田帥TIAN Shuai；李世華LI Shi-hua；焦巖JIAO Yan

（①云南建投綠色高性能混凝土股份有限公司，昭通 657000；②云南省高性能混凝土工程研究中心，昆明 650500）

0 引言

隨著現(xiàn)代建筑向著高層、大跨徑方向的發(fā)展，對混凝土性能的要求也越來越高，普通高強混凝土因其自重大問題的存在，在大型工程應(yīng)用中受到越來越多的制約[1]。采用陶粒配制的輕骨料混凝土具有輕質(zhì)高強、保溫隔熱、隔聲、抗震、環(huán)保等諸多優(yōu)良性能，可減輕建筑物和構(gòu)筑物的自重恒載，在高層建筑、軟土地基工程和建筑改造工程中具有廣闊的應(yīng)用前景。

雖然輕骨料混凝土可大幅度減輕結(jié)構(gòu)自重，減少地基荷載，節(jié)約材料用量等。但是因輕骨料混凝土強度較低、泵送過程中骨料較易上浮、工作性難保持等問題，制約了輕骨料混凝土的應(yīng)用發(fā)展[2-3]。如何克服以上缺點，提高輕骨料混凝土的性能與質(zhì)量以滿足建筑業(yè)發(fā)展的需求，仍需開展進一步的研究。而輕骨料混凝土的性能在很大程度上取決于輕骨料的品種及性能，因此，文章開展了不同品種陶粒性能檢測與比選試驗，并研究了膠凝材料用量、陶砂及輕骨料預(yù)濕方式對LC30 輕骨料混凝土性能的影響，以期為輕骨料混凝土的配制與應(yīng)用提供參考。

1 試驗內(nèi)容與方法

1.1 原材料

①水泥：P·O42.5 水泥，比表面積366m2/kg，標(biāo)稠用水量26.2%，初凝時間238min、終凝時間302min，3d 抗折強度4.8MPa、抗壓強度22.8MPa，28d 抗折強度8.3MPa、抗壓強度47.0MPa，安定性合格。

②粉煤灰：Ⅰ級粉煤灰，細(xì)度6%，需水量比95%，含水率0.2%，燒失量3.8%，7d 活性指數(shù)為75.0%，28d 活性指數(shù)為88.6%。

③頁巖陶粒：粒型為碎石型，粒徑為5～15mm，堆積密度895kg/m3，表觀密度1674kg/m3，筒壓強度9.5MPa，1h 吸水率為1.2%。

④人工陶粒：粒型為圓球型，粒徑為5～20mm，堆積密度1110kg/m3，表觀密度1670kg/m3，筒壓強度11.3MPa，1h吸水率為4.8%。

⑤污泥陶粒：粒型為圓球型，粒徑為5～15mm，堆積密度507kg/m3，表觀密度884kg/m3，筒壓強度2.7MPa，1h 吸水率為26.8%。

⑥粉煤灰陶粒：粒型為圓球型，粒徑為5～15mm，堆積密度966kg/m3，表觀密度1603kg/m3，筒壓強度25.2MPa，1h吸水率為13%。

⑦河砂：細(xì)度模數(shù)3.2，含泥量2%。

⑧頁巖陶砂：粒徑0～5mm，堆積密度699kg/m3。

⑨人工陶砂：粒徑0～1.18mm，堆積密度833kg/m3。

⑩減水劑：采用減水率為30%的聚羧酸高性能減水劑。

1.2 混凝土配合比

LC30 輕骨料混凝土試驗配合比如表1～表4 所示。

表1 不同品種陶粒對LC30 混凝土性能影響的試驗配合比（kg/m3）

表2 膠凝材料用量對LC30 混凝土影響的試驗配合比（kg/m3）

表3 陶砂用量對LC30 混凝土性能的試驗配合比（kg/m3）

表4 骨料預(yù)濕方式對LC30 混凝土性能的影響試驗配合比（kg/m3）

1.3 混凝土的制備

骨料預(yù)濕：將陶粒放入水中浸泡24h，然后將陶?？厮溜柡兔娓珊箝_展相關(guān)試驗。

制備方法：未預(yù)濕的陶粒其拌制投料順序為先將骨料與試驗所需用水量的一半加入攪拌機攪拌3min，然后加入膠凝材料、外加劑和剩余的水?dāng)嚢?min。預(yù)濕后的陶粒其制備方法將所有材料加水?dāng)嚢?min 即可。

