免攪拌超輕陶粒混凝土制備研究

甘 立 吳瑞卿 甘 偉 王 慶 何 娟

（1廣州建筑產業開發有限公司；2廣州建筑股份有限公司)(3廣州大學；4廣州市建筑集團有限公司）

0 引言

建筑用陶粒，按國家標準GB/T 17431.1《輕集料及其試驗方法笫1部分：輕集料》，屬人造輕集料范疇。人造輕集料陶粒又分“高強輕粗陶粒”(堆積密度600～900kg/m3，筒壓強度4～6.5MPa)和“輕粗陶粒”(堆積密度200～1200㎏/m3，筒壓強度0.2～5.0MPa，其中，堆積密度不大于500㎏/m3稱為“超輕陶粒”)。堆積密度大于500㎏/m3的輕粗陶粒、高強陶粒多用于制備陶粒混凝土砌塊、墻板和結構用混凝土等。超輕陶粒密度小(200～500㎏/m3)，筒壓強度低(0.2～1.5MPa)，保溫隔熱性好，價格低，產量大，但由于強度低，在機械攪拌混凝土時易粉碎，因此，多用于養植花卉和輕質填充等。

作為建筑用輕集料，耕地粘土陶粒已禁止生產使用，以建筑固廢、河道、市政淤泥等為原料制備的人造輕集料陶粒，屬于節約天然資源的綠色建材產品。目前，由于天然砂石資源日益匱乏，國家推行生態環境保護，固廢資源化，利用建筑固廢、河道市政污泥等生產的陶粒日趨增多。因此充分利用超輕陶粒，為建筑市場提供一種性能適宜的超輕陶粒混凝土材料，應用于建筑節能、建筑裝飾、墻體工程和大孔混凝土領域，具有相當的必要性和廣闊市場前景。

針對上述技術狀況，提出免攪拌超輕陶粒混凝土并對其制備進行試驗研究。

1 免攪拌超輕陶粒混凝土的涵義及制備條件

⑴免攪拌超輕陶粒混凝土是以超輕陶粒、陶砂等為集料，在有壓網的模具中均勻填滿集料，將灌漿材料從模底孔壓入，充滿集料孔隙，凝結硬化、養護而成的超輕陶粒混凝土。

⑵免攪拌超輕陶粒混凝土的制備需具備以下基本條件：

①質量穩定的超輕陶粒以及其他輕集料（如陶砂、EPS輕珠等）；

②高流動性灌漿材料(如水泥膠漿、水泥泡沫膠漿、水泥砂漿)；

③可折裝金屬模具，有上壓網、側板、下底板、進料、出漿孔。常用尺寸（4000～6000）mm×(900～1000)mm×(400～650)mm（長×寬×高）；有配套的灌漿材料制備和壓漿泵機具；

④養護條件。

2 免攪拌超輕陶粒混凝土的制備工藝特點

⑴免攪拌超輕陶粒混凝土的制備工藝路線，見圖1。

圖1

⑵免攪拌超輕陶粒混凝土制備的特點：

①免除了常規混凝土的攪拌工藝，克服現有混凝土攪拌過程中超輕陶粒破碎、不能保存陶粒完整、降低混凝土強度、密度増大等問題；

②在形成混凝土的同時，為制品提供大型胚料和提供大規模機械化生產條件，生產效率高；

③通過模具填充輕集料、壓漿成型混凝土大型塊料，再經切割工藝，可制造出尺寸精度較高、外觀平整的磚、塊、板材等制品，并具有良好熱工性能、防火、耐水、輕質、耐久等優點；

④釆用模具填充輕集料、壓漿成型混凝土的制備工藝，通過不同輕集料的粒級、配比調整、不同的壓漿材料（如水泥膠漿、水泥泡沫砂漿、水泥砂漿）和不同的漿料充填率（當制備大孔混凝土時，可通過底模板上的出料孔，將多余的漿料放出），可制造出不同品種、不同性能的輕質混凝土、多孔混凝土（如大孔混凝土、復合集料（EPS、陶粒）混凝土、透水混凝土）等，見圖2。

