泵送玻化微珠保温混凝土的抗离析和抗泌水性能试验研究.pdf

2 0 1 3年第 2期 2月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA CO NC RE T E AND C EME NT P RODU C T S 2 01 3 NO 2 F e b r u a r y 泵送玻化微珠保温混凝土的抗离析和 抗泌水性能试验研究 张 玉 ， 李 珠 ， 赵 林 ， 马 钢 ( 太原理工大学 建筑与土木工程学院， 0 3 0 0 2 4 ) 摘要 ： 为 了减 少玻化微珠保温混凝土在泵送施 工过 程 中出现的 离析和泌水现 象， 进行 了玻化微珠保 温混凝土 分层度试验和压力泌水试验 ； 通过对原材料 的控制 以及 外加 剂的选择 ， 提 高 了玻化微珠保 温混凝土 的可泵性 ， 并将 其应用于的现 场施 工， 收到 了良好 的效果。 关键词 ： 玻化微珠保温混凝土 ； 泵送 ； 离析 ； 泌水 Ab s t r a c t ：I n o r d e r t o r e d u c e t h e s e g r e g a t i o n a n d b l e e d i n g p h e n o me n o n o f the g l a z e d h o l l o w b e a d i n s u l a t i o n c o n c r e t e i n t h e p u mp i n g c o n s t r u c t i o n p r o c e s s ，t h e c o r r e s p o n d i n g s o l u t i o n b y t h e s t r a t i f i c a t i o n t e s t a n d p r e s s u r e b l e e d i n g t e s t o n g l a z e d h o l l o w b e a d i n s u l a t i o n c o n c r e t e a r e p u t f o r w a r d T h e p u mp i n g a b i l i t y o f g l a z e d h o l l o w b e a d i n s u l a t i o n c o n c r e t e i s i mp r o v e d b y t h e c o n t r o l o f r a w ma t e r i a l s a n d s e l e c t i o n o f a d d i t i v e s I n t h e c o n s t ruc t i o n s i t e ，i t i s p r o v e d t h a t t h e s e me a s u r e s c a n r e c e i v e a g o o d e f f e c t Ke y wo r ： Gl a z e d h o l l o w b e a d i n s u l a t i o n c o n c r e t e ； P u mp i n g ； S e g r e g a t i o n ； Bl e e d i n g 中图分类号 ： T U 5 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 2 - 6 4 一 O 3 0前言 玻化微珠 保温混凝 土是 在混凝土 中掺人一定 量 的玻化微珠等绝热材料 ， 兼有一般承重混凝土 的 力 学性 能和保温材料 的保温隔热性能的新型建筑 材料。 玻化微珠保温混凝土的强度等级可达 C 4 0 ， 导 热系数低于 0 4 W ( m K) t ” 。