輕骨料混凝土的配制研究★

馮永存 陳明路 宮汝元

(1.北京建筑大學工程結構與新材料北京高校工程研究中心，北京 100044； 2.北京金隅混凝土有限公司，北京 100094)

輕骨料混凝土的配制研究★

馮永存1陳明路1宮汝元2

(1.北京建筑大學工程結構與新材料北京高校工程研究中心，北京 100044； 2.北京金隅混凝土有限公司，北京 100094)

通過對LC30輕骨料混凝土進行骨料預濕，選擇攪拌工藝和復合摻合料，添加增粘劑等方法，探尋輕骨料混凝土的配制思路，試驗發現，添加增粘劑并經預濕處理的全輕骨料混凝土，在能夠滿足強度等級要求和工作性的前提下，密度可降至1 650 kg/m3。

輕骨料混凝土，復合摻合料，增粘劑

0 引言

隨著現代技術的發展和混凝土技術的進步，超高層及大跨建筑不斷的出現，人們對于混凝土的要求也越來越高，由于普通混凝土的自重大，對于結構設計帶來一定的浪費，輕質混凝土的出現，可以大大降低建筑自重，進而節約成本、節省資源。當前美國、日本等國已實現了輕骨料混凝土的大量應用，我國也在大力推進輕骨料混凝土研究，未來必將得到廣泛應用。輕骨料混凝土是一種多功能材料，相同條件下可減少混凝土自重20%～40%，利用輕質高強混凝土的建筑物可以取得良好的經濟效益[1，2]。但是在輕質混凝土中由于輕骨料的表觀密度小于漿體的密度，使得混凝土在攪拌震動以后容易出現骨料上浮現象，造成混凝土分層離析[3]。輕骨料混凝土分層離析的程度和混凝土的粘性、骨料粒徑、骨料和混凝土的密度差有關[4]。本文通過采用復合摻合料、添加增粘劑、控制骨料粒徑及采用特制預濕溶液等措施，成功的研制出工作性良好，強度合格的LC30混凝土。

1 原材料及試驗方法

1.1 原材料

水泥：冀東 P.O42.5普通硅酸鹽水泥。 礦渣粉：采用北京生產的S95級礦渣粉，比表面積為470 m2/kg，密度2.89 g/cm3。粉煤灰：采用Ⅱ級灰，比表面積為400 m2/kg，密度2.2 g/cm3。粗骨料：5 mm～20 mm碎石型頁巖陶粒，堆積密度836 kg/m3，吸水率3.9%，筒壓強度5.5 MPa。細骨料：采用頁巖輕質砂，細度模數2.9，堆積密度893 kg/m3，吸水率4.2%。外加劑：西卡聚羧酸高效減水劑，固含量15%。增粘劑：自配復合增粘劑，提高混凝土粘度和工作性。

1.2 試驗方法

以坍落度、擴展度、表觀密度和抗壓強度為指標對輕集料混凝土工作性能和物理力學性能進行評價。

坍落度和擴展度按照GB/T 50080—2011普通混凝土拌合物性能試驗方法標準進行測試；輕骨料混凝土的表觀密度和抗壓強度按照JGJ 51—2002輕骨料混凝土技術規程進行測試。

2 試驗結果和討論

為了更好的研究各個因素對混凝土性能的影響，試驗采用0.40的水膠比，膠凝材料用量為450 kg/m3，減水劑摻量為1.3%，砂率為41%。為了使得實驗結果更加的準確，試驗進行了骨料的預處理工作和攪拌工藝的選擇。

2.1 骨料的預處理及工藝選擇

通過對輕骨料的大量預濕處理實驗，我們最終選擇以水泥、粉煤灰作膠凝材料，水膠比為5∶1的預濕溶液，將骨料在預濕溶液中進行特定的浸泡處理，降低骨料的吸附作用，以及減少骨料和膠凝體系之間的密度差，降低混凝土的分層度。

在進行攪拌工藝選擇時，為防止預處理的骨料對減水劑的吸附，可采用先加入骨料和40%的水，攪拌40 s，后續加入膠凝材料和剩余的水，最后加入外加劑，這種方法可以充分發揮外加劑的作用，使所配混凝土具有優異的和易性能。

2.2 礦物摻合料對LC30輕骨料混凝土性能的影響

為了研究粉煤灰和礦渣粉對LC30的作用，試驗中設定了如表1所示比例。試驗中，檢測了混凝土的工作性(流動度/擴展度)，坍落度7 d,28 d強度，干表觀密度，以及混凝土的分層度，試驗結果如表2所示。

