一種輕骨料自密實混凝土的制備方法

王艷，臧軍，馬濤，陳庭

（徐州中聯混凝土有限公司，江蘇 徐州 221100）

一種輕骨料自密實混凝土的制備方法

王艷，臧軍，馬濤，陳庭

（徐州中聯混凝土有限公司，江蘇 徐州 221100）

本試驗降低輕骨料混凝土中砂漿與骨料的密度差，選用粒徑較小、碎石型的陶粒，在合理的范圍內提升混凝土漿體的粘度的方法，配制出各項工作性能均達到自密實標準的混凝土，同時較好地保證了硬化混凝土的力學性能。

輕骨料；自密實；混凝土

0 前言

輕骨料混凝土由于具有良好的保溫隔熱效果且具有較好的力學性能，常被用作建筑物的隔熱保溫材料。由于輕骨料自身的多孔結構，其良好的蓄水性能還可提升混凝土的體積穩定性等一系列耐久性能。但由于輕骨料與漿體存在著較大的密度差，坍落度較大時骨料容易上浮而導致混凝土離析。因此在工程實踐中常使用坍落度較低的輕骨料混凝土，降低了施工的效率，不利于輕骨料混凝土的大規模推廣使用[1-3]。

隨著混凝土配制技術的飛速發展，自密實混凝土由于具有良好的施工性能，可以有效緩解國內當下勞動力不足以及熟練施工人員的缺乏的問題，有著廣闊的應用前景，或將成為未來建筑市場的新寵[4,5]。

將輕骨料混凝土配制成工作性能優異的自密實混凝土存在著較大的技術難點，但其應用前景卻不可估量。我公司技術人員通過調節漿體與骨料的密度差等一系列技術手段，最終配制出工作性能良好的輕骨料自密實混凝土。

1 原材料

（1）水泥：淮海中聯 P·O42.5 水泥，28d 水泥強度為49.9MPa，表觀密度 3010kg/m3；

（2）礦粉：徐州金鑫 S95，表觀密度 2850kg/m3，需水量 98%，比表面積 405m2/kg，28d 活性指數 101%；

（3）粉煤灰：國華Ⅱ級，表觀密度 2450kg/m3，45μm方孔篩篩余 11%，燒失量 1.7%，需水量比 99%；

（4）硅灰：埃肯硅灰，表觀密度 2200kg/m3，比表面積25000m2/kg，SiO2含量 94%，活性指數 102%；

（5）漂珠：凱碩重質漂珠，表觀密度 700kg/m3，粒徑范圍為 100～120μm；

（6）陶砂：堆積密度 630kg/m3，表觀密度 1270kg/m3；

（7）陶粒 1：湖北宜昌碎石型陶粒，粒徑 5～10mm，堆積密度 700kg/m3，表觀密度 1390kg/m3；

（8）陶粒 2：湖北宜昌碎石型陶粒，粒徑 5～20mm，堆積密度 700kg/m3，表觀密度 1390kg/m3；

（9）陶粒 3：山東淄博圓球型陶粒，粒徑 5～10mm，堆積密度 750kg/m3，表觀密度 1410kg/m3；

（10）陶粒 4：山東淄博圓球型陶粒，粒徑 5～20mm，堆積密度 750kg/m3，表觀密度 1410kg/m3；（11）聚羧酸外加劑 1：蘇博特“801”，減水率 25%；（12）聚羧酸外加劑 2：蘇博特“306”，減水率 10%，可調節漿體粘度。

2 試驗方法

借鑒流體力學中的斯托克斯（Stokes）定律

降低混凝土拌合物中骨料從漿體中析出的措施主要有：降低漿體與骨料的密度差、降低骨料粒徑、改變骨料粒形以及提升漿體的粘度。因此配比設計方法參照 JGJ/T 283—2012《自密實混凝土應用技術規程》，同時充分考慮斯托克斯（Stokes）定律的影響，拌合物試驗方法參照 CECS 203:2006《自密實混凝土應用技術規程》測試的項目包括混凝土拌合物的容重、T500、坍落擴展度、V 型漏斗排空時間、U 型箱填充高度差，硬化混凝土測試方法依據 GB /T 50081—2002《普通混凝土力學試驗方法》的有關規定進行，檢測混凝土的7d、28d 抗壓強度。

3 試驗結果及分析

3.1 砂漿與骨料密度差對混凝土性能的影響

為保證混凝土的體積穩定性，設定粗骨料的體積占比為32%，配制混凝土的設定等級為 C30。為了降低膠凝材料體系的密度，輔助性膠凝材料中使用了硅灰并加大了粉煤灰的用量，各膠凝材料的用量為水泥 260kg，粉煤灰 130kg，硅灰 40kg，礦粉 40kg，由此可計算出膠凝體系的平均表觀密度為 2823kg/m3，低于礦粉的表觀密度。由此砂漿體系的密度可由用水量、陶砂以及漂珠的用量調節。為了更好的驗證漿體密度差對混凝土工作性能的影響，選用的陶粒為粒徑在5～20mm 的山東淄博圓球型陶粒，選用的聚羧酸外加劑為蘇博特“801”，具體的試驗方案及試驗后測得混凝土的性能如表 1 所示。

