1600 級 LC30 全輕混凝土的研究與應用

瞿國銘（上海建工建材科技集團股份有限公司第五分公司， 上海 201210）

隨著時代的飛速發展，各種材料的更新迭代，作為建筑基礎材料之一的混凝土也隨著時代的步伐不斷優化。輕集料混凝土因其輕質高強、抗震性好、隔熱保溫、耐火抗凍等獨特優點在近年來的建筑中得到越來越多的應用。其中，由普通砂或普通砂中摻加部分輕砂做細集料配制而成的輕集料混凝土稱為砂輕混凝土，由輕砂做細集料配制而成的混凝土稱為全輕混凝土[1]。全輕混凝土由于粗細集料均采用輕質材料，相較于砂輕混凝土在減小密度[2]方面具有更大的優勢，對于減輕混凝土結構自重，優化建筑結構具有重要意義[3]。本文結合 1600 級 LC30 輕集料混凝土的系列試驗，對全輕混凝土的基本性能進行了探索，為相關工程應用提供參考依據。

1 工程概況

上海市黃浦江沿岸 E8 單元 17-4 地塊商業辦公項目東至崮山路，南至昌邑路，西至 E17-3 地塊，北起濱江路，地塊現狀地形平坦。項目用地面積 7 693 m2，地上計容面積達 19 232.50 m2。本項目包含 A 、B 兩棟樓，主要功能為高端辦公及商業,地上 11 層，地下 2 層，商業空間位于地面層，其中 B 樓核心筒樓板采用輕質陶粒混凝土，設計強度LC30，密度等級為 1600 級，計劃混凝土用量為 3 000 m3。

2 原材料與試驗方法

2.1 原材料

（1）水泥。水泥選用安徽某公司生產的 P.Ⅱ52.5，物理性能指標如表 1 所示。

表1 銅陵海螺 P.Ⅱ52.5 水泥的物理性能指標

（2）粉煤灰。粉煤灰選用上海外高橋某公司 C 類 Ⅱ級產品，表觀密度為 2 100 kg/m3，45 μm 方孔篩篩余為17%，需水量比為 99%，燒失量為 1.3%。

（3）細集料。選用宜昌光大陶粒制品有限公司供應的0～3 mm 700 級頁巖陶砂，堆積密度 697 kg/m3。

（4）粗集料。選用宜昌某公司供應的 5～20 mm 700級頁巖陶粒，堆積密度 625 kg/m3，筒壓強度 3.8 MPa，吸水率 3%。

（5）外加劑。選用上海某材料工程有限公司生產的SCG301T 增稠型減水劑，摻量 1.0% 時，減水率 17.6%。SCG301 普通型減水劑，摻量 1.0% 時，減水率 18.1%。

（6） 水。水用自來水。

2.2 試驗方法

混凝土配合比、干表觀密度設計按照 JGJ/T 12—2019《輕集料混凝土應用技術標準》采用松散體積法、整體試件烘干法進行，混凝土拌合物性能檢測按照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》進行，混凝土力學性能檢測按照 GB/T 50081—2019《混凝土物理力學性能試驗方法標準》進行。

3 試 驗

3.1 技術路線

采用 P.Ⅱ52.5 水泥降低水泥用量，摻加粉煤灰取代部分水泥，改善拌合物性能，減小混凝土表觀密度。對陶砂、陶粒進行預濕潤處理[4]，降低集料拌合過程中吸水對混凝土性能的影響。使用增稠型減水劑增加漿體黏度，改善混凝土拌合物分層[5]及陶粒上浮等情況。基準配合比如表 2 所示。

表2 基準配合比 單位：kg/m3

3.2 外加劑的影響

通過使用普通型減水劑與增稠型減水劑的 2 組試驗對比，增稠型減水劑能顯著增加漿體黏度。黏度越大，陶粒在拌合物中移動上浮速度越小。合理摻量的增稠型減水劑能明顯改善拌合物黏聚性，有利于增強混凝土抗離析性能，提高可泵性。普通型與增稠型對比試驗結果如表 3 所示。

