关于玻化微珠保温混凝土工作性的讨论

李珠 罗盛 王伟

(太原理工大学，山西 太原 030024)

玻化微珠保温混凝土是在普通混凝土中加入一种轻质绝热保温材料——玻化微珠及一些掺合料和添加剂，使得混凝土在浇筑成建筑物外围护结构构件时，既可以承受建筑物荷载，又能解决建筑物保温节能问题，同时还可以避免建筑物其他保温措施中难以解决的热桥、冷桥问题。经过之前大量的试验与后期系统的总结，现已得出了C10～C35强度等级、导热系数0.206 W/(m·K)～0.850 W/(m·K)下的玻化微珠保温混凝土的用料及其配合比。而本文将对该建筑材料的工作性做出讨论，这也是新型材料用于实际工程的重要一步。工作性是指新拌混凝土易于各工序施工操作，并能获得质量均匀、成型密实的性能。它是一项综合的技术性质，与施工工艺密切相关，通常包括流动性、保水性和粘聚性三方面的含义。流动性本文用坍落度指标来判断;粘聚性用成型振捣后是否分层、离析来考察;保水性是使新拌混凝土具有一定的保水能力，不至产生严重的泌水现象。三者既互相联系，又存在矛盾。本文将从搅拌过程、用水量与玻化微珠的预处理方法三个方面来发现和改善玻化微珠保温混凝土的工作性能。

1 原材料与配合比

原材料包括以下五种:1)水泥:山西吉港的普通硅酸盐水泥(42.5);2)砂子:山西太原级配良好、细度模数中等的天然河砂;3)石子:山西清徐碎石(粒径5 mm～12 mm，含泥量0.5%);4)外掺剂:山西太原思科达科技发展有限公司生产的高强混凝土外掺剂;5)轻骨料:山西太原思科达科技发展有限公司生产的玻化微珠。配合比选取C30强度的玻化微珠保温混凝土的建议配合比。

2 搅拌过程对玻化微珠保温混凝土工作性的影响

1)投料顺序。用A，B，C分别表示三种投料顺序，总搅拌时间定在4 min 30 s。A:砂+水泥+外掺剂+玻化微珠，搅拌30 s后加水继续搅拌1 min，倒入石子，搅拌3 min结束;B:砂+水泥+外掺剂，搅拌30 s后加水搅拌1 min，加入玻化微珠，搅拌1 min，倒入石子，搅拌2 min结束;C:砂+水泥+外掺剂，搅拌30 s后加水搅拌1 min，倒入石子，搅拌1 min，加入玻化微珠，搅拌2 min结束。由表1分析结果可知:A顺序下玻化微珠破损较为严重，表现在混凝土中游离水量增大、保水性差、导热系数偏高;C顺序中玻化微珠亲和性产生问题，直接表现是分层离析、混凝土强度受到影响;B顺序下试验结果基本满足预期，其后的多次重复试验也印证了该结论。

表1 搅拌顺序对玻化微珠保温混凝土的影响

2)搅拌时间。以4 min 30 s为基准，±30 s，1 min分为五组，来单纯考察搅拌时间对工作性的影响(见表2)。

表2 搅拌时间对玻化微珠保温混凝土的影响

显然，4 min～4 min 30 s是较为正确的搅拌时间;少于4 min，出浆情况不好，流动性无法满足要求;多于4 min 30 s时珠子破损程度逐渐增大，之前珠子所吸收的部分水分重新以游离水形式出现，造成坍落度过大、一定程度上出现泌水并影响最终强度。

3 用水量对玻化微珠保温混凝土工作性的影响

混凝土流动性损失主要是指水的损失，水损失的主要原因是混凝土拌和以及运输等过程中的不断消耗:一方面，随着水泥水化的进行，混凝土拌和物中自由水量在不断地减少;另一方面，轻集料在拌和物运输、存储和施工过程中会不断吸入水泥浆中的水分，使得混凝土拌和物中自由水量减小，二者均会引起拌和物流动性下降，而初始用水量增大又会影响强度，甚至产生泌水、离析。

我们改变C30基础配合比中的用水量(4.1 kg/20 L)，用坍落度来表示流动性，得出了用水量与工作性以及强导热之间的关系(见表3)。一般情况下满足泵送的普通商品混凝土初始坍落度应满足在150 mm～180 mm，从实验数据来看:初始坍落度在120 mm～180 mm的情况下，1 h坍落度损失比较严重，在50 mm～80 mm以上，即1 h后基本已无法泵送;在初始坍落度满足190 mm～210 mm的情况下，1 h坍落度仍能保持在150 mm以上，但坍落度桶底已经有少量稀浆析出;满足230 mm以上的坍落度时，严重影响强度，并且泌水严重，在成型振捣时，出现分层离析，见图1。显然，单纯的改变用水量不足以优化该混凝土的工作性。

表3 用水量与玻化微珠保温混凝土工作性能的关系

4 玻化微珠的预处理方法对玻化微珠保温混凝土工作性的影响

1)预湿处理。按照普通轻集料混凝土中轻集料的预处理经验，预湿法是目前应用最多的一种预处理方法。而玻化微珠颗粒小，相对表面积大而且易碎，故采用淋水预湿法，为了准确记录用水量，预湿用水量也一并计入总用水量。我们用A，B来表示预湿用水量与搅拌过程中用水量，经过试验，得出了该处理工艺下工作性的变化，见表4。由分析结果可以看出:标准配合比中20%左右的水用于预湿处理，在总用水量不变甚至增加幅度不大的情况下，坍落度没有明显的改善，但强度却有所增加，这是因为玻化微珠存在一定的吸水性，采用预湿处理后，虽然总水量增加了，但游离水量却没有增加，甚至减少了;随着预湿用水量和总用水量的增加，坍落度有了明显的改善，尤其是1 h后坍落度接近于普通混凝土的表现，泌水与离析也没有出现，当然，由于总用水量的增加，28 d强度有所下降。

表4 预湿处理下工作性的变化

2)有机硅憎水剂对珠子的憎水处理。采用憎水剂对轻集料进行憎水处理是改善轻集料吸水性的一种有效办法。使用“万可涂”有机硅憎水剂原液(见图2)，稀释10倍，用喷洒设备均匀喷洒于试验用玻化微珠表面，喷洒过后放置于100℃烘箱内烘干1 h。经多次试验证明，经憎水处理的玻化微珠用于试验时，混凝土流动性明显改善，但珠子亲和性下降，在成型振捣时出现了轻微的分层现象。另外，该憎水剂属有机化工原料，成型混凝土板未经防火性能测试，对其应用仍应保留，须进一步研究、检测。

图1 明显的分层、离析

图2 “万可涂”有机硅憎水剂

5 结语

1)为了获得良好的工作性，对于某一成熟的配合比，投料顺序与搅拌时间应作出严格规定;对于不同的施工现场可作出相应修正，但修正后务必严格执行。2)对C30玻化微珠保温混凝土的建议配合比作出了改进，在强度、导热系数与工作性之间找到了一个平衡点。3)探索不同强度下的、满足工作性的成熟配合比以及憎水处理玻化微珠的应用是接下来的研究方向。