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(lián)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(lián)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(wěn)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(guī)模推廣使用[1-3]。

隨著混凝土配制技術的飛速發(fā)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(yōu)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(jié)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(lián) 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(shù) 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：?？瞎杌遥碛^密度 2200kg/m3，比表面積25000m2/kg，SiO2含量 94%，活性指數(shù) 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(jié)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(guī)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(guī)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(jù) GB /T 50081—2002《普通混凝土力學試驗方法》的有關規(guī)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(wěn)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(jié)。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(guī)程》中規(guī)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(guī)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(yōu)于粒徑較大陶粒。碎石型陶粒的抗離析性能要優(yōu)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(guī)程》中規(guī)定的工作性能要求，因此在配制輕骨料自密實混凝土時，優(yōu)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(jié)漿體粘度的功能，同時使用“801”和“306”兩種聚羧酸母液，調節(jié)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(zhí)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(guī)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(jié)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(jié)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(jié)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(fā)區(qū)第三工業(yè)園盛寶路西首徐州中聯(lián)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。