輕質陶粒混凝土的試驗研究及生產施工控制

劉 春 蔣維祥 麻鵬飛＊ 權偉博

（1四川華西綠舍建材有限公司， 四川 成都 610051；2成都勤錦蓉建筑材料有限責任公司， 四川 成都 610041）

0 引言

陶粒混凝土的特點是重量輕、耐久性和保溫隔熱性好，體現出明顯的經濟、社會效益。然而，陶粒混凝土因其在組成與結構方面的特殊性（主要是輕集料的容重輕、顆粒強度低、表面粗糙多孔）使其難以同時具有均勻性和大流動的性能特點[1～2]。目前，砂輕混凝土的研究及施工技術已經較為成熟，在建筑諸多領域得到了實際應用。與之相反，全輕混凝土的發展較為緩慢，制約其發展最重要的因素是全輕混凝土不易泵送施工，嚴重影響正常的施工效率。但是，全輕混凝土的保溫隔熱性能優良，在當今節能減排的大趨勢下，越來越受到人們的關注[3]。

輕質混凝土和普通混凝土的配合比設計和基本性能都不同，不能簡單的照搬普通混凝土設計規程去做輕質混凝土，必須嚴格參照輕質混凝土標準去設計配合比，這樣才能保證混凝土的施工性能和質量要求[4～5]。因此，如何研究和制備出和易性良好均勻輕集料混凝土一直是本領域研究的熱點問題。

1 試驗原材料

骨料：四川大英產連續級配型頁巖陶粒（碎石型），采用5～20mm連續級配，，密度等級600，堆積密度570 kg/m3，經過預濕處理，1h吸水率小于25%。細骨料為大英產陶砂，細度模數2.7，堆積密度609 kg/m3。其物理性能見表1。

水泥：四川峨勝水泥股份有限公司生產的 P·O 42.5R級水泥，比表面積為360cm2/g，3d水化熱281KJ/kg，7d水化熱315KJ/kg，富裕系數1.1。

粉煤灰：:成都搏磊粉煤灰綜合開發有限公司生產搏磊風選Ⅰ級粉煤灰，

需水量94%，燒失量3%。

外加劑：四川路加四通科技發展有限公司產高效泵送劑，增稠保水效果好。

硅灰：成都明凌科技有限公司產，SiO2含量高于 85%，比表面積大于15000cm2/g。

纖維：彭山拓豐建材有限公司產的聚丙烯纖維，密度900 kg/m3，長度10±1mm。

拌合水：成都市地下用水。

2 試驗結果分析

2.1 混凝土試驗結果分析

本試驗配合比設計根據《輕集料混凝土技術規程》（JGJ51—2002）中松散體積法進行，配合比見表1：

表1 全輕混凝土基準配合比/kg/m3

以表1基準配合比進行全輕混凝土實驗室試驗，測定其施工和易性能。

圖1.混凝土坍落度試驗

圖2. 2h后混凝土擴展度

圖 1所示，全輕混凝土采用普通外加劑進行試驗，混凝土拌合物沒有工作性能，出現嚴重的離析現象；混凝土試塊成型后，骨料外露，孔洞缺陷多，給后期的保溫性能和強度帶來很大隱患。因為陶砂由陶粒破碎而成，與普通砂不同，它沒有經過制砂機的加工，導致其粒型不規則，流動性極差。這種混凝土即便通過塔吊進行施工，從試塊成型的狀態說明不能應用于實際生產。

通過上述試驗摸索總結，公司復配出高性能外加劑，增加了保水和增稠效果，保證全輕混凝土擁有良好的工作性能。

由圖 2所示，混凝土拌合物表現出良好的工作性能，另外保坍性能良好，相比之前普通外加劑剛出鍋拌合物的工作性還好，且混凝土試塊成型效果良好。這是由于增加了水泥漿體的稠度使得骨料更加緊密的粘結在一起，保水效果良好，依靠漿體的流動性能進行擴展。拌合物骨料無上浮、離析現象出現，從而達到900等級的全輕混凝土的各項技術要求。

2.2 泵送試驗結果分析

本次試驗采用車載泵，專用潤泵劑進行潤泵，泵管鋪設長度近20米，2個90度彎頭，相對泵管彎頭較少，這種泵管布置相對輕質混凝土在泵送過程中的阻力較小，但混凝土出料口向下設置，增加了泵送的難度，試驗說明泵送效果良好，達到預期效果。

3 不同因素對生產施工的影響

3.1 摻合料因素

粉煤灰硅灰在混凝土中的作用機理，可歸結為三個方面，分別是形態效應、活性效應和微集料效應[6～7]。陶粒混凝土中陶粒與水泥石之間的密度差使其在混凝土中極易上浮，而采用部分粉煤灰和硅灰替代水泥可以減小水泥漿體的密度，從而減小了陶粒與水泥石之間的密度差，可以起到減輕陶粒上浮的作用。

3.2 外加劑的影響

高效外加劑可以分散水泥水化產物形成的絮狀結構，釋放絮狀結構中的游水，發揮潤滑作用，且其中的增稠組分對漿體的保水黏聚性改善明顯，但當摻量超過一定界限后，也會給混凝土強度和耐久性產生不利影響。試驗表明，新復配的高性能外加劑對混凝土的工作性能改善明顯，采用高性能外加劑適宜摻量為膠凝材料用量的2.5%～2.6%。

3.3 纖維的影響

輕質陶粒混凝土中摻加纖維，可以增加混凝土黏聚性，有一定防止骨料上浮的作用。其次，隨機分布的纖維主要作用是阻礙混凝土內部微裂縫的擴展，從而大大提高整個復合材料的抗裂性，對混凝土抗滲性也有一定程度提高。

3.4 生產施工工藝因素

生產經驗表明陶粒混凝土的攪拌時間應比普通混凝土稍長，約為3min。對于全輕混凝土或干硬性砂輕混凝土宜為3～4min。施工中，由于在實際工程運用時很難控制這幾十秒的振搗時間，因此振搗的延續時間應以拌合物搗實和避免陶粒上浮為原則，振搗時間不宜超過30s。陶粒混凝土對施工過程中各環節操作的變化比普通混凝土要敏感，因此更要加強陶粒混凝土的施工質量控制和管理。

4 結論

（1）通過試驗及結果分析，制備出性能良好的900級全輕泵送混凝土，能夠實現輕質陶粒混凝土較好的勻質性與流動性的相互協調，陶粒混凝土拌合物的工作性良好。

（2）選擇合適外加劑以及對生產工藝和施工過程進行嚴格控制，對陶粒混凝土的配制和工程應用非常關鍵。

[1] 李明利,童昀,李芳,楊順榮. 陶粒混凝土發展現狀及研究進展[J]. 混凝土世界. 2010(09)

[2] 曹誠. 高強輕集料混凝土在橋梁工程中應用的效益和性能特點分析[J]. 混凝土, 2000, (12).

[3]丁慶軍, 張勇. 高強輕集料混凝土橋面施工泵送技術[J]. 混凝土, 2002, (1).

[4] 郭宏云. 陶粒混凝土配合比設計[J]. 武漢理工大學學報, 2007, (40).

[5] JGJ51—2002, 輕骨料混凝土技術規程[S].

[6] 張愛蓮. 大流動度粉煤灰陶粒混凝土的制備與性能[D]. 哈爾濱工業大學碩士學位論文, 2007.

[7] 張燕坤,宋玉普,衣偉. 摻硅灰的陶粒混凝土強度和抗凍性試驗[J]. 混凝土與水泥制品. 1998(05).