玻化微珠保温混凝土作 为一种轻骨料混凝土 ， 具有在泵送过程中轻骨料容 易上浮 的特点【 2 J ， 而且 由于泵送 过程中玻化微珠受 到巨大的挤压力作 用 ， 其 内部分水被挤出 ， 容 易导 致混凝土出现离析和泌水现象 ， 影响混凝土 的使用 性能 。本文采用 试验研究和理论分析相结合 的方 法 ， 从原材料选择 、 配合 比设计以及对施工的控制 ， 探索 了避免玻化微珠保 温混凝 土泵送过程 中离析 和泌水现象 ， 提高其可泵性 的方案 ， 并结合试点工 程进行了应用研究 。 1 试验概况 1 1 工程设计要求 山西省晋城市某小 区拟建 的 1 9 #楼为独立住 宅 ， 建筑面积 6 8 5 6 m 。建筑结构形式为短肢剪力墙 结构 。建筑合理使用年限为 5 0年 ， 地上建筑耐火等 级为二级 ， 地下室的耐火等级为一级。设计采用玻 化微珠保温混凝土， 由于场地限制 、 工期等原因 ， 要 基 金项 目： 国家 自然科 学基金项 目( 5 0 7 7 8 1 1 8 ) ； 高等 院校博 士点基金项 目( 2 0 0 8 1 1 2 0 0 0 3 ) 。 6 4 求采用泵送施工工艺 。 1 2 原 材料 水泥 ： P 0 4 2 5级普通硅酸盐水泥。 细骨料 ： 选用级配 良好 、 细度模数大 的天 然河 砂 ， 细度模数 2 6 ， 含泥量 3 ， 堆积密度 1 5 0 0 k g m 左右。 粗骨料 ： 选用级配良好 、 质地坚硬 的碎石( 粒径 5 2 0 m m含泥量 0 5 以下 ，堆积密度 1 6 3 0 k m 左 右 ， 针片状颗粒含量不大于 5 。 外掺料 ： 采用 I 级粉煤灰。 外加剂 ： 为方便施工 ， 要求混凝土流动性大 ， 坍 落度 经时损失小 ， 所 以掺加 一定量 的泵送剂 ( 在高 性能减水剂复配一定量 的引气和增稠成份 ， 以增加 混凝土的粘聚性 ) ； 轻骨料 ： 太原某公 司生产 的玻化微珠 ， 性能参 数见表 1 ( 产品依据的规范为 J C r r 1 0 4 2 -2 0 0 7 ( 膨 表 1 玻化微珠性能参数 项 目 性能 粒度 m m 容重 ( k g m ) 导热系数 W ( m K ) 体积漂浮率 表面玻化 闭孔率 体积吸水率 I MP a 压力的体积损失率 耐火度 0 5 1 5 8 0 1 2 0 0 0 3 2 0 0 4 5 8 0 8 0 4 5 3 8 4 6 1 2 8 0 1 3 6 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 张玉 ， 李珠 ， 赵林 ， 等泵送玻化微珠保温混凝土的抗离析和抗泌水性能试验研究 胀玻化微珠 的要求) 。 1 3 施工工艺及现场出现的问题 工程采用泵送工艺施工 ， 玻化微珠保温混凝土 在泵送施工时存在的问题主要有 ： ( 1 ) 骨料 的吸水率是影响轻骨料混凝土可泵性 的因素 ， 例如陶粒混凝土中未吸饱水 的陶粒在压力 条件下会使水分向其 内部孔 隙发生迁移 ， 虽然在压 力解除时有部分得到释放 ， 但也会造成影响。因此 ， 对于吸水率较大 的骨料用 于施工 时要进行 预湿处 理【 3 】 。在玻化微珠保温混凝土的泵送施工过程 中发 现 ，虽然玻化微珠和陶粒都有着较大 的吸水能力 ， 但 由于玻化微珠 的抗压能力 ( 筒压强度 0 1 5 MP a左 右) 远低于陶粒 ( 筒压强度 6 MP a 左右 ) ， 其在管道 泵送过程 中受到挤压后 ， 由珠体析出的一部分水会 导致玻化微珠保温混凝土粘度 降低 ， 容易发生泌水 和骨料离析现象。 ( 2 ) 玻化微珠 与砂浆 的密度差 比较大 ， 混凝土 在泵送管道 中受到强烈的机械振动会 有离析现象。 如 出现离析 ，粗骨料在砂浆 中则处于非悬浮状态 ， 骨料相互接触 ， 摩擦阻力增大 ， 超过泵送压力时 ， 将 引起堵管。 