表3 普通型與增稠型對比試驗結果

3.3 集料預濕潤的影響

試驗通過集料預先濕潤、不濕潤以及使用附加水 3 種方案進行對比，其結果如表 4 所示。由表 4 可知，集料不濕潤的混凝土抗壓強度最高，其次是采用附加用水的強度，采用預濕潤的強度在三者中最低。這主要是由于未濕潤的集料吸收漿體中的水后，使得漿體的水膠比變小。在不采用預濕潤以及附加水的情況下，集料的吸水量最多，水膠比也就最小，因此其在 3 個試樣中強度最高。同時，隨著集料的吸水情況，混凝土拌合物性能也呈反向關系。集料吸水量越少，混凝土保持良好拌合物性能的能力越強。使用未濕潤集料的混凝土 1 h 后拌合物性能大幅降低，難以達到泵送的要求。在強度富裕的情況下，輕集料的預濕處理具有高優先級，有利于泵送施工。

表4 集料預濕潤、不濕潤、使用附加水試驗結果

3.4 陶砂摻量的影響

試驗將全陶砂方案與摻入 20%、30%、40% 的天然砂逐一進行對比試驗，結果如表 5 所示。由表 5 可知，組樣品的抗壓強度差異不明顯，相同砂率下，細集料中陶砂的比例變化對混凝土抗壓強度影響不大。試件的干表觀密度隨著天然砂使用的比例增加而增大，細集料全部采用陶砂有利于降低混凝土的干表觀密度。

表5 全輕與砂輕對比試驗結果

4 全輕混凝土生產施工

（1）輕集料預濕處理。輕集料在混凝土生產前進行預濕處理，通過堆場噴灑設備將陶砂與陶粒充分預濕，處理時間為 24 h。拌制混凝土前，預濕的輕集料充分瀝水。

（2）混凝土攪拌。專機生產，投料攪拌順序按照先加入集料和膠凝材料預先攪拌 20 s，之后加入外加劑和凈用水進行攪拌 90 s。

（3）混凝土運輸。采用小型罐車，減少攪拌對混凝土拌合物分層離析的影響。混凝土出廠至卸料控制在 90 min內完成，卸料前采用快檔旋轉攪拌罐 30 s。

（4） 混凝土澆注。采用振搗棒機械振搗成型，振搗時間不宜過長，以拌合物表面泛漿為宜。澆筑成型后，采用拍板、刮板、輥子或振動抹子等工具及時將浮在表面的陶粒壓入混凝土內，陶粒上浮面積較大時，采用表面振動器復振，使砂漿返上，再作抹面。

（5）混凝土養護。抹壓完成后立即采用塑料薄膜覆蓋，避免由于混凝土表面失水引起收縮裂縫。臨近初凝時，掀開薄膜進行第二道抹面。終凝后持續澆水養護，保持混凝土表面濕潤，濕養護時間≥7 d。

（6）質量跟蹤。每個樓層澆筑均留置試件，試驗數據如表 6 所示。由表 6 可知，干表觀密度平均值為 1 608 kg/m3，28 d 抗壓強度平均值為 37.8 MPa，即黃浦江沿岸商業辦公項目的 LC30 混凝土基本達到了設計要求。

表6 LC30 混凝土干表觀密度和 28 d 抗壓強度結果

5 結 語

本文結合全輕混凝土的配合比設計思路，根據外加劑性能、集料濕潤情況以及全輕與砂輕的對比選擇，通過控制變量的方法進行試驗，得出如下結論。

（1）P.II 52.5 水泥與粉煤灰是合理的膠凝材料組合，有利于提供足夠富裕的強度并可降低水泥用量，增強泵送性能。

（2）使用增稠型外加劑能有效改善陶粒的上浮情況，提升混凝土抗離析性能。

（3）集料的預濕潤處理對減少混凝土坍落度的經時損失有明顯效果，使混凝土能持續保持良好的可泵性。

（4）細集料采用全輕的形式，全部使用陶砂能顯著降低混凝土的表觀密度。

根據試驗總結經驗，在黃浦江沿岸商業辦公項目中實現了 1 600 級 LC30 混凝土的工程應用，可為其他類似工程提供借鑒。