李翔 王曉龍

(云南建投綠色高性能混凝土股份有限公司，云南 昆明 650000)

中國的高速鐵路正處在快速發(fā)展階段，到2020年末，我國的高鐵運營里程已突破4萬km。人們的出行也越來越傾向于選擇高鐵。高鐵站在建設(shè)過程中也越來越重視舒適性、節(jié)能環(huán)保等性能。陶粒屬于高性能集料，在重量上比普通混凝土輕1/5以上，在耐久性上也較普通混凝土更好，陶粒主要利用工業(yè)廢渣作為原材料，能夠有效減少碎石的消耗，最大建筑耗能減少40%～60%。在環(huán)境保護方面，能夠滿足當(dāng)前建筑及環(huán)境要求。因陶?；炷猎诒?、隔音、抗震等方面的優(yōu)勢，所以無論建筑結(jié)構(gòu)是否承重，都可選用陶?；炷痢Ｌ樟；炷僚c普通混凝土相比具有高強輕質(zhì)、耐火、自保溫性、防潮隔音性、體積穩(wěn)定性和耐久安全性等，在工程應(yīng)用中越來越受到關(guān)注和認(rèn)可；同時陶?；炷吝€可以減輕結(jié)構(gòu)自重、節(jié)約材料用量、資源綜合利用及改善建筑物功能方面有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

然而，陶?；炷翆儆诙嗫捉Y(jié)構(gòu)，陶粒混凝土工作性比普通混凝土差，因其多孔的表面，在拌制時需要更多的水泥來彌補和易性差這一缺點，從而增加了施工成本；且陶粒表觀密度比水小，易浮于混凝土上部，導(dǎo)致混凝土不均勻，使力學(xué)性能下降，在澆筑過程中容易出現(xiàn)分層離析、成型困難、陶粒上浮的現(xiàn)象，進而影響澆筑構(gòu)件的質(zhì)量。由于陶粒具有較大的吸水率，在運輸過程中會持續(xù)吸收混凝土中的水，導(dǎo)致坍落度損失過快，影響施工等問題；陶粒混凝土在泵送過程中，在泵壓作用下，陶粒會繼續(xù)從混凝土中吸水而極易容易導(dǎo)致堵泵，泵損較大還會影響振搗成型等問題。因此，研究陶?；炷恋膽?yīng)用，必須解決以上問題，才能發(fā)揮出陶?；炷恋膬?yōu)勢。

該項目位于云南省某新建高鐵站站房。站房總建筑面積約28350.13m，其中包含地下建筑面積181.45m，地上建筑面積28086.56m。地上兩層，局部兩層夾層，地下局部一層。站房總長214.2m，進深61.5m，總建筑高度33.1m。該項目陶粒混凝土澆筑部位位于二樓候車大廳底部保溫層，設(shè)計混凝土等級為LC7.5，干密度≤1900kg/m，澆筑厚度為130mm，施工方式為泵送，豎直泵送高度為10m，水平最大泵送長度為200m。

1 陶粒混凝土的原材料和試配

由于本工程澆筑的陶?；炷潦┕し绞綖楸盟褪┕ぃ冶盟途嚯x較長，導(dǎo)致該工程泵送工作具有一定的難度，因此要求工程所采用的陶?；炷辆邆漭^好的黏聚性，本工程所采購的陶粒為黏土陶粒，其自身密度較小，所制成的混凝土拌合物極易出現(xiàn)上浮現(xiàn)象，不利于陶粒混凝土的泵送施工。通過科學(xué)的配合比設(shè)計以及大量的試配驗證，保證陶?；炷劣凶銐虻酿ぞ坌砸约鞍裕拍軡M足具體施工的需求。因此本工程采用的細(xì)骨料為中砂程度的機制砂，水泥使用P.O42.5水泥，同時加入粉煤灰、高性能聚羧酸減水劑提升混凝土的工作性能，同時嚴(yán)格控制用水量。