成型方法：拌合物出機后一次填裝試模，對于流動性混凝土裝滿試模后放入振實臺振動15s 后表面壓實抹平，試模尺寸為100×100×100mm。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同品種陶粒對LC30 混凝土性能的影響

不同品種陶粒對LC30 混凝土性能影響的試驗配合比如表1 所示，其試驗結(jié)果如表5 所示。

表5 不同品種陶粒對LC30 混凝土性能影響的試驗結(jié)果

由圖1～圖4 可知，LP-3 混凝土陶粒上浮最為嚴(yán)重，LP-1 與LP-4 混凝土陶粒上浮情況優(yōu)于LP-3，而采用粉煤灰陶粒配制的混凝土陶?；静簧细?。這是由于陶粒的上浮取決于陶粒的密度與水泥漿體的密度，陶粒密度與水泥漿之間的差值越大陶粒上浮越嚴(yán)重，而粉煤灰陶粒的表觀密度雖然低于頁巖陶粒與人工陶粒，但粉煤灰陶粒具有較高的吸水率，其吸水后單位體積內(nèi)質(zhì)量最大，因此具有較好的抗上浮性能。由圖5～圖8 可知，試塊的破壞面主要表現(xiàn)為陶粒的損壞，陶粒的破壞程度LP-3＞LP-1＞LP-4＞LP-2。由表1 與表5 可知，在膠凝材料用量為480kg/m3的情況下，采用污泥陶粒配制的輕骨料混凝土干容重為1290kg/m3在LP-1～LP-4 中最低，但28d 抗壓強度也最低，僅有15.4MPa；采用粉煤灰陶粒配制的輕骨料混凝土28d 抗壓強度最高，可達38MPa；而采用頁巖陶粒與人工陶粒配制的輕骨料混凝土28d 抗壓強度基本相當(dāng)；這是由于陶粒筒壓強度的大小順序為粉煤灰陶粒＞人工陶粒＞頁巖陶粒＞污泥陶粒，在膠凝材料用量及用水量一致的情況下，陶粒的筒壓強度是混凝土強度的主要影響因素，陶粒筒壓強度越高，在同等條件下配制出的輕骨料混凝土抗壓強度越高。

圖1 頁巖陶?；炷?/p>

圖2 粉煤灰陶?；炷?/p>

圖3 污泥陶?；炷?/p>

圖4 人工陶?；炷?/p>

圖5 頁巖陶粒砼斷面

圖6 粉煤灰砼斷面

圖7 污泥陶粒砼斷面

圖8 人工陶粒砼斷面

2.2 膠凝材料用量對LC30 混凝土性能的影響

采用粉煤灰陶粒開展膠凝材料用量對LC30 混凝土性能影響的研究，混凝土配合比如表2 所示，試配前對骨料進行預(yù)濕，待達到飽和面干后開展相關(guān)試驗，粉煤灰陶粒LC30 混凝土性能如表6 所示。

表6 粉煤灰陶粒LC30 混凝土性能指標(biāo)

由表2 與表6 可知，保持水膠比0.3 不變，逐步增加膠凝材料用量，混凝土坍落度逐漸增大；當(dāng)膠凝材料增加到500kg/m3時，混凝土坍落度與擴展度均最大；這是因為較多的漿體可以充分包括骨料和填充骨料的間隙，減少骨料間的阻力，從而促進混凝土的流動。當(dāng)混凝土膠凝材料用量為460kg/m3時，混凝土強度與容重均較高，28d 抗壓強度可達42.7MPa、容重為1613kg/m3，這是由于混凝土骨料與漿體的組合達到了較密實的狀態(tài)，因此在容重增加的同時也提高了抗壓強度。

