陶粒混凝土的工作性能研究

姜瑞金（中山市古镇巨辉混凝土建材有限公司）



陶粒混凝土的工作性能研究

姜瑞金
（中山市古镇巨辉混凝土建材有限公司）

【摘要】工作性能是评定混凝土质量的一个重要指标，它直接关系到混凝土的施工进度和施工质量。陶粒混凝土的工作性能主要包括流动性、匀质性以及稳定性。本文将从陶粒的性能、水泥浆体粘度和陶粒混凝土的施工工艺方面出发研究这几个因素对陶粒混凝土工作性能的影响，希望能对读者起到借鉴作用。

【关键词】陶粒混凝土；工作性能；水泥浆体粘度

1　引言

工作性能是评定混凝土质量的一个重要指标，它直接关系到混凝土的施工进度和施工质量，同时它还直接影响到硬化混凝土的力学性能和耐久性。一般情况下对陶粒混凝土的工作性能进行研究主要可以从流动性、匀质性和稳定性等方面出发。由于陶粒具有颗粒密度娇小的特点，因此陶粒混凝土在拌合施工过程中容易出现分层离析的问题。并且陶粒具有吸水率较高的特点，在一系列的施工过程中会不间断的吸水，这会对陶粒混凝土的工作性能造成不利的影响。本文将从陶粒的性能、水泥浆体粘度和陶粒混凝土的施工工艺方面出发研究这几个因素对陶粒混凝土工作性能的影响。

2　陶粒混凝土拌合物的工作性能评价指标

一般情况下对陶粒混凝土拌合物的工作性能进行评价，可以从流动性、匀质性以及粘聚性等方面出发。对于陶粒混凝土工作性能的评价目前还没有制定统一的标准，本文将从以下几个指标对陶粒混凝土的工作性能进行评价。

2.1坍落度和扩展度

对于陶粒混凝土拌合物流动性和粘聚性的评价可以采用坍落度和扩展度这两个指标。坍落度和扩展度的检测方法具有简单方便的特点，因此适用范围较广。但是，这两种指标的评价方法存在各自的缺点，对于大流动性的轻集料混凝土可以采用坍落度和扩展度相结合的评价方法对混凝土的流动性和稠度进行评价。

2.2分层度

由于陶粒具有上浮的作用，在陶粒混凝土的拌合过程中，陶粒主要会集中到上层拌合物中，而下层拌合物中的陶粒含量会相对较少，根据这种情况可以采用振捣后陶粒混凝土上下层拌合物中陶粒质量的差异以评价陶粒混凝土在振捣过程中的运动情况，采用分层度这一概念对其进行评价。分层度试验是指陶粒混凝土在经过规定时间振捣之后，采用分层度设备对上下层拌合物中骨料含量进行测量，并根据上下层骨料含量的差异对拌合物的抗分层和抗离析性能进行评价。

本文进行陶粒混凝土分层度试验所采用的仪器如图1所示。该设备为钢筒，其直径为200mm，高度为100mm，上中下三层之间相互联通。在分层度的试验过程中，首先将混凝土拌合物装入到钢筒中，接着对其进行一定时间的振捣，之后将上下层的拌合物取出，然后分别将上下层的拌合物装入到体积为3L的圆柱体钢筒内测量出拌合物的质量，并计算出拌合物的湿表观密度，之后再将其经过筛孔尺寸4.75mm的钢筛，采用水将拌合物的水泥砂浆洗净，挑出其内的陶粒，最后经过烘干处理测量上下层拌合物中所含有的陶粒质量。

图1　分层度试验筒

将测量得到的上下层拌合物的湿表观密度差与平均湿表观密度的比值定义为拌合物的密度分层度；将测量得到的上下层拌合物的粗集料质量差与平均粗集料质量的比值定义为拌合物的粗集料质量分层度。