1.1 原材料

1）陶粒：選用易門億順陶粒制品有限公司的黏土陶粒，堆積密度267kg/m，24h吸水率24%，筒壓強度1.9MPa，顆粒級配為5～20mm的連續(xù)級配；2）細(xì)骨料：選用蒙自永進石場機制砂，細(xì)度模數(shù)為2.8，表觀密度為2600kg/m，孔隙率為42%，MB值0.5；3）水泥：選用華新P.O42.5水泥，標(biāo)準(zhǔn)稠度26.4，初凝時間248min，終凝時間318min，比表面積360m，細(xì)度8.0%，28d強度51MPa；4）粉煤灰：選用開遠(yuǎn)美創(chuàng)環(huán)?？萍加邢薰劲蚣壏勖夯?，需水比98%，細(xì)度20.2%，密度2.5g/cm，28d活性70%；5）外加劑：采用云南建投高分子有限公司聚羧酸減水劑，固含10%，1h凈漿適應(yīng)性變化+30mm。

1.2 陶?；炷恋呐浜媳?/h3>

依據(jù)本項目對陶?；炷恋募夹g(shù)要求，干密度為1900kg/m，坍落度180±20mm，表1為LC7.5陶?；炷恋呐浜媳取?/p>

表1 LC7.5陶?；炷恋呐浜媳?/p>

1.3 陶?；炷恋脑嚺?/h3>

在生產(chǎn)前采用上述原材料和配合比進行第一次試配，陶粒在試配前在水中充分浸泡24h，使用前撈出瀝干水分，使陶粒表面處于飽和面干狀態(tài)。試配混凝土的工作性和試塊標(biāo)養(yǎng)強度情況如表2所示。

表2 陶?；炷恋谝淮卧嚺浣Y(jié)果

從表2可以看出，混凝土的初始坍落度在220mm左右，擴展度在540mm左右，能滿足泵送施工的要求，但是1h經(jīng)時損失較大，坍落度只有170mm左右，擴展度只有410mm，無法滿足泵送要求，主要原因除了受環(huán)境溫度影響之外，陶粒在混凝土中會繼續(xù)吸水，導(dǎo)致工作性能損失較大。從表2中可以看出，陶粒混凝土的抗壓強度均能滿足設(shè)計要求，且富裕系數(shù)較高，28d強度富裕系數(shù)高達(dá)246%。主要原因是由于陶粒屬于多孔結(jié)構(gòu)，為了彌補和易性差的問題，增加水泥用量來滿足和易性的要求。

分析第一次試配的結(jié)果，要想解決陶粒混凝土泵送施工的問題，必須提高混凝土的保坍性能，通過對使用的聚羧酸外加劑中聚羧酸超塑化劑、緩凝劑、引氣劑、消泡劑等主要成分進行調(diào)整，配制出高性能聚羧酸外加劑，來解決保坍性能差的問題。通過試驗對比，得到以下外加劑配方，如表3所示，能有效延長混凝土的保坍性能。

表3 外加劑配方

采用上述外加劑配方，在使用配合比和原材料不變的情況下，再次對陶?；炷吝M行試配，得到如下試配結(jié)果。

表4 陶?；炷恋诙卧嚺浣Y(jié)果

從表4中可以看出，采用復(fù)配后的外加劑配方進行試配，明顯提高了陶?；炷恋谋Ｌ阅?，1h坍落度損失在20mm左右，2h坍落度損失在40mm左右，2h后的混凝土仍能滿足泵送施工要求。

主要原因是聚羧酸超塑化劑加入到水泥中，能顯著改善拌合物的流動性，聚羧酸超塑化劑的吸附改變了水泥-水分散體系固液界面的性質(zhì)，使水泥顆粒之間的作用力發(fā)生變化，從而影響水泥-水分散體系的分散性、水化動力學(xué)以及水化產(chǎn)物的形態(tài)。在混凝土中適當(dāng)加入緩凝劑，延長凝結(jié)時間，使混凝土可以在較長的時間內(nèi)保持良好的塑性。在混凝土中適當(dāng)引入細(xì)小而穩(wěn)定的氣泡，可以改善混凝土的工作性，另外引入消泡劑可以降低氣泡的表面張力，使混凝土中的氣泡不能穩(wěn)定存在。