2 试验方法及结果分析 2 1 抗离析性能测试方法 2 1 1 试验方法选择 本研究采用分层度试验 5 1 来对玻化微珠保温混 凝土的抗离析性能作出评价。玻化微珠密度小于砂 浆 密度 ， 所 以在一定时间的振捣作用下 ， 分层度 桶 内玻化微珠会相对砂浆要 向上浮动 ， 这样会导致上 层拌合物集中较多 的玻化微珠 ， 而下层拌合物 的玻 化微珠含量则相对较小。因此 ， 可以用振捣后上、 下 层 拌合物的湿表观密度差别来表示玻化微珠上 浮 和粗骨料下沉对混凝土性能的影响 。同时 ， 还可根 据上 、 下层拌合物分别成型的试块强度来检验分层 度对结构强度 的影响。拌合物密度分层度为上 、 下 层拌合物湿表观密度差与平均湿表观密度 的比值。 密度分层度和抗压强度分层度越低 ， 表示拌合物 的 匀质性越好 ， 说 明拌合物的抗分层、 离析性越好 。 分层度计算公式分别为： 拌合物密度分层度： 1 0 0 Pl ， ) 厂 ，一，、 抗压强度差别= 二 x 1 0 0 J d十 ， c 2 式中， P 、 p 一 上 、 下层拌合物湿表观密度 ； ：一 上 、下层拌合物成型试块 的 2 8 d抗 压强度。 2 1 2 试验结果及分析 不 同胶凝材料浆体含量 的玻 化微珠 保温混凝 土分层度对比见表 2 ( 两组试验均采用 C 3 0等级 的 玻化微珠混凝土， 水胶 比0 4 ， 玻化微珠掺量相同) 。 表 2 不 同胶凝材料含量 的玻化微珠保温混凝土 抗离 析性 能区别 可泵性 良好的混凝土 ， 必须 同时减小压送阻力 和防止离析。减小压送阻力最直接的办法就是降低 混凝土 的粘度 以减小与管道的摩擦力 ，事实上 ， 为 保持强度 、控制水灰 比和减小轻骨料的上浮离析 ， 轻骨料混凝土的粘度一般都会略高于普通混凝土 ， 而一 味减 低粘度只会对 混凝 土的结构造成不利影 响。笔者通过大量试验发现 ， 保持玻化微珠保温混 凝土有足够 的含浆量 ，除了能填充骨料间的空隙 ， 还能在混凝土泵输送管道内壁形成薄浆层 ， 在输送 管内部起到润滑作用。更重要的是在强度等级相差 不大的前提下 ， 适当增加水泥浆的含量 、 增大稠度 ， 可 以使玻化微珠在相 同粘度下玻化微珠保温混凝 土的分层度接近甚至低于普通混凝土的分层度。 虽然增加水泥用量的混凝土拌合物具有 良好 的可泵性 ， 但是水泥用量过多很不经济。另外 ， 在结 构混凝土 中水泥用量增大会导致干缩 的增大和开 裂 ， 因此 ， 在满足混凝土质量和泵送要求 的前提下 ， 单位体积混凝土的水泥用量要严格控制。泵送玻化 微珠保温混凝土 的配合 比设计 时， 适 当增加粉煤灰 的用量 ， 这样既降低混凝土 的水胶 比， 提高强度 ， 减 少泌水 ， 又能降低水泥用量 ， 减少干缩。更重要的， 粉煤灰磨细后 的微细球形颗粒 ， 能有效提高混凝土 的和易性 ，同时增强混凝土的流动性和粘聚性 ， 降 低骨料的上浮速度圈 。 2 2 抗泌水性能测试方法 2 2 1 试 验方 法 本研究采用压力泌水试验同 来对玻化微珠保温 混凝土的抗离析性能作出评价。试验时混凝土拌合 物分两层装入压力泌水仪 的缸体容器 内， 每层的插 捣次数为 2 0 次。捣棒由边缘向中心均匀地插捣， 并 使拌合物表面低于容器 口以下约 3 0 mm处 ，用抹刀 将表面抹平。给容器 内混凝土试样施加压力至 3 2 MP a ， 打开泌水阀门同时开始计时 ， 保持恒压 ， 泌 出的水接入 2 0 0 mL量筒里 ； 加压至 1 0 s 时读取泌水 量 V 。 。 ， 加压至 1 4 0 s 时读取泌水量 V 1 柏 。 一 6 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3年第 2 期 混凝土与水泥制品 总第 2 0 2期 压力泌水率应按下式计算 ： B ( 1 o V 1 加 ) x l O 0 式中， 一 压力泌水率 ， ； 1 0 一 加压至 l O s 时的泌水量 ， mL ； 。 