2.3 陶砂用量對LC30 混凝土性能的影響

陶砂用量對LC30 混凝土性能影響的試驗配合比如表3 所示，其性能指標(biāo)如表7 所示。

表7 不同陶砂用量LC30 混凝土性能指標(biāo)

由表3 與表7 可知，當(dāng)陶砂占砂總量的比例為100%時，28d 干容重與抗壓強度在LP-9～LP-11 中均最低，容重為1594kg/m3，抗壓強度為39.7MPa；當(dāng)陶砂占砂總量的比例由100%降低至50%、0 時，28d 干容重與抗壓強度依次增加；陶砂屬輕質(zhì)骨料，其摻量減少會增加混凝土的容重，但和河砂相比，陶砂摻量減少后混凝土的漿體強度增加，提高了混凝土的抗壓強度。

2.4 骨料預(yù)濕方式對LC30 混凝土性能的影響

骨料預(yù)濕方式對LC30 混凝土性能的影響試驗配合比如表4 所示，LC30 混凝土性能指標(biāo)如表8 所示。

由表4 與表8 可知，LP-12～LP-15 坍落度為210～225mm，拌合物具有較好的流動性；輕骨料是否預(yù)濕對其所制備的混凝土的1h 坍落度經(jīng)時損失具有較大影響，經(jīng)骨料預(yù)濕的LP12 的1h 坍落度損失為15mm、經(jīng)骨料預(yù)濕的LP13 的1h 坍落度損失為10mm，而未經(jīng)骨料預(yù)濕的LP-14 與LP-15 的1h 坍落度損失分別達到了35mm 與30mm。采用未預(yù)濕的骨料所配制的混凝土由于骨料吸水率較高，在混凝土預(yù)拌時不能充分吸水，隨著時間的延長表現(xiàn)出較大的坍落度損失；而經(jīng)過骨料預(yù)濕的LP-12 與LP-13 的1h 坍落度損失較小，LP-12 雖經(jīng)過預(yù)濕但并未達到飽和狀態(tài)，因此坍落度損失比LP-13 稍大。

表8 LC30 混凝土性能指標(biāo)

LP-14 總用水量為308kg/m3，但是拌制的混凝土嚴(yán)重離析，28d 抗壓強度僅有28.6MPa，主要是由于粉煤灰陶粒的吸水率較慢，其3min 的吸水量遠(yuǎn)低于其24h 的吸用水量，多余的附加水進入到水泥漿中，造成水膠比變大，從而降低了混凝土的強度；LP-15 的總用水量為202 kg/m3，但是拌合物黏度較大，流動性稍差，28d 抗壓強度可達46.7MPa，主要是由于附加用量較小造成實際凈用水量偏少，混凝土水膠比偏低所致。而經(jīng)過骨料預(yù)濕的LP-12 與LP-13 具有較好的流動性與強度。

3 結(jié)論

①采用頁巖陶粒、人工陶粒、污泥陶粒配制的LC30混凝土均存在骨料上浮現(xiàn)象，而采用粉煤灰陶粒配制的LC30 混凝土具有較好的綜合性能，當(dāng)混凝土膠凝材料用量為460kg/m3、容重為1613kg/m3時，28d 抗壓強度可達42.7MPa。②在膠凝材料用量及用水量一致的情況下，陶粒的筒壓強度是混凝土強度的主要影響因素，陶粒筒壓強度越高，在同等條件下配制出的輕骨料混凝土抗壓強度越高。③在配制輕骨料混凝土?xí)r，陶砂摻量減少會增加混凝土的容重，但可以提高混凝土的抗壓強度。在混凝土膠凝材料用量為460kg/m3時，容重為1851kg/m3的砂輕混凝土28d 抗壓強度可達47.8MPa。④采用未預(yù)濕的吸水率較高的輕骨料配制的混凝土1h 坍落度損失較大，在配制輕骨料混凝土?xí)r宜對輕骨料提前預(yù)濕。