1.4 陶?；炷恋脑嚿a(chǎn)和試泵

在正式生產(chǎn)之前，對陶?；炷吝M行試生產(chǎn)和試泵，對在實際生產(chǎn)過程中可能發(fā)生的問題，進行提前排查解決，以免影響施工。

對陶粒混凝土進行試生產(chǎn)，并對工作性能進行檢測，并結(jié)合當(dāng)天澆筑環(huán)境溫度、澆筑時間段、運輸距離及時間合理調(diào)整混凝土出廠坍落度，生產(chǎn)時對陶?；炷脸鰪S工作性、入泵工作性、出泵工作性進行檢測，檢測結(jié)果如表5所示。

表5 陶?；炷辽a(chǎn)過程中工作性檢測

從表5可以看出，采用復(fù)配后的外加劑進行試生產(chǎn)，陶?；炷猎谶\輸過程中工作性損失較小，工作性的損失主要取決于陶粒混凝土在生產(chǎn)前陶粒是否充分吸水，以及運輸距離的長短和當(dāng)天的氣溫等因素。但經(jīng)過泵送后，陶?；炷恋墓ぷ餍杂忻黠@損失，主要是因為在泵壓作用下，陶粒的多孔疏松結(jié)構(gòu)會再次吸收混凝土中的水分，使工作性損失。因此在生產(chǎn)時一定要嚴(yán)格控制工作性，以入泵時陶粒不上浮為宜，出泵后能正常滿足澆筑施工。

2 陶?；炷恋纳a(chǎn)應(yīng)用措施

2.1 陶粒的進場檢驗和堆放管理

陶粒在進入攪拌站后要對材料的質(zhì)量情況做嚴(yán)格檢查，檢查合格后方可進入料場堆放，檢查時依據(jù)相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)《輕集料及試驗方法》 （GB/T17431-2010），檢驗項目包括堆積密度、吸水率、顆粒級配等指標(biāo)。檢查時發(fā)現(xiàn)任何一個不合格項，嚴(yán)禁材料進場。在料倉中對陶粒單獨堆放，堆放高度不宜超過2m，并應(yīng)防止樹葉、泥土和其他有害物質(zhì)混入，堆場應(yīng)采取能排水的硬質(zhì)地面，并應(yīng)采取遮雨防塵措施。裝載機在上料過程中要嚴(yán)格控制上料數(shù)量，防止在上料過程中灑落，防止陶?；烊肫渌橇现?。嚴(yán)格控制待料倉的上料高度，防止串料，當(dāng)天生產(chǎn)完后，待料倉中陶粒盡量用完。當(dāng)陶?；炷梁推胀ɑ炷两惶嫔a(chǎn)時，每次生產(chǎn)完陶?；炷烈獙嚢铏C進行徹底清洗，清洗完畢后再進行普通混凝土生產(chǎn)，防止陶?；烊肫胀ɑ炷林小?/p>

