制備研究

劉晟，管衛(wèi)東，謝華蘭

（常州金建混凝土有限公司，江蘇常州213144）

本文應(yīng)用表觀密度較低的陶砂粒度及粒徑較小的濟(jì)寧陶粒，輔以黃原膠和引氣劑來提升混凝土的抗離析性能。通過相關(guān)技術(shù)參數(shù)的調(diào)整，可配制出坍落度為 210mm、28d 抗壓強度為 13.9MPa、表觀密度為 1150kg/m3、施工性能良好的 LC10 輕骨料混凝土。

泵送輕骨料混凝土；陶粒；表觀密度

0　前言

目前國內(nèi)外陶?；炷恋膽?yīng)用已經(jīng)非常廣泛。資料顯示，20 世紀(jì) 90 年代美國的陶粒年產(chǎn)量就達(dá)到 2300 萬立方，而丹麥、芬蘭、挪威、瑞典、英國、法國、葡萄牙、奧地利、瑞士等國年產(chǎn)量約 1800 萬立方。我國于 60 年代起開始研制人造陶粒，陶粒產(chǎn)品主要有頁巖陶粒、粉煤灰陶粒和粘土陶粒等。據(jù)不完全統(tǒng)計 2000 年我國陶粒的產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到46 萬方。目前，我國陶粒產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成一定規(guī)模，陶粒混凝土砌塊占70% 左右；陶粒硅板材（空心隔墻板、復(fù)合保溫墻板、屋面板、樓板等）占 15% 左右；現(xiàn)澆陶粒高強混凝土（高層框架建筑、橋梁工程等）約占 2%～3%；其他方面的應(yīng)用（耐火隔熱制品吸聲磚、園林和花卉、化工用品等）約占 12%～13%。在大量科研的基礎(chǔ)上基本建立了標(biāo)準(zhǔn)化體系[1-3]。

目前，國內(nèi)外對陶?；炷恋膽?yīng)用已經(jīng)非常廣泛，如作為保溫層、保溫結(jié)構(gòu)層、結(jié)構(gòu)承重層等。保溫層和保溫結(jié)構(gòu)層所用陶?；炷?，對混凝土的抗壓強度要求不高，而重點關(guān)注混凝土的表觀密度和保溫性能，因此，制備泵送低強度等級的陶粒混凝土具有廣泛的應(yīng)用效益，可以極大地提高施工效率和保證施工質(zhì)量。

1　試驗

1.1試驗原料

（1）水泥：安徽宣城海螺 P·O42.5 水泥，28d 水泥強度為 48. 9MPa。

（2）粉煤灰：江蘇諫壁電廠 Ⅱ 級粉煤灰，45μm 方孔篩篩余 14%，燒失量 1.6%，需水量比 98%。

（3）細(xì)骨料 1：河砂，細(xì)度模數(shù)為 2.7，堆積密度為1670 kg/m3，表觀密度 2630 kg/m3。

（4）細(xì)骨料 2：陶砂，細(xì)度模數(shù)為 2.8，堆積密度為630kg/m3，表觀密度 1390kg/m3。

（5）粗骨料 1：江蘇鎮(zhèn)江生產(chǎn)的粘土陶粒，密度等級400，粒徑范圍 5～15mm，堆積密度 410kg/m3，表觀密度870kg/m3，筒壓強度 2.5MPa。陶粒外觀見圖 1。

（6）粗骨料 2：山東濟(jì)寧生產(chǎn)的粘土陶粒，密度等級400，粒徑范圍 5～10mm，堆積密度為 450kg/m3，表觀密度920kg/m3，筒壓強度 2.7MPa。陶粒外觀見圖 2。

（6）外加劑：減水劑采用 PCA 高效泵送劑，減水率25%。

（7）引氣劑：蘇博特產(chǎn)聚羧酸型引氣劑。

（8）黃原膠：由保定輝勝科技生產(chǎn)，分子量約 100 萬。

圖1　鎮(zhèn)江陶粒（5～15mm）

圖2　濟(jì)寧陶粒（5～10mm，顆粒更圓整）

1.2試驗方法

本文通過調(diào)整粗細(xì)骨料的種類和比例，結(jié)合使用引氣劑及黃原膠等技術(shù)手段，調(diào)整混凝土的工作性能，使之能達(dá)到泵送混凝土的技術(shù)指標(biāo)要求。測試方法依據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)：JGJ 51—2002《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》，GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》，GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》。

2　試驗結(jié)果與討論

2.1河砂和陶砂的比例對混凝土性能的影響

設(shè)定膠凝材料總量為 240kg，水泥和粉煤灰的比例為5:1，體積砂率為 48%，粗骨料選用堆積密度更低的鎮(zhèn)江陶粒，調(diào)整河砂和陶砂的比例及混凝土的用水量，觀察混凝土的工作性能，確定混凝土不發(fā)生明顯離析時的臨界坍落度。

