膨胀珍珠岩配制轻质混凝土的研究.pdf

2 0 1 3年第 7期 7月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA C ONC RE T E AND C E MEN T P RODUC T S 2 01 3 No 7 J u l v 膨胀珍珠岩配制轻质混凝土的研究 周和平 ( 镇江城科新型建材有限公司， 2 1 2 1 1 4 ) 摘 要 ： 在 陶粒混凝土 中掺 入膨胀珍 珠岩， 配制 出了密度低于 1 4 0 0 k g m 3 的轻质 混凝土 。结果表 明， 掺入适量 的 膨胀珍珠岩不仅 能够降低轻 质混凝 土的密度 ， 同时其 强度 、 可泵送性能均可达到规 范要 求。 关键词 ： 膨胀珍珠岩 ； 陶粒混凝土 ； 强度 ； 密度； 可泵送性 A b s t r a c t ： T h e h g h t w e i g h t c o n c r e t e w i t h t l l e d e n s i t y l e s s &a n 1 4 0 0 k m。 i s p r e p pe d b y a d d i n g t h e e x p a n d e d p e r l i t e i n t o t h e c e r a mi s i t e c o n c r e t e 1 1 1 e r e s u l t s i n d i c a t e&a t a d d i n g a p p rop ri a t e a mo u n t o f e x p a n d e d p e fl i t e C a R n o t o n l y d e c r e a s e t h e d e n s i t y o f t l l e l i g h t - we i g h t c o n c r e t e ， b u t Ms o c a n ma k e t I l e C o n c r e t e S s t r e n h a n d p u mp i n g p e rf o r ma n c e me e t t l l e r e q u i mme n t s o f t l l e s t and a s Ke y wo r d s ：E x p an d e d p e d i t e ； C e mmi s i t e c o n c r e t e ； S t r e n g t h ； De n s i t y ； P u mp i n g p e r f o r ma n c e 中图分类号 ： T 05 2 8 2 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 2 0 1 3 ) 0 7 2 2 0 4 0前言 随着社会经济的发展 ， 人们迫切要求建筑材料 向轻质 、 高强度方 向发展 。 对建筑 物室 内舒适度 的 要求也越来越高。陶粒混凝土作为轻质混凝土中的 一 种 ， 通过 页岩 、 粉煤灰或其它废料生产出的陶粒 作为骨料所配制 出的混凝土在现在的建 筑市场 中 广受欢迎 ， 但 由于地域性 的特 点 ， 有些地方所生产 的陶粒要么密度偏大 ， 要 么筒压值偏低 ， 导致利用 这些陶粒所配 制出的混凝土往往 出现强度达到设 计要求时密度偏高 ， 或者密度降低时强度不足的现 象。 本项 目以 L C 2 0轻质混凝土为例 ， 研究在陶粒混 凝土中掺人膨胀珍珠岩 ， 在满足混凝土强度和拌合 物和易性的前提下 ，降低混凝土拌合物的密度 ， 配 制出低密度的轻质混凝土。 1 试 验研 究 1 1 试验原材料 水泥 ：镇江某水泥厂生产的 P 0 4 2 5级水泥 标准稠度用水量为 2 6 1 ，初凝时间为 1 6 2 mi n ， 终 凝 时 间为 2 5 5 m i n 。实测 3 d 、 2 8 d抗 压强 度分别 为 2 6 2 MP a 、 5 2 4 MP a ，实测 3 d 、 2 8 d抗 折强 度分别 为 5 5 MP a 、 7 2 MP a ， 比表面积为 3 4 0 k g m ， Mg O含量为 2 5 ， 氯离子含量为 0 0 1 2 。 