2.2 陶?；炷辽a(chǎn)拌合前及過程中的控制措施

生產(chǎn)前對陶粒采取直接加水預(yù)濕，并保證預(yù)濕時間在24h以上，在生產(chǎn)前對預(yù)濕的陶粒充分瀝水，并采取表面覆蓋措施?；炷涟柚茣r采用外摻方式保證輕質(zhì)陶粒保質(zhì)保量的加入到攪拌機內(nèi)。由于陶粒質(zhì)量過輕，將陶粒加入待料倉內(nèi)，調(diào)節(jié)倉門大小，來控制陶粒下落速度，防止陶粒灑落。通過斜皮帶運送至攪拌樓，投料時，陶粒應(yīng)和細(xì)集料同時投料，防止陶粒在運送過程中灑落。生產(chǎn)時嚴(yán)格控制攪拌時間，LC7.5混凝土每盤拌合時間不少于60s，主要原因是通過長時間攪拌，讓陶粒在攪拌過程中充分吸水，避免運輸過程中繼續(xù)吸水，導(dǎo)致坍落度損失過大。同時對每天生產(chǎn)的混凝土進行容重試驗，容重合格后方可出廠。運輸車裝料前要求駕駛員排凈罐體內(nèi)雜物及殘留水。計量攪拌嚴(yán)格控制各種原材料在計量誤差范圍以內(nèi)。誤差控制如表6所示。

表6 計量誤差允許偏差

對陶?；炷吝M行坍落度檢測，并結(jié)合當(dāng)天澆筑環(huán)境溫度、澆筑時間段、運輸距離及時間合理調(diào)整混凝土出廠坍落度，生產(chǎn)時對陶粒混凝土出廠工作性、入泵工作性、出泵工作性進行檢測。出廠檢測時，對發(fā)現(xiàn)有陶粒上浮、離析的混凝土禁止出廠，對坍落度較小的混凝土禁止私自加水。

2.3 陶?；炷吝\輸過程控制

1）運輸車輛裝料前必須排空罐體內(nèi)積水，正確擺放等級標(biāo)識，運輸過程罐體轉(zhuǎn)速控制在2～4r/min，保證混凝土的勻質(zhì)性，運輸過程中禁止向混凝土中加水。到達(dá)施工現(xiàn)場，卸料前應(yīng)快檔旋轉(zhuǎn)攪拌罐體不少于20s。必要時可摻入適量外加劑進行調(diào)整，但外加劑的摻量因由試驗確定，由試驗人員準(zhǔn)確計量后摻入調(diào)整。

2）加強現(xiàn)場和攪拌站對車輛的管理和調(diào)度，保證混凝土連續(xù)供應(yīng)，在運輸過程中出現(xiàn)交通管制、堵車、車輛故障等情況時，調(diào)度加強故障車輛、堵車情況的監(jiān)控，同時通知技術(shù)人員確認(rèn)混凝土的工作性，不滿足要求的嚴(yán)禁澆筑。

3）運輸車輛在完成陶?；炷吝\輸任務(wù)后，要對攪拌罐進行徹底清洗，防止罐壁上附著陶粒。

2.4 陶粒混凝土施工工藝控制要求

運輸車輛到達(dá)現(xiàn)場后，由施工方、攪拌站和監(jiān)理方，隨機對混凝土進行抽樣檢測，檢測混凝土的工作性（坍落度、擴展度）、混凝土容重，并按照要求留樣。

1）澆筑：混凝土澆筑應(yīng)滿足整體連續(xù)性的要求，由施工方技術(shù)人員統(tǒng)一指揮布料，澆筑時應(yīng)盡量縮短間隙時間。澆筑前要清除澆筑部位的積水，泵送澆筑前后，嚴(yán)禁將沖洗泵管的水泵入澆筑模板中。陶?；炷寥肽囟葢?yīng)控制在5～35℃范圍內(nèi)。應(yīng)先泵送適量清水以潤濕混凝土泵的料斗、活塞及輸送管的內(nèi)壁等直接與陶粒混凝土接觸的部位，泵送完畢后應(yīng)清除泵內(nèi)積水。泵送陶?；炷燎?，宜先泵送水泥砂漿，對混凝土泵和輸送管道進行潤滑。且潤管的水和砂漿不能泵到模板中。泵送陶?；炷?xí)r應(yīng)先慢后快，逐步加速。陶?；炷涟韬衔飶臄嚢铏C卸出到澆筑入模的時間間隔不宜大于90min，如需延長時間，則應(yīng)采取有效的技術(shù)措施，并通過試驗驗證，如增加外加劑的緩凝成分。拌合物的傾落自由高度不宜超過1.5m，當(dāng)大于1.5m時宜加串筒或斜槽、溜管等輔助工具，避免拌合物離析。

