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      陶粒最大粒徑和顆粒級配對低強泵送陶?;炷恋挠绊?/h1>
      2015-03-23 01:13:34王春芳王濤屈磊唐德波
      江蘇建材 2015年4期
      關(guān)鍵詞:陶粒泵送用水量

      王春芳,王濤,屈磊,唐德波

      (江蘇城科建設(shè)發(fā)展有限公司, 江蘇 鎮(zhèn)江 212004)

      0 引言

      陶?;炷潦怯赡z凝材料和輕骨料配制而成,具有密度小、保溫隔熱、耐火性好、抗震性好、吸水率低、抗凍性好、抗?jié)B性好、抗堿集料反應(yīng)能力強及適應(yīng)性能高等優(yōu)點。 用作輕骨料的陶粒是以粘土、泥巖、煤矸石、粉煤灰等為主要原料,經(jīng)加工廠粉碎成?;蚍勰コ汕?,再燒脹而成的人造骨料,密度小于水,為510~600 kg/m3,它是一種具有緊硬外殼,表面有一層隔水保氣的釉層,內(nèi)部具有封閉微孔結(jié)構(gòu)的多孔陶質(zhì)粒狀物,具有體輕、強度高、隔音、保溫、耐火、耐化學(xué)侵蝕、抗凍優(yōu)良性能。 陶粒表觀密度小、總表面積大、易于吸水等特點決定了陶粒混凝土拌合物的流動范圍比較窄,因為流動度過大則輕骨料上浮、離析,流動度過小則振搗困難。 流動度主要決定因素為用水量,與普通混凝土不同,陶?;炷恋挠盟糠譃楦郊佑盟亢蛢粲盟績刹糠?,其中附加用水量為陶粒1 h吸水量。

      影響陶?;炷翉姸鹊囊蛩赜泻芏?, 如陶粒強度、水灰比及砂率等,陶粒本身的強度不高,陶粒用量大則陶?;炷翉姸葥p失大, 其表觀密度越小;適當(dāng)增加水泥用量會提高混凝土強度;適宜的砂率也能保證陶粒混凝土的和易性、 可泵性、流動性和干容重等。本文就輕骨料的最大粒徑和顆粒級配對低強的泵送陶?;炷吝M行了研究和分析。

      1 原材料的選用

      原材料選用的原則為就近擇優(yōu)。

      水泥:鎮(zhèn)江鶴林水泥廠生產(chǎn),符合《通用硅酸鹽水泥》(GB 175-2007)P·O 42.5級水泥標(biāo)準(zhǔn);粉煤灰:鎮(zhèn)江諫壁電廠生產(chǎn),符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T 1596-2005)I級灰標(biāo)準(zhǔn);外加劑:江蘇博特新材料有限公司生產(chǎn)的JM-10(緩凝、泵送)混凝土高效減水劑,減水率18.1%;普通砂為鄱陽湖中砂,堆積密度在1 260 kg/m3,細度模數(shù)為2.4,含水率為3.2%,含泥量為0.3%,級配區(qū)屬于II區(qū);陶砂:江蘇建華陶粒有限公司生產(chǎn), 堆積密度在400 kg/m3,細度模數(shù)為3.4,1 h吸水率為12%, 含泥量為0.3%,級配區(qū)屬于Ⅰ區(qū),筒壓強度為2.1 MPa;陶粒:江蘇建華陶粒有限公司生產(chǎn)的輕質(zhì)骨料,碎石型陶粒的堆積密度為460 kg/m3,筒壓強度為3.0 MPa,1 h吸水率為9%;圓型陶粒的堆積密度根據(jù)級配的不同,范圍在360~420 kg/m3之間,筒壓強度為2.5 MPa,1 h吸水率為10%。

      2 試驗配合比設(shè)計

      陶?;炷恋呐浜媳仍O(shè)計主要應(yīng)滿足抗壓強度、密度和坍落度的要求,以節(jié)約膠凝材料為原則,必要時還需要符合混凝土性能(如彈性模量、導(dǎo)熱系數(shù)和線性收縮率)的特殊要求,考慮《輕集料混凝土技術(shù)規(guī)程》(JGJ 51-2002) 標(biāo)準(zhǔn)中水泥強度等級和用量、砂率、水灰比為重要的設(shè)計參數(shù)。