加一 加压至 1 4 0 s 的泌水量 ， mL 。 试验结果见表 3 。 表 3 粉煤灰 、 引气剂对玻化微珠保温混凝土性能 的影响 2 2 2 粉煤灰和 引气剂对玻化微珠保 温混 凝土压 力泌水率的影响 玻化微珠保温混凝土采用设计强度 C 3 0 ，减水 剂掺量为胶凝材料的 1 5 ， 胶凝材料 中粉煤灰掺量 以及减水剂 中复配 的引气剂 比例对玻化微珠保温 混凝土的压力泌水率影响见图 1 ，对玻化微珠保温 混凝 土的 7 d抗压强度影响见 图 2 。从 图 1可 以看 堡 褂 璃 1 2 3 4 引气剂含量 0 图 1 不同含量的粉煤灰及引气剂对压力泌水率 的影 响 善 皤 幽 堰 引气剂含量， 。 图 2 不同含量的粉煤灰及 引气剂对抗压强度 的影 响 一 6 6一 出， 在粉煤灰掺量相同时， 随着引气剂的增加 ， 大量 的微小气泡能堵塞一部分泌水通道 ， 压力泌水率相 应降低 ， 说明引气剂能够有效减少玻化微珠保温混 凝 土的泌水 ； 在引气剂掺量一定 时 ， 增加粉煤灰掺 量也可以改善泌水现象 。但 由图 2可知 ， 增加粉煤 灰和引气剂用量均会影响混凝土 的强度 ， 且掺量越 大 ， 抗压强度的降低 幅度越大 。通过对压力泌水率 租 7 d抗压强度 的综合考虑 ，粉煤灰掺量和减水剂 中引气剂掺量分别为 2 0 和 3 o 时 ，玻化微珠保温 混凝土的压力泌水率比较小且强度损失较小 。 3结论 ( 1 ) 在部分粉煤灰代替水泥的前提下 ， 适 当增加 胶凝材料的含量 ， 增大稠度 ， 可 以使玻化微 珠保 温 混凝 土中的玻化微珠 的上浮速度接近甚至低于 同 样 的强度和粘度等级普通混凝土中骨料的下沉速 度 。 ( 2 ) 泌水和离析 的程度与混凝 土中胶凝材料浆 体的粘度有密切关系 ， 在混凝土 中掺人适量引气剂 后 ， 由于引入大量微小气泡 ， 使 整个浆体体系 的表 面积增大 ， 粘度提高 ， 泌水和骨料离析进一步缓解 ； 另外 ， 大量微小气泡相对稳定的存在 ， 堵塞 了泌水 通道 ， 阻碍了混凝 土内部水分 向表面 的迁移 ， 也有 助于减少泌水和骨料离析。 ( 3 ) 工程实践证明增加胶凝材料浆体含量会降 低泵送玻化微珠保温混凝土在管道 内的摩擦 ， 施工 性能良好 。 参考文献 ： 1 1马钢 ， 李珠刘元珍， 等 玻化微珠保温 混凝 土配合 比试验及 减水剂选择 J 山西建 筑 ， 2 0 1 2 ， 3 8 ( 3 ) ： 1 1 7 1 l 8 2 】 张勇 泵送 高强 轻集料混凝 土的研究【 D 】 武汉 ： 武汉理工 大 学 ， 2 0 0 2 3 】彭卫高性能轻骨料在泵 送轻骨料混凝 土中的应用研究 D 】 长沙 ： 湖南大学 ， 2 0 0 9 4 王志龙 ， 林 开成， 等 轻 骨料混凝土泵送技术 的研究 与应 用 J 混凝土与水泥制品， 2 0 0 5 ( 2 ) ： 1 6 - 1 8 【 5 李渝军， 丁建彤 泵 送高强轻 骨料混凝 土 的抗 离析性 能的 试 验研 究【 J J 四川建筑科学研究 ， 2 0 0 5 ， 3 1 ( 5 ) ： 1 0 3 1 0 7 6 张建雄 浅谈泵送轻骨料混凝土的质量控制 J 江苏建筑， 2 0 0 8 ( 1 ) ：6 6 - 6 8 7 】中国建筑科学研究院 G B T 5 0 0 8 0普通混凝土拌合物性 能试验方法标 准【 S 北京 ： 中国标 准出版社 2 0 0 2 收稿 日期 ： 2 0 1 2 1 2 2 7 作者简介 ： 张玉 ( 1 9 8 7 一 ) ， 女 ， 硕士研 究生。 联 系电话 ： 1 8 7 3 4 8 6 1 3 4 5 E- ma i l ： 21 5 2 1 5 z y 1 6 3 c o m 勰 加 m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m