2）振搗：由于骨料的特殊性，采用人工壓實，表面振動成型，以拌合物表面泛漿為宜，且不宜過振。澆筑成型后，宜采用拍板、刮板或振動抹子等工具及時將浮在表層的陶粒壓入混凝土內(nèi)，若顆粒上浮面積較大，可采用平板振動器復(fù)振，使砂漿返上，然后再抹面。

3）收光及養(yǎng)護：混凝土澆筑依據(jù)順序依次進行，并由專人統(tǒng)一指揮，責(zé)任到人，由于骨料的特殊性，采用人工壓實，且不宜過振。振搗以表面水平為準(zhǔn)，不再下降，不再出現(xiàn)氣泡，表面泛出灰漿為準(zhǔn)。應(yīng)注意施工期間氣候變化，為防止夜間混凝土表面溫度下降以及混凝土表面風(fēng)干、水分蒸發(fā)過大，澆筑要尤其注意養(yǎng)護措施。

養(yǎng)護主要是保持混凝土有適宜的溫度和濕度條件。為避免養(yǎng)護水分蒸發(fā)、散失，在混凝土初凝后養(yǎng)護即收面后貼膜灑水養(yǎng)護，適當(dāng)多補充部分水分?？紤]到后期水分蒸發(fā)，導(dǎo)致混凝土表面失水，在養(yǎng)護初期就應(yīng)過量充分澆水進行養(yǎng)護，后期每天適當(dāng)補充水分即可，水溫和混凝土表面溫差不大于15℃，貼膜灑水養(yǎng)護時間至少7d。陶?；炷翗?gòu)件成型后，在強度達(dá)到1.2MPa以前，不得在構(gòu)件上踩踏行走。

2.5 陶粒混凝土質(zhì)量驗收要求

1）混凝土強度等級符合強度設(shè)計要求，28d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護強度不小于設(shè)計強度的115%，實體檢測強度達(dá)到設(shè)計要求。陶粒混凝土干表觀密度檢測結(jié)果的平均值不應(yīng)超過配合比設(shè)計值的±3%；2）振搗收面后混凝土包裹性良好，陶粒顆粒不明顯上浮分層；3）混凝土澆筑后外觀質(zhì)量良好，不發(fā)生開裂等現(xiàn)象。

2.6 陶?；炷临|(zhì)量控制要點

1）陶粒混凝土在生產(chǎn)前，要按照要求對陶粒進行充分潤濕，經(jīng)檢測含水率符合要求后才能用于生產(chǎn)；2）陶粒在進場后單獨堆放，避免將陶粒混入普通混凝土中；3）在生產(chǎn)時盡量單獨使用一條生產(chǎn)線，如果和普通混凝土交替生產(chǎn)時，每次生產(chǎn)完陶粒混凝土后要徹底清洗攪拌機；4）陶?；炷猎诔鰪S時要嚴(yán)格控制坍落度，經(jīng)檢測合格后才能出廠；5）陶粒混凝土在泵送施工前要再次檢測坍落度，并觀察是否有陶粒上浮，經(jīng)檢測合格后才能開始泵送，避免堵管；6）陶?；炷猎谑┕ふ駬v過程中，應(yīng)采取表面振動成型的方式，且應(yīng)避免過振，防止陶粒上?。?）陶?；炷烈訌娛┕ず蟮酿B(yǎng)護措施，保證養(yǎng)護過程中的溫度濕度。

3 結(jié)語

綜上所述，陶?；炷劣捎谄涔橇系奶厥庑?，從原材料驗收、生產(chǎn)過程、施工過程都要嚴(yán)格控制質(zhì)量，采取相應(yīng)的控制措施，才能提高施工效率，保證工程質(zhì)量。