不同河砂和陶砂比例配制混凝土，其性能測試結(jié)果見表1。

表1　不同河砂和陶砂比例的混凝土性能測試結(jié)果　　　　　　　　　　　　　　kg/m3

由表 1 結(jié)果可知，隨著陶砂在細(xì)骨料中的比例不斷增加，混凝土發(fā)生明顯離析時的臨界坍落度隨之提高，由于河砂的密度較大，導(dǎo)致整個砂漿體系的密度增加，使用河砂加大了粗骨料和砂漿體系的密度差，使得混凝土更容易發(fā)生離析。由此可推斷，若使用表觀密度更低的陶砂，可進(jìn)一步提高混凝土發(fā)生離析時的臨界坍落度。但由于河砂的本征強度高于陶砂，一定用量河砂的存在，可明顯提高混凝土的抗壓強度。由于配制的混凝土對強度要求較低，即使全部使用陶砂也能滿足力學(xué)性能要求，因此，在以下的試驗中細(xì)骨料將全部使用陶砂。

2.2陶粒種類對混凝土性能的影響

選用兩種表觀密度和粒形接近，但粒徑存在一定差異的粗骨料配制混凝土，調(diào)整兩種骨料的比例，觀察混凝土的工作性能，確定混凝土不發(fā)生明顯離析時的臨界坍落度。不同粒徑陶粒混凝土性能測試結(jié)果見表 2。

表2　兩種陶粒比例混凝土的性能測試　　　　　　　　　　　　　　kg/m3

從表 2 結(jié)果來看，隨著濟(jì)寧陶粒用量的增加，混凝土發(fā)生離析的臨界坍落度和 28d 抗壓強度都有一定程度的提高，說明應(yīng)用粒度較小的骨料可以提升混凝土的抗離析性能和力學(xué)性能。為此，在以下的試驗中粗骨料將全部用濟(jì)寧陶粒。

2.3黃原膠用量對混凝土性能的影響

在混凝土中應(yīng)用纖維素醚等增稠劑可增加混凝土的黏聚性，增加漿體的粘滯阻力，提升混凝土的抗離析性能。在此次試驗中，選用黃原膠作為增稠劑，考察黃原膠用量對混凝土抗離析性能和力學(xué)性能的影響。試驗結(jié)果見表 3。

表3　黃原膠用量對混凝土性能的影響　　　　　　　　　　　　　　kg/m3

從表 3 結(jié)果來看，隨著黃原膠用量的增加，混凝土發(fā)生離析的臨界坍落度有明顯的增加，說明黃原膠對混凝土的抗離析性能有較大的改善，但黃原膠的應(yīng)用對混凝土的力學(xué)性能存在一定的削弱作用，為保證混凝土有足夠的抗壓強度，選定黃原膠的用量為 0.72kg/m3（即混凝土容重的萬分之六）。

2.4引氣劑用量對混凝土性能的影響

引氣劑在混凝土中的應(yīng)用可以提升混凝土的耐久性，同時提高混凝土的流動性和抗離析性能。在此次試驗中，選用蘇博特公司生產(chǎn)的聚羧酸型引氣劑，考察其用量對混凝土抗離析性能和力學(xué)性能的影響。試驗結(jié)果見表 4。

從表 4 結(jié)果來看，隨著引氣劑用量的增加，混凝土發(fā)生離析的臨界坍落度有所增加，說明黃原膠對混凝土的抗離析性能有較大的改善，適量的引氣劑對混凝土的抗壓強度具有提升作用。

由以上試驗確定編號為 C3 的配比為最終的施工配比，經(jīng)檢測其容重為 1150 kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為 0.078W/(m·k)。經(jīng)施工驗證，混凝土的工作性能良好，力學(xué)性能亦能滿足要求。

表4　引氣劑用量對混凝土性能的影響

圖 3 和圖 4 為 LC10 陶?；炷脸鰴C狀態(tài)和終凝收光后的狀態(tài)照片。

圖3　LC10 陶粒混凝土拌合物出機狀態(tài)

圖4　LC10 陶?；炷两K凝收光后狀態(tài)

3　結(jié)論

（1）應(yīng)用表觀密度較低的陶砂，可以提高混凝土的抗離析性能，但由于河砂的本征強度高于陶砂，適量河砂的存在，可明顯提高混凝土的抗壓強度。應(yīng)用粒度較小的粗骨料可以提升混凝土的抗離析性能和力學(xué)性能。

（2）黃原膠和引氣劑都可顯著改善混凝土的抗離析性能，過量使用則會導(dǎo)致混凝土力學(xué)性能劣化。

（3）通過以上技術(shù)參數(shù)的調(diào)整，可配制出坍落度為210mm、28d 抗壓強度為 13.9MPa，施工性能良好的 LC10 輕骨料混凝土。

[1] 張華英．陶粒輕質(zhì)高強混凝土的試驗研究[J]．佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版）．2009(05): 43-46．

[2] 陳兵，潘洪源．礦物摻合料對輕質(zhì)高強混凝土性能的影響[J]．混凝土．2005(11): 53-56．

[3] 李明利．陶粒砂輕混凝土的制備及性能[J]．混凝土與水泥制品，2011(06): 52-55．

［通訊地址］江蘇省常州市武進(jìn)區(qū)鄒區(qū)鎮(zhèn)鄒區(qū)村河底下組（213144）

劉晟（1989—），男，助理工程師,從事水泥基建筑材料的生產(chǎn)與研究。