粉煤 灰 ：镇 江某 电 厂生 产 的 I级灰 细度 ( 4 5 m筛余 ) 为 6 5 ， 烧失量 为 0 8 0 ， 需 水量 比 为 9 1 ， 三 氧化硫含 量为 0 4 8 ， 游离氧化钙含量 为 0 2 0 。 一 2 2一 膨胀珍珠岩 ：河南某保 温材料厂生产 的闭孑 L ( 细)膨胀珍珠岩 ，堆积密度为 1 0 5 k g r n ，烧失量 4 6 ， 吸水率为 1 4 8 。 细骨料 ： 江西赣江 中砂 ， 细度模 数为 2 4 ， 属 于 区级配 。 表观密度为 2 6 1 0 k g m ， 其他性能指标均 符合 J G J 5 2 -2 0 0 6 4 普通混凝 土用砂 、 石 质量及检 验方法标准 要求 ， 试验前筛 除 5 0 ram筛孔 以上颗 粒 。 粗骨料 ： 金坛某 陶粒厂生产 的黏土 陶粒 ， 级配 属于 5 1 0 ra m连续级配 ， 筒 压强度为 2 9 MP a ， 密度 等级为 5 2 0 k g m。 ， 含泥量 0 6 ， l h吸水率为 1 0 6 ， 软化系数为 0 9 。 外加剂 ：江苏某外加剂公司生产 的萘 系外加 剂 ， 减水率为 1 7 4 ， 静浆流动度 1 8 0 mm， l h后 的静 浆流动度 1 7 0 mm，固体含量为 2 6 5 ， p H值为 9 0 ， 密度为 1 1 5 4 g m ( 2 O 环境下 ) ， 其他性能指标均符 合 G B 8 0 7 6 -2 o o 8 混凝土外加剂 的要求。 1 2 配合比设计要求 参照 J G J 5 1 2 0 0 2 轻骨料混凝土技术规程 中的配合 比设计和施工工艺要求 同时结合地方材 料的特点， 在配合比设计时考虑三个方面： 水胶 比及水泥用量 的确定 。水胶 比及水泥用量是提高轻 质混凝土强度 的首要参数 ， 因陶粒及膨胀珍珠 岩含 有一定 的吸水率 ，需要在设计及试验时考虑该 因 素。砂用量。砂率是影响轻质混凝土密度的最直 接因素 ，同时砂 中卵石颗粒含量也影 响拌合 物密 周和平 膨胀珍珠岩配制轻质混凝土的研究 度 ， 为 了降低拌合物密度 ， 需要筛除砂 中超过 5 0 m m 孔筛 以上的颗粒 同时结合陶粒级配和颗粒大小确 定最佳砂率， 使拌合物的和易性能达到可泵性。 膨胀珍珠岩的置换率 。膨胀珍珠岩具有较强的吸水 性和改善拌合物粘稠性的特点 。 需要在置换砂时结 合前述两点综合考虑最佳置换率。 根据 以上要求和采用松散体积法试 配后筛选 出以下九组配合比。 见表 1 。 1 3 试验 结果 试验前先对 陶粒和膨胀珍珠岩进行浸水处理 浸水时间至少 1 h ， 再 晾干 ， 使 陶粒和膨胀珍珠岩保 持饱和状态 即可。投料顺序为 ： 砂、 陶粒 、 膨胀珍珠 岩先投放搅拌 2 0 3 0 s ， 使珍珠岩能够均匀的分布在 砂 中， 再投放水泥、 粉煤灰搅拌 1 0 s ， 最后投放掺入 外加剂的水 ， 搅拌 2 0 3 0 s 。根据 G B T 5 0 0 8 0 -2 0 0 2 普 通混 凝 土 拌 合 物 性 能 试 验 方 法标 准 、 G B f r 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 ( 普通混凝土力学性能试验方法标准 对拌合物进行 了坍落度 、 坍落度损失 、 凝结 时间等 试验 制作 1 0 0 mm x 1 0 0 m mx 1 0 0 m m试块进行抗压强 度试验。同时 ， 参照 C E C S 2 0 3 ： 2 0 0 6 ( 自密实混凝土 应用技术 规程 中“ U” 型箱原理 ， 设计 了长 1 2 0 c m、 宽 1 0 c m、 高 1 5 c m的“ T ” 型槽 在长 1 2 0 c m 的端部取 2 0 c m 长度 ， 在其底部处制作 2 5 。 的坡度 。 再将一定 量的拌合物从坡上倒入 测量拌合物从坡底至流淌 静止时的距离 ， 以此检验拌合物的可泵性能。结果 见表 2 、 表 3 表 1 轻质混凝土配合 比 k 咖 2试 验 结果 与分 析 2 1 拌合物性能 从表 2可 以看 出， 首先 ， 膨胀珍珠 岩掺量高 的 混凝土的坍落度要大于其他组。掺入珍珠岩的拌合 物最小坍落度达到 了 1 9 5 m m， 较其他组 中最大坍落 度高 出 1 0 mm， 混凝土 的扩展度也相应提高 ， 扩展度 最大达到了 5 1 0 ram “ T ”型槽最 大流动距离达到了 6 5 c m。