陶粒混凝土流動性的研究進(jìn)展

陳圓飛，張彧銘，葉永健，劉 瓊，周觀鐘

(1. 紹興文理學(xué)院元培學(xué)院， 浙江紹興 312000；2. 紹興文理學(xué)院土木工程學(xué)院， 浙江紹興 312000)

在經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和性能等方面具有良好優(yōu)勢的陶?；炷粒瑥V泛應(yīng)用于橋梁、高層建筑、大跨度空間的結(jié)構(gòu)中[1-3]。而陶粒的顆粒密度較小，具有較高的吸水率。陶粒在混凝土在拌合施工過程中會不斷地吸水，容易出現(xiàn)分層離析，對陶?；炷恋墓ぷ餍阅茉斐刹焕挠绊慬4]。本文對陶粒陶粒混凝土流動性的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)和分析，為陶?；炷恋膽?yīng)用和發(fā)展提供依據(jù)。

1 最大粒徑對陶?；炷恋挠绊?/h2>

陶粒的粒徑大小對陶粒混凝土的流動性能有一定的影響。王彥[5]采用最大粒徑為 31.5 mm 和 20 mm 的陶粒配制陶?；炷?，最大粒徑為31.5 mm的陶粒比最大粒徑為20mm的陶粒，密度分層度高了2 %，質(zhì)量分層度高了6 %。檀春麗[6]研究發(fā)現(xiàn)陶粒最大粒徑從12 mm增加至31.5 mm，明顯增加了密度分層度和質(zhì)量分層度。陳連發(fā)[7]等對鐵板砂巖陶?；炷恋难芯堪l(fā)現(xiàn)隨著陶粒粒徑的加大，陶粒的上浮速度增加，陶粒的勻質(zhì)性明顯降低，陶粒的最大粒徑應(yīng)選擇一個(gè)最佳范圍。

2 砂率對陶?；炷列阅艿挠绊?/h2>

砂率是陶?；炷恋牧鲃有缘闹匾蛩亍：侠淼纳奥视欣诟纳铺樟；炷恋墓ぷ餍阅?，提高混凝土穩(wěn)定性和強(qiáng)度[5]。鄭秀華等[8]研究發(fā)現(xiàn)陶粒的流動性隨著砂率的增加而增加， 但當(dāng)達(dá)到的某一個(gè)值時(shí)，就會有所降低。劉哲[9]的研究中，砂率從 25 %增加到 38 %時(shí)，坍落度也從 118 mm 增加到了 262 mm，砂率繼續(xù)增加時(shí)坍落度增長不明顯，且有降低。李崇智等[10]對不同砂率混凝土性能進(jìn)行了研究，砂率為44 %時(shí)的陶粒出現(xiàn)裸露的狀況，而當(dāng)砂率為47 %時(shí)，坍落度為240 mm，包裹性能較好，隨著砂率的繼續(xù)上升至50 %時(shí)，陶?；炷恋男阅茌^差。增加砂率雖然能夠提高陶?；炷恋膹?qiáng)度和彈性模量，但水泥砂漿的黏度也會增加，陶粒與水泥砂漿之間的密度差和內(nèi)部摩擦也會隨之增加，工作性能也就減弱了。因此，選擇最佳砂率才能提高混凝土的工作性能(圖1)。

圖1 砂率對陶粒混凝土性能的影響

3 礦物摻合料對陶?；炷列阅艿挠绊?/h2>

礦物摻合料是泵送混凝土非常重要的材料之一。礦物摻合料可以改變陶粒陶粒與水泥水泥漿體之間的密度差，從而改變陶?；炷恋墓ぷ餍阅堋谋?可知，粉煤灰對陶?；炷恋牧鲃有缘挠绊懯亲顬轱@著的，混凝土的流動性隨著粉煤灰的摻量增加而增大。磨細(xì)礦粉的影響較小，當(dāng)摻入量為20 %以內(nèi)，混凝土的流動性增長了5 %，當(dāng)摻入量為20 %以上時(shí)，混凝土的流動性降低了5 %。硅灰的摻量在4 %時(shí)，陶?；炷亮鲃有杂兴岣?。硅灰的摻量在4 %以上時(shí)，混凝土的坍落度降低，當(dāng)硅灰摻量達(dá)到12 %時(shí)，混凝土坍落度急劇下降，此時(shí)陶粒混凝土的粘稠度較大，無法滿足泵送施工要求。粉煤灰與磨細(xì)礦粉復(fù)摻在一定程度上也可以提高陶?；炷恋牧鲃有裕苑勖夯覔搅繛?0 %，磨細(xì)礦粉摻量為20 %時(shí)，流動性最為理想。

4 外加劑對陶?；炷列阅艿挠绊?/h2>

4.1 減水劑對陶?；炷列阅艿挠绊?/h3>

外加劑的摻入可以提高陶?；炷恋牧鲃有浴⒑鸵仔院蛣蛸|(zhì)性。由表2可知，減水劑能有效提高陶粒混凝土的流動性。其原因是高效減水劑將水泥水化反應(yīng)的產(chǎn)物分散成絮狀結(jié)構(gòu)，釋放絮狀結(jié)構(gòu)中的游離水，對混凝土拌合物中有潤滑作用[5]。陶粒混凝土中的陶粒有吸水作用，加上陶粒中的毛細(xì)孔隙內(nèi)表面吸附作用，往往會削弱了減水劑的塑化效果。適當(dāng)摻入增稠劑可以改善陶粒混凝土的流動性，但隨著其摻量的增加，混凝土的稠度增加，流動性降低。此外，計(jì)亦奇等[11]對用木鈣溶液減水劑摻入混凝土拌合物的時(shí)間不同測試了其坍落度的損失值。結(jié)果顯示陶?；炷恋奶涠葥p失值比卵石混凝土的坍落度損失值要高得多。

