超輕憎水陶粒混凝土配制與應用

汪學強 上官子昌 祝賀新

(大連海洋大學，遼寧 大連 116023)

0 引言

我國超輕混凝土發展在20世紀50年代以前幾乎是一無所有，但隨著超輕混凝土特殊的保溫隔熱等性能，超輕混凝土技術逐漸得到重視，至90年代末超輕混凝土技術水平大大提升[1]。

本論文研究的背景是利用超輕混凝土技術制作一種半潛式消浪結構，因此此種超輕混凝土單方體積質量必須不超過1 000 kg/m3，達到一定強度且具有良好的憎水性。普通傳統的消浪結構使用材料五花八門，半潛式的消浪結構由于要能夠浮于水，故而很少使用混凝土。但是混凝土運用廣泛，取材方便，因此本論文探討的是一種超輕憎水型陶粒混凝土，將這種混凝土運用到半潛式消浪結構中，不僅可以使半潛式消浪結構取材方便快捷而易于工程運用，而且制作材料多為廢棄材料，故而能夠廢物利用，保護環境。

眾所周知，900 kg/m3以下的超輕混凝土多采用陶粒、蛭石等集料配置，并且這種混凝土多為全輕多孔混凝土，其強度等級都在CL5 MPa以下[2]。相對而言，混凝土強度是比較容易滿足的，關鍵是盡可能降低混凝土的體積質量[3]。

因此，本論文采用陶粒作為輕骨料，加入特殊的外加劑以達到消浪結構工程的實際需要。

1 試驗原材料

1)水泥：普通硅酸鹽水泥P.O32.5級。

2)粉煤灰：一級粉煤灰。

3)珍珠巖：密度在80 kg/m3～100 kg/m3，松脂光澤，無毒無味。

4)憎水劑：SJM-1 500。

5)減水劑：萘系減水劑FDN-C。

6)發泡劑：主要成分松香酸鈉。

7)陶粒：特輕容重陶粒(容重<200 kg/m3)，平均直徑20 mm，由廢棄黏土或工業廢料燒制而成。

2 試驗

由于試驗條件有限，無法選擇物理發泡的方法進行混凝土發泡，因此采用化學發泡的方式進行發泡。模型尺寸是10 cm×10 cm×5 cm的六面圖，中間有直徑為5 cm的圓孔，見圖1。

經過前期摸索試驗發現：水泥的摻量控制著模型強度，粉煤灰的摻量控制著模型致密性和強度，減水劑的加入可以有效減少水的摻量，珍珠巖和陶粒的摻量決定模型容重和是否能成型，發泡劑的摻量影響不大。通過試驗，發現水泥與粉煤灰的摻量多少控制著模型是否塌模或下沉，經過不斷調整水泥粉煤灰的摻量，找到了一個合適的范圍能夠滿足本次模型試驗需要。因此做了以下三種試驗對比，見表1。

表1 試驗對比 g

最終結果顯示，序列2可以完美符合本次模型制作需要，能夠完好浮于水面并且拆模不會出現塌模現象，實際運用中主要關注的是水泥與粉煤灰的用量，這兩者的用量是模型制作是否滿足此次工程實際的關鍵，用量在400 g～450 g之間皆可，400 g是塌模的零界點，450 g則是在水中下沉的零界點，介于兩者之間的425 g是比較合適的水泥用量，也是本論文實際的配比，如果對強度要求高的話，可以增加水泥用量，但最好不要超過450 g這個界限。模型完成后在實驗水槽中的效果見圖2(四個模型通過扎帶連在一起)。

3 生產和澆筑

生產和澆筑的過程中需要注意的事項：

1)振搗時間要注意控制，振搗久了陶粒會向上浮起，露出表面。

2)拆模時間比普通混凝土試件拆模時間要長，控制在2 d左右。

3)模具最好選用可拆卸的，不容易破壞模型的完整度，選用打氣拆模的模具容易出現缺邊少角。

4)其他過程嚴格按照混凝土生產澆筑規范進行。

4 結語

1)水泥的用量直接控制著模型強度和容重，因此水泥用量要精準控制。

2)粉煤灰對模型致密性影響很大，不摻加粉煤灰的模型表面孔隙較多，在入水之后會大量吸水，不能滿足模型的實際需要，因此粉煤灰盡量與水泥用量相等。

3)憎水劑的摻入可以使模型表面微小孔隙得到密封，有效達到憎水的要求，是模型具備憎水性必不可少的添加劑，養護期間憎水劑會在模型表面析出結晶。

4)減水劑能夠有效降低模型用水量，使得模型容重降低，是必不可少的外加劑之一。

5)珍珠巖是本論文討論的超輕憎水混凝土用量最多的細骨料，有效保證了模型的容重，但是摻入過多會使模型塌模。

6)發泡劑對模型影響不大，可能由于此次模型體積較小，化學發泡起不到良好效果的緣故，但實際運用中建議摻入并在有條件的情況下使用物理發泡方法。

7)陶粒作為模型的粗骨料，在發泡劑作用不大的情況下，是最重要的減少模型容重的材料，直接決定了模型是否能夠浮于水，因此陶粒種類選擇至關重要，盡量選擇容重小于200 kg/m3的特輕陶粒。

[1] 薛 羲.輕骨料混凝土技術的發展與展望[N].中國建材報,2004-11-09(B03).

[2] 馮乃謙.實用混凝土大全[M].北京：科學出版社,2001：720.

[3] 李彥昌,楊榮俊,張春林,等.超輕陶粒混凝土的配制與應用[J].市政技術,2004(2):126-128.