免搅拌超轻陶粒混凝土制备研究

甘 立 吴瑞卿 甘 伟 王 庆 何 娟

（1广州建筑产业开发有限公司；2广州建筑股份有限公司)(3广州大学；4广州市建筑集团有限公司）

0 引言

建筑用陶粒，按国家标准GB/T 17431.1《轻集料及其试验方法笫1部分：轻集料》，属人造轻集料范畴。人造轻集料陶粒又分“高强轻粗陶粒”(堆积密度600～900kg/m3，筒压强度4～6.5MPa)和“轻粗陶粒”(堆积密度200～1200㎏/m3，筒压强度0.2～5.0MPa，其中，堆积密度不大于500㎏/m3称为“超轻陶粒”)。堆积密度大于500㎏/m3的轻粗陶粒、高强陶粒多用于制备陶粒混凝土砌块、墙板和结构用混凝土等。超轻陶粒密度小(200～500㎏/m3)，筒压强度低(0.2～1.5MPa)，保温隔热性好，价格低，产量大，但由于强度低，在机械搅拌混凝土时易粉碎，因此，多用于养植花卉和轻质填充等。

作为建筑用轻集料，耕地粘土陶粒已禁止生产使用，以建筑固废、河道、市政淤泥等为原料制备的人造轻集料陶粒，属于节约天然资源的绿色建材产品。目前，由于天然砂石资源日益匮乏，国家推行生态环境保护，固废资源化，利用建筑固废、河道市政污泥等生产的陶粒日趋增多。因此充分利用超轻陶粒，为建筑市场提供一种性能适宜的超轻陶粒混凝土材料，应用于建筑节能、建筑装饰、墙体工程和大孔混凝土领域，具有相当的必要性和广阔市场前景。

针对上述技术状况，提出免搅拌超轻陶粒混凝土并对其制备进行试验研究。

1 免搅拌超轻陶粒混凝土的涵义及制备条件

⑴免搅拌超轻陶粒混凝土是以超轻陶粒、陶砂等为集料，在有压网的模具中均匀填满集料，将灌浆材料从模底孔压入，充满集料孔隙，凝结硬化、养护而成的超轻陶粒混凝土。

⑵免搅拌超轻陶粒混凝土的制备需具备以下基本条件：

①质量稳定的超轻陶粒以及其他轻集料（如陶砂、EPS轻珠等）；

②高流动性灌浆材料(如水泥胶浆、水泥泡沫胶浆、水泥砂浆)；

③可折装金属模具，有上压网、侧板、下底板、进料、出浆孔。常用尺寸（4000～6000）mm×(900～1000)mm×(400～650)mm（长×宽×高）；有配套的灌浆材料制备和压浆泵机具；

④养护条件。

2 免搅拌超轻陶粒混凝土的制备工艺特点

⑴免搅拌超轻陶粒混凝土的制备工艺路线，见图1。

图1

⑵免搅拌超轻陶粒混凝土制备的特点：

①免除了常规混凝土的搅拌工艺，克服现有混凝土搅拌过程中超轻陶粒破碎、不能保存陶粒完整、降低混凝土强度、密度増大等问题；

②在形成混凝土的同时，为制品提供大型胚料和提供大规模机械化生产条件，生产效率高；

③通过模具填充轻集料、压浆成型混凝土大型块料，再经切割工艺，可制造出尺寸精度较高、外观平整的砖、块、板材等制品，并具有良好热工性能、防火、耐水、轻质、耐久等优点；

④釆用模具填充轻集料、压浆成型混凝土的制备工艺，通过不同轻集料的粒级、配比调整、不同的压浆材料（如水泥胶浆、水泥泡沫砂浆、水泥砂浆）和不同的浆料充填率（当制备大孔混凝土时，可通过底模板上的出料孔，将多余的浆料放出），可制造出不同品种、不同性能的轻质混凝土、多孔混凝土（如大孔混凝土、复合集料（EPS、陶粒）混凝土、透水混凝土）等，见图2。

图2

3 影响免搅拌超轻陶粒混凝土性能的因素

⑴超轻陶粒的质量，含筒压强度、密度、最大粒径、级配、空隙率、吸水率等技术指标。

⑵轻集料布料均匀性、密实性。

⑶压浆材料的性能：强度、宻度、扩展度、凝结时间。

⑷压浆工艺：压浆泵压力、升浆速度和均匀性、密实性。

⑸养护温度、时间。

4 免搅拌超轻陶粒混凝土制备试验

4.1 一种免搅拌超轻陶粒EPS轻珠复合混凝土制备步骤

⑴压浆料制备：每立方混凝土按以下比例配制水泥砂浆：42.5硅酸盐水泥320㎏/m3；中细砂160㎏/m3；掺合料100㎏/m3（55粉煤灰：30石粉：15抛光渣粉组成混合物）；水150㎏/m3；聚羧酸减水剂0.5㎏/m3；改性复合引气剂0.01㎏/m3；改性剂有机硅可再生分散乳胶0.5㎏/m3。

⑵颗粒状轻集料准备：超轻陶粒，连续级配，堆积密度为420㎏/m3，筒压强度为1.3MPa，最大粒经为20mm，孔洞率为36%，经预湿处理；EPS轻珠，堆积密度为4㎏/m3，粒径为2～3mm，导热系数0.004W/m·K。

⑶颗粒填充金属模具：按（体积比）每立方混凝土超轻陶粒1m3、EPS轻珠0.2m3，将超轻陶粒及EPS轻珠均匀洒入，填充满混凝土金属模具。金属模具为可拆装、上部设有金属压网，底部设有进、出料管。

⑷压浆粘结成混凝土：将制备的水泥砂浆，从进料管缓慢泵入混凝土金属模具中，泵压为0.8～1.2MPa；升速1～1.5mm/s，水泥砂浆灌注满轻粗陶粒及EPS轻珠之间的空隙至模具上刻度位置。

⑸凝固硬化、脱模、养护，形成免搅拌超轻陶粒混凝土荒料。

⑹切割成混凝土制品：按设计尺寸，将混凝土切割成建筑用混凝土板、块。

4.2 免搅拌轻粗陶粒混凝土性能测试结果

⑴混凝土密度等级：D1100㎏/m3；

⑵混凝土强度等级：LC7.5MPa；

⑶吸水率：3.2%；

④导热系数：0.27W/m·k。

4.3 小结

本实验所制备的免搅拌超轻陶粒混凝土，采用性能稳定、堆积密度为420㎏/m3、筒压强度为1.3MPa、最大粒径为20mm、孔洞率为36%、经预湿处理的超轻陶粒；为了减小混凝土的密度和导热系数，掺配了适量EPS轻珠；为了提高料浆的流动性、充填性，釆用了高效减水剂、微泡剂；为了减小混凝土的吸水率，掺入改性剂硅烷可再生分散乳胶。配制出的混凝土可用于轻质节能墙材（砌块、墙板）等。

5 结论

釆用模具填充超轻陶粒，再压入料浆形成的免搅拌混凝土，通过不同轻集料的粒级、配比调整，不同的压浆材料，不同的压浆方式、充填率，可以获得不同品种、不同性能的轻质混凝土、多孔混凝土，如大孔混凝土、复合集料（EPS、陶粒）混凝土、透水混凝土等。实验说明，可利用超轻陶粒配制出密度等级为D 1100㎏/m3、强度等级为LC 7.5MPa、吸水率为3.2%、导热系数为0.27W/m·k的混凝土，用于建筑节能、建筑围护墙材等领域。