      輕骨料混凝土配合比設(shè)計有絕對體積法和松散體積法,輕骨料混凝土分為砂輕混凝土、次輕混凝土和全輕混凝土3種。 本項目主要采用砂輕陶粒混凝土松散體積計算,是指普通砂或部分陶砂作細骨料配制而成的輕骨料混凝土。

      根據(jù)《輕集料混凝土技術(shù)規(guī)程》(JGJ 51-2002)標(biāo)準(zhǔn), 陶?;炷恋脑嚺浒磃cu,e≥fcu,k+1.645σ確定,本實驗設(shè)計的是LC20輕骨料混凝土,σ取5.0;根據(jù)陶粒混凝土強度等級和陶粒的密度等級,適合水泥用量,標(biāo)準(zhǔn)中提及關(guān)于水泥的標(biāo)準(zhǔn),為P·O 32.5級水泥, 本研究采用P·O 42.5級水泥是基于對低強陶?;炷量?cè)葜氐目紤];試驗對象為低強泵送陶?;炷?,因此擴展度控制在400~550 mm,坍落度在150~200 mm,凈用水量控制在220~230 kg/m3;選取松散體積砂率后,確定粗細骨料的總體積。

      陶?;炷涟韬衔镆追謱印㈦x析,本實驗基于大量的試配及檢驗, 綜合分析LC20陶粒混凝土拌合物的分層度、坍落度、擴展度、流動性后確定陶砂的替代率為9%,砂率為43%,碎石型陶粒的摻量為10%,粉煤灰替代率為15%,總水灰比為0.52,具體配合比如表1所示。

      試驗所用圓型陶粒滿足《輕集料及其試驗方法第1部分:輕集料》(GB/T 17431.1-2010)和《輕集料及其試驗方法 第2部分: 輕集料試驗方法》(GB/T 17431.1-2010) 對粗細混合輕集料的要求,2.36 mm篩上累計篩余為58%~62%, 篩除2.36 mm以下顆粒后,2.36 mm篩上的顆粒級配滿足公稱粒徑5~10 mm的顆粒級配的要求,其最大粒徑和其作為粗骨料制作的混凝土編號如表2所示。

      表1 LC20 的配合比

      表2 用于制作LC20 混凝土使用的陶粒的最大粒徑

      3 LC20陶?;炷列阅芊治?/h2>

      按照《普通混凝土拌和物性能試驗方法》(GB/T 50080-2002)、《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法》(GB/T 50081-2002) 和《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》(JGJ 51-2002)的要求進行陶粒混凝土拌合物性能檢驗和試塊力學(xué)性能檢驗。

      3.1 陶粒最大粒徑對陶粒混凝土工作性能的影響

      由于陶粒密度小,很容易上浮,使得上層拌合物中陶粒較多, 而下層拌合物中陶粒含量相對較少。 本實驗參考丁建彤、丁慶軍等提出的分層度的概念,即用振搗后上下層拌合物中陶粒質(zhì)量的差異來表示陶粒在振搗過程中的運動情況, 分層度越低,表示拌合物的勻質(zhì)性越好,說明拌合物的抗分層、抗離析性能越好。 試驗時采用的分層度試驗設(shè)備為高度100 mm×3的鋼模, 將混凝土拌合物裝入后振搗,分別取出上、下層拌合物,先裝入3 L的圓柱體鋼筒內(nèi)測出質(zhì)量,從而求出拌合物的濕表觀密度,然后再裝入篩孔尺寸為4.75 mm的鋼篩,用水沖刷干凈,挑出拌合物中的陶粒,烘干后分別測量上、下層拌合物中陶粒的質(zhì)量。

      拌合物密度分層度=2×(ρu-ρl)/(ρu+ρl)×100%式中:ρu、ρl分別為上、下層拌合物濕表觀密度,kg/m3。

      粗 集 料 質(zhì) 量 分 層 度=2×(gu-gl)/(gu+gl)×100%式中:gu、gl分別為上、 下層拌合物內(nèi)粒徑大于5 mm烘干后的陶粒質(zhì)量,kg。

