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        陶粒預(yù)處理對(duì)輕骨料混凝土性能的影響

        2020-10-14 08:17:42杜曉方張龍輝霍浩羽董振楠張藝萌
        四川建材 2020年9期
        關(guān)鍵詞:陶粒水泥漿表觀

        杜曉方,張龍輝,霍浩羽,董振楠,張藝萌

        (鄭州科技學(xué)院,河南 鄭州 450064)

        0 前 言

        隨著我國(guó)建筑行業(yè)的興盛與發(fā)展,對(duì)建筑材料也提出了更高的要求,輕質(zhì)、高強(qiáng)、環(huán)保、復(fù)合性能好等。輕骨料混凝土是滿足新材料多方面性能要求的材料之一。因此,國(guó)內(nèi)外對(duì)它的研究從未間斷,成果頗多,主要集中在配合比計(jì)算、高強(qiáng)度等方面。近兩年有研究人員為提高輕骨料混凝土強(qiáng)度而對(duì)輕骨料做預(yù)處理,很有成效,但研究者尚少。本文以鄭州市周邊企業(yè)生產(chǎn)的陶粒為對(duì)象,分別采取不同的預(yù)處理方法,研究其性能的差異。鑒于楊霄云、劉軍等[1-2]的研究成果,本文采取5種預(yù)處理方式,在其他材料及配比均不變的條件下對(duì)這五種不同處理方式下的陶?;炷吝M(jìn)行性能分析,對(duì)比出哪一種處理方式得到的陶?;炷列阅芨鼉?yōu)、強(qiáng)度更高。

        1 實(shí)驗(yàn)基本情況

        1.1 原材料及性能

        水泥:采自江西的海螺牌42.5普通硅酸鹽水泥,凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度均符合標(biāo)準(zhǔn)《通用硅酸鹽水泥》(GB175—2007)。

        粉煤灰:二級(jí)粉煤灰,摻量符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《粉煤灰在混凝土和砂漿中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JGJ 28—86)的3.2.2條。

        減水劑:聚羧酸減水劑粉劑,實(shí)測(cè)最大減水率25%。

        陶粒:鞏義市友邦供水材料公司生產(chǎn)的頁(yè)巖陶粒,碎石型,實(shí)測(cè)密度等級(jí)700級(jí)。粒徑:5~15 mm,其中,5~10 mm分計(jì)篩余占75%。

        砂:普通人工砂,級(jí)配良好,細(xì)度模數(shù)2.43,堆積密度1 513 kg/m3。

        水:自來水。

        1.2 陶粒預(yù)處理及處理前后性能對(duì)比

        對(duì)陶粒的預(yù)處理方式有:預(yù)濕和造殼。預(yù)濕是將陶粒浸泡在水中一定時(shí)間,撈出后擦干表面水分。造殼分水泥粉包裹造殼和水泥漿包裹造殼,水泥粉包裹造殼是將陶粒先浸泡一定時(shí)間,撈出瀝干多余水分,顆粒表面保持濕潤(rùn),撒水泥粉拌勻,保鮮膜覆蓋養(yǎng)護(hù)7天而得,水泥漿包裹造殼是將陶粒預(yù)濕一定時(shí)間,撈出后擦干表面水分,以飽和面干狀態(tài)放入0.4水灰比的水泥漿中,拌和均勻并每隔20 min翻拌1次,保證顆粒不相互粘連,直至表層漿體硬化完成。造殼前后陶粒性能對(duì)比如表1所示。

        表1 陶粒造殼前后性能對(duì)比

        1.3 設(shè)計(jì)方案

        本文設(shè)計(jì)五種方案:普通陶粒不預(yù)濕(P),普通陶粒預(yù)濕1 h(P1),普通陶粒預(yù)濕24 h(P24),水泥粉包裹陶粒并預(yù)濕24 h(F24),水泥漿包裹陶粒并預(yù)濕24 h(J24)。

        1.4 配合比設(shè)計(jì)

        根據(jù)輕粗骨料的密度等級(jí),配置LC30的陶?;炷粒捎盟缮Ⅲw積法設(shè)計(jì)配合比,膠凝材料總用量取480,粗細(xì)骨料總體積取1.1 m3,砂率取45%,用水量按凈用水量計(jì)。算得配合比見表2。

        表2 不同方案配合比計(jì)算結(jié)果 單位:kg

        1.5 實(shí)驗(yàn)實(shí)施

        根據(jù)以上配合比設(shè)計(jì),按五種方案逐一進(jìn)行材料配備和攪拌,攪拌采用機(jī)械攪拌,投料順序和攪拌時(shí)間按照《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》(JGJ51—2002)6.2.4條執(zhí)行,攪拌完成后出料并測(cè)拌和物的坍落度、觀察粘聚性和保水性,而后試塊成型,每種方案各成型3組,9塊,試塊采用邊長(zhǎng)100 mm的立方體, 便于后期分別測(cè)其3、7、28 d強(qiáng)度和干表觀密度。

        2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

        2.1 拌和物性能測(cè)試結(jié)果及分析

        五種方案拌制的混凝土拌和物坍落度測(cè)值如圖1所示。如圖1所示,五種陶粒混凝土的坍落度值均在20~25 cm,流動(dòng)性較大,觀察其粘聚性和保水性一般,其中,水泥粉包裹造殼的陶?;炷罠24整體和易性最好,原因可能是水泥粉包裹造殼的陶粒雖然經(jīng)2.36 mm篩篩除過細(xì)粉,但顆粒表面仍附有一層,該細(xì)粉在拌和時(shí)能更好地改善拌和物的和易性, 在高流動(dòng)性時(shí)能保證較好的粘聚性和保水性。而普通陶粒預(yù)濕1 h的P1型拌和時(shí)粘聚性和保水性特別差,出現(xiàn)了較明顯的流漿現(xiàn)象。