表1 礦物摻合料對陶?；炷列阅艿挠绊?/p>

表2 外加劑對陶?；炷亮鲃有杂绊?/p>

4.2 引氣劑對陶?；炷列阅艿挠绊?/h3>

在混凝土土中摻入引氣劑產(chǎn)生大量的小氣泡。類似滾珠的氣泡在混凝土的拌合物中具有潤滑作用而減少離析和泌水現(xiàn)象，從而提高混凝土的流動性和均勻性。陳連發(fā)等[7]的試驗(yàn)中，引氣劑摻量由 0 增加到 0.05 %，鐵板砂巖陶?；炷恋奶樟７謱佣葟?5.2 %降到5.8 %，引氣劑摻量增加到 0.10 %后，陶粒分層度反而增加至15.5 %。而不同摻量的引氣劑拌制的鐵板砂巖陶?；炷恋奶涠染?00 mm以上。這也說明了引氣劑對陶?；炷恋奶涠扔绊懖淮蟆?/p>

5 膠凝材料用量對陶?；炷列阅艿挠绊?/h2>

膠凝材料的用量直接影響了混凝土集料的包裹程度，進(jìn)而影響了混凝土的工作性能。李崇智等[10]研究發(fā)現(xiàn)膠凝材料用量為500 kg/m3時(shí)，混凝土包裹性較差，漿體體積較少，陶粒裸露情況較嚴(yán)重，陶?；炷恋奶涠群蛿U(kuò)展度均較小；當(dāng)膠凝材料用量為550 kg/m3和600 kg/m3時(shí)，工作性指標(biāo)均滿足泵送要求。而在膠凝材料用量為600 kg/m3時(shí)，陶粒混凝土漿量過多，成型時(shí)有泌漿分層現(xiàn)象。因此，確定膠凝材料最佳用量為550 kg/m3。陳連發(fā)等[7]研究結(jié)果顯示，鐵板砂巖陶?；炷猎诎柚七^程中可以通過增加膠凝材料用量來降低陶粒的上浮和分層離析。膠凝材料用量在540 kg/m3時(shí)，鐵板砂巖陶粒混凝土泌水度、分層度以及流動度最為理想。

6 預(yù)濕時(shí)間對陶?；炷恋挠绊?/h2>

具有多孔性的陶粒在拌制過程中吸收混凝土內(nèi)的水，減低了水灰比不利于陶粒混凝土的水化反應(yīng)。陶粒的預(yù)濕處理可以減少其在混凝土拌和過程中水的吸收量，有益于陶?；炷恋牧鲃有?。由表3可知，預(yù)濕處理之后減少了陶粒混凝土的坍落度的經(jīng)時(shí)損失，流動性明顯的提高。破碎陶粒的預(yù)濕處理后流動性能力提高的效果優(yōu)于非破碎陶粒。預(yù)濕處理0.5 h、1 h的陶粒拌制成混凝土的2 h后坍落度值分別提高了175 %、230 %，說明預(yù)濕處理對陶?；炷亮鲃有缘谋３帜芰σ灿忻黠@的提高。

此外，檀春麗[6]對粉煤灰陶粒研究中發(fā)現(xiàn)預(yù)濕處理的陶粒拌制的混凝土隨著預(yù)濕時(shí)間的增長，其坍落度和擴(kuò)展度的經(jīng)時(shí)損失越小，而未預(yù)濕處理陶粒拌制的混凝土經(jīng)時(shí)損失較大。而在陳連發(fā)[2]等的研究結(jié)果顯示鐵板砂巖陶粒預(yù)吸水時(shí)間對混凝土工作性能影響較小，預(yù)濕1 h 幾乎就使鐵板砂巖陶粒顆粒達(dá)到飽和狀態(tài)，坍落度幾乎沒有改變。

表3 陶粒的預(yù)濕處理對陶?；炷恋牧鲃有杂绊?/p>

7 結(jié)論

綜上所述，陶粒的粒徑、砂率、礦物摻合料、外加劑、膠凝材料用量、預(yù)濕時(shí)間在一定程度上都會影響陶粒混凝土的流動性。其中，骨料的粒徑、粉煤灰、減水劑對陶?；炷恋牧鲃有杂绊戄^為顯著。選擇合理的砂率可以有效的提高陶?；炷恋牧鲃有?。綜合分陶粒混凝土流動性的研究現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)仍存在一些問題亟待解決：

(1)文獻(xiàn)中礦物摻合料和外加劑的種類較少，得出的結(jié)果不夠全面。

(2)目前的研究主要以試驗(yàn)研究為主，理論分析不夠深入，試驗(yàn)分析的因數(shù)組數(shù)值較少，反映的結(jié)果不夠全面。