表1 LC30混凝土摻合料及其摻量比例

表2 礦物摻合料對LC30性能的影響

由表2可以知道，所配制混凝土干表觀密度能夠達到1 700 kg/m3級別，能夠滿足輕骨料混凝土要求，且隨著粉煤灰摻量增加，密度逐漸降低。單摻粉煤灰(40%)可以提高混凝土的工作性，分層度也有一定程度的降低，這是因為粉煤灰的填充效應和滾珠效應使得混凝土流動性改善，但是粉煤灰的摻入使得混凝土抗壓強度降低，為此應調整粉煤灰的摻量。當粉煤灰和礦渣復摻時，可以明顯的改善混凝土的工作性和分層度，而且相比于對照組，復摻以后的強度并沒有明顯降低。這是因為粉煤灰和礦渣復摻以后，發揮了疊加效應，提高了混凝土的綜合性能。在本試驗中，當礦渣摻量為25%，粉煤灰為15%時，混凝土性能最佳。

2.3 增粘劑對LC30輕質混凝土性能的影響

為了進一步改善LC30混凝土的工作性和勻質性，改善輕質混凝土的分層問題，實驗研究了復配增粘劑對LC30混凝土性能的影響。膠凝材料組成為：膠材總量460 kg/m3，水泥60%，粉煤灰15%，礦渣25%，減水劑2%。試驗結果如表3所示。

表3 增粘劑對LC30混凝土性能的影響

從表3可以看出，隨著復配增粘劑的增加，LC30混凝土的流動度增大，分層度降低，混凝土不離析、不泌水，一方面是因為增粘劑的加入引入了一定的含氣量，這些氣泡很小，起到了滾珠潤滑的作用。另一方面，增粘劑可以提高混凝土的保水性[5]，增加了漿體的粘度，提高了漿體對骨料的包裹能力,改善了混凝土的工作性。從表3還可以看出增粘劑雖然對早期強度略有降低，這是由于增粘劑的加入，增加了混凝土拌合物的含氣量，一定程度上降低了其早期強度，但是對其28 d強度影響不大。綜合考慮工作性和強度因素，試驗適宜的增粘劑摻量為0.6%。

3 結語

1)經特定預濕處理的輕骨料，按一定攪拌工藝配制的輕質混凝土，干表觀密度可達到1 650 kg/m3級別，滿足清混凝土要求。

2)礦物摻合料影響著LC30混凝土的工作性能和強度，本試驗中礦物摻合料宜選用25%礦渣，15%粉煤灰取代水泥用量。

3)自制復配增粘劑可以改善混凝土的粘度和保水性，增加混凝土的可泵性能，本試驗中宜采用0.6%的增粘劑作為添加劑。

[1] 張寶生,孔麗娟,葛 勇,等.混合骨料混凝土綜述[J].混凝土,2006(6):4-7.

[2] 龔洛書.高強陶粒和高性能輕集料發展[A].第六屆全國輕骨料及輕骨料混凝土學術討論會論文集[C].2000：1-7.

[3] 李彥昌，隗功輝，于萬春.陶粒混凝土泵送問題探討[J].市政技術，2001(109)：41-46.

[4] 陳 巖.高強輕骨料混凝土配合比設計及性能研究[D].長春：吉林大學，2007.

[5] 王振軍，何廷樹.增粘劑對大流動性輕骨料混凝土性能影響研究[J].公路，2008，3(3)：163-167.

Research on preparation for light-weight aggregate concrete★

Feng Yongcun1Chen Minglu1Gong Ruyuan2

(1.EngineeringStructureandNewMaterialsBeijingCollegeEngineeringResearchCenter,BeijingUniversityofArchitecture,Beijing100044,China; 2.BeijingJinyuConcreteCo.,Ltd,Beijing100094,China)

According to some methods for LC30 light-weight aggregate including aggregate pre-wetting, selection of mixing craft and composite mixtures, addition thickening agent, the paper explores the preparation ideas for the light-weight aggregate, and finds from the tests that the total light-weight aggregate with addition of thickening agent and pre-wetting treatment can meet the strength grading requirements and its density can be lowered to 1 650 kg/m3with the premise of workability.

light-weight aggregate concrete, composite mixture, thickening agent

2015-02-11★：本研究由北京建筑大學城鄉建設與管理產學研聯合研究生培養基地資助

馮永存(1988- )，男，在讀碩士； 陳明路(1986- )，男，在讀碩士； 宮汝元(1989- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)12-0104-02

TU528

A