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(shí)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(yàn)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(nèi)提升混凝土漿體的粘度的方法，配制出各項(xiàng)工作性能均達(dá)到自密實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的混凝土，同時(shí)較好地保證了硬化混凝土的力學(xué)性能。

輕骨料；自密實(shí)；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(xué)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(jié)構(gòu)，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(shí)骨料容易上浮而導(dǎo)致混凝土離析。因此在工程實(shí)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(shù)的飛速發(fā)展，自密實(shí)混凝土由于具有良好的施工性能，可以有效緩解國內(nèi)當(dāng)下勞動(dòng)力不足以及熟練施工人員的缺乏的問題，有著廣闊的應(yīng)用前景，或?qū)⒊蔀槲磥斫ㄖ袌龅男聦橻4,5]。

將輕骨料混凝土配制成工作性能優(yōu)異的自密實(shí)混凝土存在著較大的技術(shù)難點(diǎn)，但其應(yīng)用前景卻不可估量。我公司技術(shù)人員通過調(diào)節(jié)漿體與骨料的密度差等一系列技術(shù)手段，最終配制出工作性能良好的輕骨料自密實(shí)混凝土。

1 原材料

（1）水泥：淮海中聯(lián) P·O42.5 水泥，28d 水泥強(qiáng)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(jí)，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(zhì)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(diào)節(jié)漿體粘度。

2 試驗(yàn)方法

借鑒流體力學(xué)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(shè)計(jì)方法參照 JGJ/T 283—2012《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》，同時(shí)充分考慮斯托克斯（Stokes）定律的影響，拌合物試驗(yàn)方法參照 CECS 203:2006《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》測試的項(xiàng)目包括混凝土拌合物的容重、T500、坍落擴(kuò)展度、V 型漏斗排空時(shí)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(xué)試驗(yàn)方法》的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，檢測混凝土的7d、28d 抗壓強(qiáng)度。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 砂漿與骨料密度差對(duì)混凝土性能的影響

為保證混凝土的體積穩(wěn)定性，設(shè)定粗骨料的體積占比為32%，配制混凝土的設(shè)定等級(jí)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(jì)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(diào)節(jié)。為了更好的驗(yàn)證漿體密度差對(duì)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(yàn)方案及試驗(yàn)后測得混凝土的性能如表 1 所示。

由試驗(yàn)結(jié)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(dāng)砂漿密度達(dá)到 1427kg/m3時(shí)，砂漿與骨料的密度差僅為 17kg/m3，混凝土的各項(xiàng)性能指標(biāo)都達(dá)到了 CECS 203:2006《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定的工作性能要求，混凝土的強(qiáng)度也得到了較好的保證。經(jīng)測試，此時(shí)混凝土的容重為 1409kg/m3，達(dá)到了 JGJ 51—2002《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》對(duì)輕骨料混凝土容重的要求。

表1 調(diào)整砂漿密度的試驗(yàn)方案及混凝土性能檢測結(jié)果

3.2 骨料粒徑與粒形對(duì)混凝土性能的影響

由于漂珠的價(jià)格昂貴，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)該盡可能少的使用。因此在驗(yàn)證骨料粒徑與粒形對(duì)混凝土性能的影響時(shí)，試驗(yàn)配比沿用表 1 中序號(hào) 3 的方案，配比如表 2 所示，此時(shí)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(duì)混凝土性能的影響，結(jié)果如表 3 所示。

表2 調(diào)整骨料種類時(shí)的試驗(yàn)配比 kg/m3

表3 骨料粒形和粒徑對(duì)混凝土性能的影響

從試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)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(dāng)選用粒徑范圍為 5～10mm 的碎石型陶粒時(shí)，混凝土的抗離析性能已明顯改善，各項(xiàng)指標(biāo)已接近或達(dá)到CECS 203:2006《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)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(shí)混凝土?xí)r，優(yōu)先選擇5～10mm 的碎石型陶粒。

3.3 漿體粘度對(duì)混凝土性能的影響

蘇博特公司所產(chǎn)的聚羧酸母液“306”具有調(diào)節(jié)漿體粘度的功能，同時(shí)使用“801”和“306”兩種聚羧酸母液，調(diào)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(duì)混凝土性能的影響，結(jié)果如表 4 所示。（試驗(yàn)配比參照表 2 執(zhí)行）

由試驗(yàn)結(jié)果可知，增加“306”在外加劑中的比例時(shí)，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(xiàng)性能指標(biāo)都能達(dá)到自密實(shí)混凝土的要求，力學(xué)性能也得到了良好的保證。但當(dāng)漿體粘度過大時(shí)，混凝土的粘度增加，流速變慢，V 漏斗排空時(shí)間達(dá)不到 CECS 203:2006《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)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(diào)節(jié)輕骨料自密實(shí)工作性能的一個(gè)重要手段，可同時(shí)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(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上適當(dāng)調(diào)節(jié)含氣量，還可進(jìn)一步改善混凝土的各項(xiàng)性能。

表4 漿體粘度對(duì)混凝土性能的影響

4 結(jié)論

（1）砂漿與骨料的密度差對(duì)輕骨料自密實(shí)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(dòng)度砂漿中的離析程度。因此在配制砂漿時(shí)應(yīng)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(duì)輕骨料自密實(shí)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(shí)性能。

（3）混凝土漿體粘度的增大，也可使輕骨料自密實(shí)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(dòng)性能，粘度調(diào)節(jié)需控制在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)。

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

[2] 陳兵，潘洪源．礦物摻合料對(duì)輕質(zhì)高強(qiáng)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(jī)制砂自密實(shí)混凝土的制備和工程應(yīng)用[J]．四川建筑科學(xué)研究，2010,36(4): 222-224．

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

［通訊地址］徐州市銅山經(jīng)濟(jì)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(chǎn)和研究工作。