        圖1 五種陶?;炷撂涠戎抵鶢?/p>

        2.2 強(qiáng)度測(cè)定結(jié)果及分析

        制成的試塊強(qiáng)度分3次測(cè)定,依次測(cè)定五種方案陶粒混凝土的3、7、28 d強(qiáng)度值。測(cè)值如表3及圖2所示。

        表3 不同齡期混凝土強(qiáng)度測(cè)值表 單位:MPa

        圖2 五種陶粒混凝土不同齡期強(qiáng)度測(cè)值柱狀圖

        1)五種方案的陶?;炷?8 d強(qiáng)度都達(dá)到了30 MPa,均能滿足強(qiáng)度要求,28 d的增長(zhǎng)趨勢(shì)也較為明顯,P1強(qiáng)度稍顯偏低,28 d強(qiáng)度值增長(zhǎng)較少,可能與混凝土拌和時(shí)保水性不好,出現(xiàn)流漿現(xiàn)象有關(guān),試塊成型后有個(gè)別出現(xiàn)蜂窩麻面現(xiàn)象,強(qiáng)度測(cè)值低,影響整體強(qiáng)度值。

        2)P、P1、P24三種類型相比,前7 d強(qiáng)度測(cè)值接近,28 d強(qiáng)度P24型的發(fā)展較好,原因可能是骨料內(nèi)部水分充足,不吸收水泥漿中的水分,水泥漿中充足的水分利于拌和合物中未水化的水泥不斷水化增加強(qiáng)度、密實(shí)度。

        3)P24型和F24型混凝土3、7、28 d強(qiáng)度測(cè)值均比較接近,說明對(duì)于高密度級(jí)別的陶粒(堆積密度≥600 kg/m3),水泥粉包裹造殼增加強(qiáng)度的效果不明顯。

        4)P24、F24、J24三種類型對(duì)比,J24的3 d和7 d強(qiáng)度明顯高于P24和J24,但28 d強(qiáng)度相差不多。原因可能是前7 d水泥石強(qiáng)度增長(zhǎng)不夠,混凝土強(qiáng)度取決于骨料強(qiáng)度,骨料本身強(qiáng)度高,筒壓強(qiáng)度測(cè)值大則測(cè)出來的試塊強(qiáng)度高,28 d水泥石強(qiáng)度增長(zhǎng)足夠,對(duì)于輕骨料混凝土而言,強(qiáng)度主要還是取決于水泥石強(qiáng)度,水泥石中水灰比不變,因此后期強(qiáng)度相當(dāng)。由此可見,在相同配比情況下,對(duì)于高密度級(jí)別的陶粒進(jìn)行造殼可提高混凝土的早期強(qiáng)度,但對(duì)后期強(qiáng)度影響不大。

        2.3 干表觀密度測(cè)定

        干表觀密度測(cè)定采用破碎試件烘干法,將做完抗壓強(qiáng)度的試件破碎成粒徑為20~30 mm以下的小塊,把3塊試件的破碎試料混勻,取樣1 000 g,然后將試樣放在烘箱中烘至恒重。按照《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》(JGJ51—2002)7.3.3中的4個(gè)步驟依次測(cè)出五種類型的陶?;炷敛煌g期時(shí)的干表觀密度值,最終測(cè)值如圖3所示。

        圖3 五種陶?;炷敛煌g期干表觀密度值

        由圖3可見:五種類型的陶粒混凝土干表觀密度都沒有超過1 950 kg/m3,符合輕骨料混凝土的定義。

        3 結(jié)論與展望

        1)本文所選陶粒為高密度陶粒,不同于中低密度級(jí)別的陶粒[1],中低密度級(jí)別的陶粒本身強(qiáng)度低,造殼后可提高自身強(qiáng)度,從而提高陶粒混凝土的強(qiáng)度。對(duì)于高密度級(jí)別的陶粒,由以上論述可以看出,不管造殼或不造殼,水泥粉包裹造殼或水泥漿包裹造殼,當(dāng)預(yù)先浸泡24 h時(shí),28 d后的強(qiáng)度值和干表觀密度值幾乎相當(dāng),且強(qiáng)度明顯高于預(yù)設(shè)強(qiáng)度等級(jí)LC30,因此,高密度級(jí)別的陶粒無需造殼就可以獲得想要的高強(qiáng)度。這也為工程應(yīng)用提供了便利又保證了高強(qiáng)度。

        2)強(qiáng)度測(cè)定過程中,F(xiàn)24和J24的28 d強(qiáng)度測(cè)值中均出現(xiàn)了一個(gè)極高值49.1 MPa和51.2 MPa,雖然根據(jù)混凝土強(qiáng)度取值規(guī)則舍去了該值,但仍說明造殼后的混凝土有做出更高強(qiáng)度的可能性,有待進(jìn)一步研究。

        3)輕骨料混凝土用于制作砌塊、做填充墻、圍護(hù)墻的較多,但用于承重部位的較少,如何將輕骨料混凝土廣泛用于結(jié)構(gòu)承重部位是需要深入研究的問題。

        [ID:010123]

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