拌合物的密度分层度和粗集料分层度越低，则可以说明拌合物的匀质性越好，从而可以表明拌合物的抗分层和抗离析性能越好。

3　陶粒混凝土拌合物的工作性能研究

对于陶粒混凝土拌合物的工作性能的主要影响因素包括陶粒的性能、水泥浆体的粘度等。以下将从这几个因素出发研究各个因素的变化对陶粒混凝土拌合物工作性能的影响。

3.1试验材料

⑴陶粒。采用700级圆球型页岩陶粒，如表1所示为陶粒的主要性能指标。

表1　陶粒的主要性能指标

⑵水泥。采用P.O42.5普通硅酸盐水泥。

⑶粉煤灰。采用Ⅱ级粉煤灰。

⑷砂。采用Ⅱ级级配天然河砂，其堆积密度为1630kg/m3。

⑸高效减水剂。采用HYNF-1高效减水剂。

⑹水。采用自来水进行拌合即可。

3.2配合比设计

在本试验中，采用松散体积法对陶粒混凝土的配合比进行设计。如表2所示陶粒混凝土的试验配合比。表中A2表示陶粒混凝土的基准配合比，预湿时间为1h，级配为5～20mm连续级配。A1和A4则表示原材料及用量与A1相同，但是预湿时间不同，A1的预湿时间为0h， A4的预湿时间为24h。A3表示除了陶粒的级配，其他方面均与A1相同的配合比，陶粒的级配为5～31.5mm的连续级配。B组配合比则表示其他均与基准配合比相同，但是采用粉煤灰部分代替水泥，各个掺量不同。C组配合比表示其他均与基准配合比相同，但是采用磨细矿粉部分取代水泥，各个掺量不同。D组配合比表示其他均与基准配合比相同，但是采用粉煤灰和磨细矿粉部分取代水泥，各个掺量不同。E组配合比表示其他均与基准配合比相同，但是其中掺加不同掺量的高效减水剂。F组配合比表示其他均与基准配合比相同，但是掺加不同掺量的粉煤灰和高效减水剂。

表2　陶粒混凝土的试验配合比

3.3试验结果分析

3.3.1陶粒对拌合物工作性能的影响

在本试验中所采用的陶粒粒径分别为20mm和31.5mm两种。如表3所示为陶粒最大粒径对混凝土性能的影响结果。

表3　陶粒最大粒径对混凝土性能的影响结果

从表3中可以清楚的看出，随着陶粒最大粒径的增大，拌合物密度分层度和质量分层度显著增大，这主要是因为随着陶粒最大粒径的增加，陶粒的上浮速度不断增大。随着陶粒最大粒径的增大，硬化混凝土的抗压强度逐级减小，这是因为随着陶粒粒径的增大，陶粒的颗粒强度逐级降低。

从图2中可以清楚的看出，随着陶粒预湿时间的增加，陶粒的吸水率逐级增大，之后增加缓慢，24h预湿时间的吸水率比1h预湿时间的吸水率增加了58%。因此在常压的情况下采用浸泡法预湿陶粒时，应将预湿时间控制在24h为宜。

图2　陶粒的吸水率随预湿时间的变化曲线图

如表4所示为陶粒的预吸水时间对混凝土性能的影响。从表中可以清楚的看出，随着预吸水时间的注浆增大，混凝土的流动性不断增大，这是因为预湿处理之后的陶粒，在混合料拌和过程中对水的吸收量会减少，因此能够起到表面润滑的作用。预湿处理之后的陶粒密度分层度和质量分层度会比未预湿的陶粒有非常显著的降低。预湿处理之后的陶粒硬化混凝土28d抗压强度会比未预湿陶粒硬化混凝土的抗压强度有所提高。

表4　陶粒的预吸水时间对混凝土性能的影响

3.3.2水泥浆体对拌合物工作性能的影响

⑴矿物掺合料的影响

如表5所示为粉煤灰对混凝土性能的影响。从表中可以看出，随着粉煤灰取代率的逐渐增大，陶粒混凝土的流动性有非常显著的提高，而混凝土的强度则有所降低。

表5　粉煤灰对混凝土性能的影响

如表6所示为磨细矿粉对陶粒混凝土性能的影响结果。从表中可以看出，单掺矿粉对拌合物流动性的影响不大，拌合物的匀质性有一定的提高。随着矿粉掺量的逐级增加，陶粒混凝土的密度分层度和质量分层度具有非常明显的降低。当矿粉的掺量为10%和20%时，混凝土的强度显著的提高，但是当掺量达到30%，混凝土的强度反而有所降低。

表6　磨细矿粉对陶粒混凝土性能的影响结果

如表7所示为粉煤灰和矿粉复掺对混凝土性能的影响。从表中可以看出，当在混凝土中复掺10%的粉煤灰和10%的矿粉之后，拌合物的流动性和匀质性有明显的提高，并且强度也得到了一定的提高。但是当复掺的比例达到30%时，拌合物的流动性有所提高，但是匀质性则有所降低。复掺的比例达到30%时，混凝土的强度有所降低。

表7　粉煤灰和矿粉复掺对混凝土性能的影响

⑵高效减水剂

如表8所示为高效减水剂对混凝土性能的影响。从表中可以清楚的看出，随着高效减水剂的掺量的增大，拌合物的流动性显著增大，并且密度分层度和质量分层度也有所增加，但是会影响混凝土的抗压强度。

表8　高效减水剂对混凝土性能的影响

4　总结

本文从陶粒性能和水泥浆体粘度等方面出发，进行了陶粒粒径、陶粒预吸水程度、矿物掺和料以及高效减水剂的改变对陶粒混凝土性能的影响试验，从而得到了相应的影响规律。这对陶粒混凝土的配置和工程的应用提供了一定的指导作用，具有非常显著的现实意义。●

【参考文献】

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