      從圖1、圖2中可以看出,隨著陶粒最大粒徑的增大,陶?;炷撂涠葴p小、擴展度減小、分層度則呈增大的趨勢,而且陶?;炷涟韬衔锏暮鸵仔砸搽S之變化,陶粒最大粒徑不小于10 mm且不大于20 mm時比較好。 分析原因為:陶粒最大粒徑小于10 mm時,陶粒小,膠凝材料對其的包裹力相對較大,使得拌合物的分層度相對較小,且此時小粒徑的陶粒所占比重大,使拌合物相對比較均勻,但陶粒粒徑小則骨料總體比表面積變大,消耗的膠凝材料變多;陶粒最大粒徑大于10 mm時,隨著其最大粒徑的增大,分層度逐漸變大,主要是小密度的陶粒外層光滑的釉層所致,在陶粒太大時會出現(xiàn)包裹性差的情況;在陶粒最大粒徑為10 mm時拌合物分層度出現(xiàn)最低值,因為此時小粒徑的陶粒比重相對較大,與中等粒徑的陶?;旌?,顆粒級配方面滿足分層度降低的條件,但是此時的分層度與陶粒最大粒徑為16 mm和20 mm時分層度相差不足1%,在整體考慮時可相對忽視此差異。

      圖1 陶粒最大粒徑對陶?;炷撂涠群蛿U展度的影響

      圖2 陶粒最大粒徑對陶粒混凝土分層度的影響

      3.2 陶粒最大粒徑對陶?;炷亮W(xué)性能的影響

      從圖3、圖4可以看出,隨著陶粒最大粒徑的增大,陶?;炷?8 d強度呈先增大后降低的趨勢,在最大粒徑16 mm時的強度最高。 造成這種結(jié)果的原因為:陶粒粒徑越大,其內(nèi)部缺陷的幾率就高,陶粒粒徑越小,則骨料整體比表面積就大,空隙率就大,用于包裹和潤濕其的膠凝材料就要多,要達到良好的流動度就要消耗更多的膠凝材料,這就在用水量上有高要求。 但是因為陶粒比水輕上浮,陶粒與水泥砂漿很容易分離造成堵管,所以要應(yīng)盡量減少混凝土的用水量,盡量選用合理的混凝土坍落度。 另外,對顆粒級配優(yōu)劣的評價主要有3種通用的理論:①最大密度理論,即孔隙率最小、密度最大;②表面積理論,其認為骨料表面積越小,用來包裹其表面的水泥漿用量越少;③粒子干涉理論,即上一級骨料的間距恰好等于下一級骨料的粒徑,下一級骨料填充期間卻不會干涉上一級。 通過對實驗結(jié)果的分析, 我們可以認為在最大粒徑16 mm時的顆粒級配相對較優(yōu),此時的陶?;炷量紫堵首畹停鳛楣橇系奶樟Π涞哪z凝材料需求量在合適的范圍內(nèi),不同粒徑的陶粒相互填充而干涉最少。

      圖3 陶粒最大粒徑對陶?;炷?8 d 強度的影響

      圖4 陶粒最大粒徑不同時陶粒砼的狀態(tài)示意圖

      4 結(jié)論

      綜上所述,陶粒最大粒徑和顆粒級配對低強泵送陶?;炷恋挠绊懯潜容^大的。就本實驗所研究的LC20泵送陶粒混凝土而言, 選用的圓型陶粒的最大粒徑為16 mm時, 可以很好地解決強度與密度、強度與擴展度之間的關(guān)系,其拌合物和易性最好,施工性能最好,強度滿足fcu,e≥fcu,k+1.645δ。

      [1]胡曙光, 王發(fā)洲. 輕集料混凝土[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2006.

      [2] 丁建彤, 郭玉順, 木村熏. 結(jié)構(gòu)輕集料混凝土的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].混凝土, 2000, 134(9): 23-26.

      [3]丁建彤, 李渝軍. 泵送高強輕骨料混凝土的抗離析性能試驗研究[J]. 混凝土, 2005, (3): 42-45.

      [4]丁慶軍, 張勇, 王發(fā)洲,等. 高強輕集料混凝土分層離析控制技術(shù)的研究[J]. 武漢大學(xué)學(xué)報, 2002,35(3): 59-62.

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