由試驗結果可知，隨著漂珠用量的不斷加大，砂漿的密度逐漸降低，混凝土的抗離析性能不斷提升，當砂漿密度達到 1427kg/m3時，砂漿與骨料的密度差僅為 17kg/m3，混凝土的各項性能指標都達到了 CECS 203:2006《自密實混凝土應用技術規程》中規定的工作性能要求，混凝土的強度也得到了較好的保證。經測試，此時混凝土的容重為 1409kg/m3，達到了 JGJ 51—2002《輕骨料混凝土技術規程》對輕骨料混凝土容重的要求。

表1 調整砂漿密度的試驗方案及混凝土性能檢測結果

3.2 骨料粒徑與粒形對混凝土性能的影響

由于漂珠的價格昂貴，在實際生產中應該盡可能少的使用。因此在驗證骨料粒徑與粒形對混凝土性能的影響時，試驗配比沿用表 1 中序號 3 的方案，配比如表 2 所示，此時選擇漂珠的用量為 60kg/m3，混凝土砂漿的密度為 1498kg/m3（暫不考慮含氣量的影響）。分別使用四種陶粒，測試骨料粒徑與粒形對混凝土性能的影響，結果如表 3 所示。

表2 調整骨料種類時的試驗配比 kg/m3

表3 骨料粒形和粒徑對混凝土性能的影響

從試驗結果的對比可以看出，粒徑較小陶粒的抗離析性能要優于粒徑較大陶粒。碎石型陶粒的抗離析性能要優于圓球形陶粒。當選用粒徑范圍為 5～10mm 的碎石型陶粒時，混凝土的抗離析性能已明顯改善，各項指標已接近或達到CECS 203:2006《自密實混凝土應用技術規程》中規定的工作性能要求，因此在配制輕骨料自密實混凝土時，優先選擇5～10mm 的碎石型陶粒。

3.3 漿體粘度對混凝土性能的影響

蘇博特公司所產的聚羧酸母液“306”具有調節漿體粘度的功能，同時使用“801”和“306”兩種聚羧酸母液，調節兩者比例，“306”在外加劑中的占比分別為 0%、25%、50%、75% 和 100%，改變漿體粘度，測試漿體粘度對混凝土性能的影響，結果如表 4 所示。（試驗配比參照表 2 執行）

由試驗結果可知，增加“306”在外加劑中的比例時，混凝土漿體粘度增大，混凝土的抗離析性能明顯提升。混凝土的各項性能指標都能達到自密實混凝土的要求，力學性能也得到了良好的保證。但當漿體粘度過大時，混凝土的粘度增加，流速變慢，V 漏斗排空時間達不到 CECS 203:2006《自密實混凝土應用技術規程》的要求。因此，“306”在外加劑中適宜的占比為 25%～75%。

此外，改變混凝土的含氣量也是調節輕骨料自密實工作性能的一個重要手段，可同時改變漿體的粘度以及砂漿與骨料的密度差，從而降低混凝土的容重。因此，在此試驗結果的基礎上適當調節含氣量，還可進一步改善混凝土的各項性能。

表4 漿體粘度對混凝土性能的影響

4 結論

（1）砂漿與骨料的密度差對輕骨料自密實混凝土的工作性能影響較大，降低砂漿的密度可以顯著改善骨料在大流動度砂漿中的離析程度。因此在配制砂漿時應盡可能地選用表觀密度較低的原材料。

（2）陶粒的粒形和粒徑對輕骨料自密實混凝土的工作性能有一定的影響，選用粒徑較小、碎石型的陶粒更有利于提高混凝土的自密實性能。

（3）混凝土漿體粘度的增大，也可使輕骨料自密實混凝土的抗離析性能提高，為了保證混凝土具有良好的流動性能，粘度調節需控制在一個合理的范圍之內。

[1] 張華英．陶粒輕質高強混凝土的試驗研究．佛山科學技術學院學報（自然科學版），2009(05): 43-46．

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

[3] 高育欣，葉勇，修曉明．一種機制砂自密實混凝土的制備和工程應用[J]．四川建筑科學研究，2010,36(4): 222-224．

[4] 劉桂鳳，方恩權，劉傳興．早齡期 C40 鋼纖維自密實混凝土強度及彎曲性能研究[J]．四川建筑科學研究，2007,33(4): 59-62．

［通訊地址］徐州市銅山經濟開發區第三工業園盛寶路西首徐州中聯混凝土有限公司（221100）

王艷（1981—），女，工程碩士，工程師，從事商品混凝土的生產和研究工作。