利用黏土陶粒制备1000～1400 级轻集料混凝土的试验研究

2013-07-11孟刚张凯峰欧阳孟学吴雄令建李逸飞伍勇华

商品混凝土 2013年11期

孟刚，张凯峰，欧阳孟学，吴雄，令建，李逸飞，伍勇华

（1. 中建商品混凝土西安有限公司，陕西西安 710116；2. 西安建筑科技大学，陕西西安 710055）

0 引言

轻集料表面粗糙多孔，有一定的吸水能力，配制成轻集料混凝土有助于水泥后期水化进行，使得混凝土重量减小，减少了结构自重，此外还具有抗震性能好、抗裂性好、耐久性良好及综合技术经济效益优异等优点，被越来越多地应用在土建工程领域[1-3]。本次试验研究，利用西安地区生产的粘土陶粒，结合本地建材制备了干表观密度在 1000～1400kg/m3的轻集料混凝土。

1 试验材料及试验方法

1.1 原材料

试验研究采用冀东水泥公司生产的冀东 P·O42.5 级普通硅酸盐水泥，密度是 3.1g/cm3；粉煤灰为陕西省韩城市大唐第二发电厂干排 Ⅱ 级粉煤灰；砂为渭河中砂，细度模数为2.48；外加剂为大连西卡建筑材料有限公司生产的高效聚羧酸减水剂，固含量为 18.1%，减水率为 25%；轻集料分别由西安恒阳陶粒节能建材有限公司和陕西大秦建材有限公司提供。

1.2 试验方案

检测轻集料相关性能，依据 JGJ 51—2002《轻集料混凝土技术规程》设计密度等级符合要求的轻集料混凝土配合比如表1 所示，新拌混凝土坍落度保持在 (220±20)mm 范围为准。试验不同品质陶粒、体积砂率及粉煤灰掺量对轻集料混凝土工作性能及物理力学性能的影响，最终制备出性能良好的轻集料混凝土。

表1 基准配合比 kg/m3

2 试验结果及分析

2.1 轻集料性能检测与分析

轻集料各项相关性能检测结果如表2 所示。从表2 可以看出，试验用黏土陶粒各项性能相差不大，密度等级为 700级；吸水率均在 8.0% 以上；筒压强度与软化系数均属于较低水平，其中 a 种黏土陶粒略低。因其筒压强度较低，试验选择低强度等级的轻集料混凝土。黏土陶粒的颗粒级配均满足5～20mm 连续级配，性状为圆球形或类似圆球形。建材有限公司生产的陶粒。

表2 黏土陶粒各项性能检测结果

2.2 轻集料混凝土性能研究

2.2.1 不同集料对轻集料混凝土性能的影响

考察了不同品种轻集料对轻集料混凝土性能的影响，检测结果如表3 所示。

表3 不同集料的轻集料混凝土性能结果

从表3 可以看出，在相同体积砂率及粉煤灰掺量的条件下，a1 制备的轻集料混凝土中轻集料存在略微上浮现象，其新拌混凝土表现出较好的匀质性，和易性良好。b1 黏土陶粒因其表面略显粗糙且部门颗粒呈胶囊状，相互之间能够咬合在一起且能与浆体很好地结合，制备的轻集料混凝土基本没有出现上浮现象，但其工作性略差。通过对比观察 a1 和 b1的轻集料混凝土强度值可以发现，b1 的轻集料混凝土的 7d 和28d 强度高于 a1 的轻集料混凝土。分析原因，这可能与轻集料的筒压强度及颗粒粒型相关。综合考虑， a1 与 b1 制备的轻集料混凝土工作性能与力学性能，选择 a 种黏土陶粒作为制备轻集料混凝土的集料。

2.2.2 不同体积砂率对轻集料混凝土性能的影响

选择轻集料为 a 种类集料，固定水胶比、粉煤灰掺量等指标，考察不同体积砂率对轻集料混凝土的工作性能，检测结果如表4 所示。

表4 不同体积砂率的轻集料混凝土性能结果

通过对比观察编号 a1、a2 和 a3 这三组轻集料混凝土，当轻集料混凝土的体积砂率在 45% 时，所制备的轻集料混凝土包裹性较体积砂率在 48% 时的差，有少量的粗集料外露，其匀质性一般，坍落度和扩展度良好，能够满足设计要求；当轻集料混凝土的体积砂率在 42% 时，轻集料混凝土的包裹性最差，其坍落度和扩展度居中；当体积砂率在 48% 时，坍落度不符合要求。从轻集料混凝土的力学性能结果可以看出，随着体积砂率的变化，力学强度值略有变化，但是变化不大。综合考虑，试验制备的轻集料混凝土体积砂率宜选为45%。

2.2.3 粉煤灰掺量对轻集料混凝土性能的影响

以不同粉煤灰掺量制备轻集料混凝土，其性能检测结果如表5 所示。

对比 c1、c2 和 c3 这三组新拌轻集料混凝土工作状态，当轻集料混凝土中粉煤灰掺量为 50% 时，轻集料混凝土的坍落度和扩展度都较高，满足设计要求；当粉煤灰掺量降低到40% 时，轻集料混凝土的坍落度没有太大的改变，但其扩展度明显增大；当粉煤灰的掺量增加到 60% 时，轻集料混凝土的坍落度无太大变化，但其扩展度明显降低。可见，在轻集料混凝土中掺入粉煤灰掺量在 40% 时，轻集料混凝土的流动度最高，工作性能良好。对比分析三组轻集料混凝土力学性能可以发现，当粉煤灰的掺量在 40% 的时候，轻集料混凝土的 7d 和 28d 抗压强度均是最高的。