分析认为 ： 因膨胀珍珠岩质量较轻 ， 在水 中呈 漂浮状态 在混凝土拌合物 中因颗粒表面吸附水泥 浆体 ， 膨胀珍珠岩被嵌人在水泥浆 中， 而掺人混凝 土 中后又不易与胶凝材料发生粘结力 ， 相反却分散 拌合物的粘结性能 ， 拌合物 的坍落度与流动性得 到 了相应的提高。 其次 ， 膨胀珍珠岩掺量较高的混凝土凝结时间 一 2 3 2 0 1 3 年第 7期 混凝土与水泥制品 总第 2 0 7期 表 3 混凝土抗压强度 较其他组的凝结时间短 ， 如 4 、 5 、 6号配合 比的凝结 时间较 1 、 2 、 3 、 7 、 8 、 9号的凝结时间长 ， 初凝 时间最 大相差 4 0 mi n 终凝时间最大相差 4 8 m i n 。 分析认为 ： 膨胀珍珠岩在水 中浸泡 1 h未能真正达到饱和湿润 状态 ， 随着膨胀珍珠 岩掺量 的提高 ， 在进行凝结 时 间试验时 ， 拌合物中的珍珠岩开始缓慢地吸收拌合 物中的水分 ， 因其吸收水分的速度缓慢 ， 所 以在拌 合物 出锅时未能影响坍落度及扩展度。因此 ， 在混 凝土中使用膨胀珍珠岩 时 ， 因酌情 考虑掺量 ， 其掺 量影响着拌合物的用水量。 第 三 ，砂率是影响轻质混凝土密度 的首要 因 素 ， 如 7 、 8 、 9号配合 比的实际湿密度较其他组的实 际湿密度大。分析认为 ， 随着砂率的提高， 拌合物的 稠度增大 ， 使单位体积 内的密度增大 ， 从而导致拌 合物的实际湿密度增大。 最后 ， 膨胀珍珠岩掺量提高时会降低拌合物的 湿密度 ， 如 4 、 5 、 6号配合 比中的珍珠岩掺量较其他 组配合 比中珍珠岩掺量高 ， 该三组实际湿密度较 1 、 2 、 3号 的实际湿密度最大相差 5 0 k g m ， 较 7 、 8 、 9号 的最大相差 1 1 0 k g m 。 分析认为 ， 随着珍珠岩掺量的 提高 ， 拌合物 的咬合力降低 ， 粘 结力下 降 ， 稠度 降 低 ， 使单位体积 内的密度降低。 2 2 混 凝 土强度 膨胀珍珠岩的掺人 ， 不仅 可以提高拌合物 的流 动性 ， 还可 以有效抑制混凝土密度 的变化 ， 使混凝 土达到轻质的理想 目标 ， 但其对混凝土最大 的负面 影响就是强度的降低。从表 3中可 以看出 ， 首先 在 相同水胶 比和珍珠 岩掺量的情况下 ， 单位水泥用量 是决定轻质混凝土强度的首要指标。如 1 号水胶 比 为 0 4 7 ， 与 2 、 3号水胶 比分别为 0 4 9 、 0 5相 比较发 现 ， 水泥用量越高 ， 其强度越高 。分析认为 ， 掺膨胀 珍珠岩 的轻质混凝土 的水胶 比理论与普通混凝土 一 2 4一 的理论相 同 。 其次 在相同水胶 比的情况下 ， 混凝土强度随着 珍珠岩掺量的提高而降低 ， 如 4 、 5 、 6号 中膨胀珍珠 岩掺量提高后 ，其早期 7 d强度相对其他配合 比的 早期 强度 较低 ， 2 8 d时增 长趋势较 低 ，基 本上在 8 MP a以内其他配合 比后期强度增长均在 1 0 MP a 以上。分析认为 ， 珍珠岩 的掺入使得水泥浆体与 陶 粒 的咬合力降低 ， 浆体 的粘结力与稠度 降低 ， 强度 随之降低。 第三。 在相同水胶比和相同珍珠岩掺量 的情况 下 。 提 高砂率有助于强度的增长 ， 如 7 、 8 、 9号 配合 比， 其早期 7 d强度较其他组要高 ， 后期增长趋势在 1 0 MP a以上 。分析认为， 轻质混凝土 中的砂率是提 高强度的另一关键 因素。但综合前述分析 ， 砂率 的 提高也会增加浆体稠度 ， 提高拌合物的实际密度。 2 3 拌合物的可泵性能 轻质混凝 土因骨料较轻 陶粒易漂浮在浆体 上 ， 形成分离状态 ， 造成拌合物在泵送过程 中不能 形成整体输送 ， 造成泵送压力漏气等 现象 ， 最终导 致无法泵送。 参照 C E C S 2 0 3 ： 2 0 0 6中“ U ” 型箱原理 设计制造 了“ T ” 型槽 。 根据拌合物在“ T ” 型槽 中的流 淌距离 测试拌合物 的整体性与可泵性能 ， 结果见 表 4 。 从表 4中可以分析出 。 普通混凝土的流动距离 随着坍落度的增大而增大 ，三种具有可泵送性能 、 不同坍落度 的普通混凝土在“ r r ， 型槽 中的流动距离 在 5 0 6 2 c m之间 ， 即： 若轻质混凝土在“ T ” 型槽 中的 流动距离在该范围内，则说 明其具备 了可泵性能。 