圖2

3 影響免攪拌超輕陶粒混凝土性能的因素

⑴超輕陶粒的質量，含筒壓強度、密度、最大粒徑、級配、空隙率、吸水率等技術指標。

⑵輕集料布料均勻性、密實性。

⑶壓漿材料的性能：強度、宻度、擴展度、凝結時間。

⑷壓漿工藝：壓漿泵壓力、升漿速度和均勻性、密實性。

⑸養護溫度、時間。

4 免攪拌超輕陶粒混凝土制備試驗

4.1 一種免攪拌超輕陶粒EPS輕珠復合混凝土制備步驟

⑴壓漿料制備：每立方混凝土按以下比例配制水泥砂漿：42.5硅酸鹽水泥320㎏/m3；中細砂160㎏/m3；摻合料100㎏/m3（55粉煤灰：30石粉：15拋光渣粉組成混合物）；水150㎏/m3；聚羧酸減水劑0.5㎏/m3；改性復合引氣劑0.01㎏/m3；改性劑有機硅可再生分散乳膠0.5㎏/m3。

⑵顆粒狀輕集料準備：超輕陶粒，連續級配，堆積密度為420㎏/m3，筒壓強度為1.3MPa，最大粒經為20mm，孔洞率為36%，經預濕處理；EPS輕珠，堆積密度為4㎏/m3，粒徑為2～3mm，導熱系數0.004W/m·K。

⑶顆粒填充金屬模具：按（體積比）每立方混凝土超輕陶粒1m3、EPS輕珠0.2m3，將超輕陶粒及EPS輕珠均勻灑入，填充滿混凝土金屬模具。金屬模具為可拆裝、上部設有金屬壓網，底部設有進、出料管。

⑷壓漿粘結成混凝土：將制備的水泥砂漿，從進料管緩慢泵入混凝土金屬模具中，泵壓為0.8～1.2MPa；升速1～1.5mm/s，水泥砂漿灌注滿輕粗陶粒及EPS輕珠之間的空隙至模具上刻度位置。

⑸凝固硬化、脫模、養護，形成免攪拌超輕陶粒混凝土荒料。

⑹切割成混凝土制品：按設計尺寸，將混凝土切割成建筑用混凝土板、塊。

4.2 免攪拌輕粗陶粒混凝土性能測試結果

⑴混凝土密度等級：D1100㎏/m3；

⑵混凝土強度等級：LC7.5MPa；

⑶吸水率：3.2%；

④導熱系數：0.27W/m·k。

4.3 小結

本實驗所制備的免攪拌超輕陶粒混凝土，采用性能穩定、堆積密度為420㎏/m3、筒壓強度為1.3MPa、最大粒徑為20mm、孔洞率為36%、經預濕處理的超輕陶粒；為了減小混凝土的密度和導熱系數，摻配了適量EPS輕珠；為了提高料漿的流動性、充填性，釆用了高效減水劑、微泡劑；為了減小混凝土的吸水率，摻入改性劑硅烷可再生分散乳膠。配制出的混凝土可用于輕質節能墻材（砌塊、墻板）等。

5 結論

釆用模具填充超輕陶粒，再壓入料漿形成的免攪拌混凝土，通過不同輕集料的粒級、配比調整，不同的壓漿材料，不同的壓漿方式、充填率，可以獲得不同品種、不同性能的輕質混凝土、多孔混凝土，如大孔混凝土、復合集料（EPS、陶粒）混凝土、透水混凝土等。實驗說明，可利用超輕陶粒配制出密度等級為D 1100㎏/m3、強度等級為LC 7.5MPa、吸水率為3.2%、導熱系數為0.27W/m·k的混凝土，用于建筑節能、建筑圍護墻材等領域。