其次 ，流动距离随着珍珠岩掺量的提高而提高 ， 如 4 、 5 、 6号配合 比较其他配合 比的流动距离要大。最 后 ， 在掺人膨胀珍珠岩的轻质混凝 土中 提高砂率 未必能够提高流动距离。 3结语 以 5 1 0 ra m 连 续级 配 的 黏 土 陶粒 为粗 骨 料 ， 中 砂及 膨胀 珍 珠 岩 为细 骨 料拌 制 了密度 低 于 1 4 0 0 k g m 的轻质混凝土 ， 在强度 、 密度 、 可泵性三个指标上 均符合相关要求 ， 成功了解决了部分结构 的轻量化 问题 。试验结果表明 ： 控制好膨胀珍珠岩 的掺量 不仅能够使强度达到指标 ， 还能够促使拌合物的密 度得到有效的控制， 实现混凝土的轻量化。珍珠 岩的掺量应经过试验后酌情考虑。水胶比是轻质 混凝土强度的首要指标。砂率是影响轻质混凝土 密度的首要 因素 ， 也是影响轻质混凝土强度的关键 周和平 膨胀珍珠岩配制轻质混凝土的研究 因素。 “ T ” 型槽的设计在该试验中得到了应用与 验证， 试验证明该器具具有一定的参考价值。本 试验 仅研究 了膨胀 珍珠 岩在轻质 混凝土 中的基本 应用 ， 今后还将进一步开展节能 、 隔音 、 收缩等方面 的试 验 。 2 李继业 新 型混凝 土技术与施工工艺 ( 第 1 版 ) M 北京： 中国建材工业 出版社。 2 0 0 2 【 3 李明李， 童 昀， 李芳， 等 陶粒 混凝 土发展 现状及研 究进 展 混凝 土世界， 2 0 1 0 ， 1 5 ( 9 ) ： 1 6 1 8 收稿 日期 ： 2 0 1 3 0 5 1 2 作者简介 ： 周和平 ( 1 9 8 6 一 ) ， 男 ， 工程师 。 参 考文献 ： 通讯地址 ： 镇江市丹徒 区高资镇香山大道 1号 1 王培 民 新型 和特种混凝 土配合 比设计 及施工 性能检测 联系电话 ： 1 5 3 5 8 5 9 6 8 0 8 实用手 册 M 北 京： 中同建材 出版社， 2 0 0 4 E - ma i l ： z h p i n g 7 2 9 1 2 6 c o m ， I， l ， ， l l ， ， ， ， l， l ，l l ， ， ， ， ， ， l ， ， ，l l l l， ， ， l ， l l l ， ， ， l ， l ， l ( 上接第 2 l页) 表 l 2混凝土强度检验抽样结果统计 ( 4 ) 从 室 内试 验 成 果 及 生 产 应 用效 果 表 明 ， 硬 化混凝土各项力学性能均满足设计要求 ： 从强度发 展规律分析 。 抗 压强度有一定的富余空 间， 更 有利 于混凝 土生产和施工质量控制 ； 经过一段 时间生产 运行后 。 在充分论证混凝土及原材料性 能稳定 的基 础 上 ， 可进 一步 优化 调整 。 ( 5 ) 通过一 系列试验分析 可知 ， 尽管聚羧酸系 减水剂具有 良好的综合性能 ，但在实际应用 中， 还 存在着减水剂掺量大小与砂石骨料含泥量 、 细粉量 比例 、 机制砂 ( 石粉含量 ) 变化 比较敏感的问题 。尤 其 是 针 对不 同地方 砂 石 材料 及 含 泥量 的变 化 ， 还 需 进 一 步 深 入对 聚 羧 酸 系 减 水 剂 适 应 性 方 面 的试 验 研 究 。 同时 ， 应 注意 加强 原材 料 的质量 检验 和控 制 ， 才能真正发挥聚羧酸系减水剂在预拌混凝土 中的 优势 。 6 结 语 聚羧酸 系高性能减水剂具有与胶凝材料相容 性好 、 减水率高 、 增强效 果明显 、 绿色环保 的特点 ， 显示 了较萘系减水剂 良好的优越性。通过合理选择 原材料 品种 ，采用聚羧酸减水剂进行优化试验 ， 确 定最佳配合 比参数 ； 利用 复合掺合料技术 ， 充分发 挥二者 的“ 优势互补效应” ， 不仅可利用工业废料 ， 减少环境污染 ， 还降低了原材料成本 ， 具有较好的 技术和经济效益。 收稿 日期 ： 2 0 1 3 0 5 1 8 作者简介 ： 李道军 ( 1 9 6 4 一 ) ， 男 ， 工程师。 通讯地址 ： 昆明市安宁市连然新 哨湾村 ( 龙 山矿人 口处 ) 联系 电话 ： 1 3 3 5 4 9 9 8 1 9 9 E ma i l ： 3 2 6 3 2 8 3 8 9q q c o m 一 2 5