陶粒砂轻混凝土的制备及性能.pdf

2 0 1 1 年第 6期 6月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEMENT PR0DUCTS 2 0ll N0 6 J u n e 陶粒砂轻混凝土的制备及性能 李 明利 ( 厦门路桥翔通股份有限公司研发 中心 ， 3 6 1 1 0 1 ) 摘 要 ： 陶粒砂轻 混凝 土是 一种 比较理 想的建 筑材料 ， 具有轻质 、 保 温、 吸声 、 隔热等优点 ， 已广泛应用于各种工 业与 民用建筑。 本文利用陶粒作为骨料 ， 陶砂部分替代天然砂及其它常规材料 ， 配制 出陶粒砂轻混凝土， 并对配制的 混凝土的物理力学性能进行 了测试。 结果表 明， 该混凝土干密度较普通混凝 土低 ， 物理力学性能优 越 ， 能够满足工程 需要 。 关键词 ： 轻骨料混凝土 ； 陶粒混凝土 ； 页岩 陶砂 ； 保温 Ab s t r a c t ： C e r a mi s i t e c o n c r e t e i s a s o r t o f i d e a l b u i l d i n g ma t e r i a l wi t h t h e a d v a n t a g e s o f l i g h t we i g h t ，t h e r ma l i n s u l a t i o n ，s o u n d a b s o r p t i o n a n d h e a t i n s u l a t i o n ，wh i c h i s wi d e l y u s e d i n i n d u s t r i a l a n d c i v i l i a n c o n s t r u c t i o n s I n t h i s p a p e r ，u s i n g c e r a mi s i t e a s a g g r e g a t e a n d c e r a mi c s a n d i n s t e a d o f n a t u r e riv e r s a n d a n d o t h e r c o mmo n u s e d ma t e ria l s t o p r o d u c e c e r a mi c s a n d l i g h t we i g h t c o n c r e t e i s s t u d i e d An d t h e p h y s i c a l a n d me c h a n i c a l p e r f o r ma n c e s o f t h i s k i n d o f c o n c r e t e a r e t e s t e d T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e d r y d e n s i t y o f c e r a mi c s a n d l i g h t - we i g h t c o n c r e t e i s l o w e r t h a n g e n e r a l c o n c r e t e ， a n d t h e p h y s i c a l a n d me c h a n i c a l p e rf o rm a n c e s o f t h i s k i n d o f c o n c r e t e a r e s u p e r i o r ， w h i c h c a n me e t t h e d e ma n d s o f p r a c t i c a l e ng i ne e rin g Ke y wor ds ：Li g ht we i g h t a g g r e g a t e c on c r e t e ；Ce r ami s i t e c o nc r e t e ；S ha l e po t t e ry；The rm a l i n s ul a t i o n 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 1 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 1 ) 0 6 5 2 - 0 4 0前 言 陶粒 的特 点 是 表 面粗 糙 ， 内部 多 孔 ， 具 有 一 定 吸水性 。在混凝土中加入一定量的饱水 陶粒 ， 可以 从混凝土 内部释放水分对混凝土产生养护作用 ， 称 作“ 内养护 ” ， 这样可以有效降低混凝土的内部干燥 导致 的 自收缩 ， 防止 混凝 土 发 生 收缩 裂缝 。 以天 然 河砂或加入部分陶砂为细骨料 ， 陶粒作为粗骨料和 胶凝材料配制而成的混凝 土称为砂轻混凝土 ， 是 轻 骨料混凝土 中的一种 ， 既可用作保温材料 ， 也 可用 于承重结构 ， 应用领域广阔 1 l 。陶粒砂轻混凝土解决 了普通混凝土表干密度选择余地小 的缺陷 ， 使混凝 土表干密度选择范围更加完善。可广泛用于工业与 民用建筑和土木工程的承重结构 、 人防工程等闭 。 1 试 验 1 1 原 料 本实验所用原料见表 1 。 陶粒是轻骨料混凝土研究 的基础 ， 作为混凝土 的主要组成部分 ， 陶粒的技术指标在一定程度决定 混凝土的性能。陶粒的物理力学性能见表 2 。 从图 1 ( a ) 粘土陶粒断面结构可见 ， 粘土陶粒 内 部为多孔结构 ， 在粘土陶粒 的外表有一层厚度小于 1 m m， 较 内部更为致密的密实表层 ， 其孔 隙的孔径 远远小于内部多孔发泡结构 的孔径。粘土陶粒的整 一 5 2一 表 1 试 验所用原料 表 2陶粒物理 力学性能 体结构均匀 ， 内部的多孔发泡结构赋予其具有轻质 的特性 ， 而表层 的密实结构又使其具有较高的颗粒 2 0 1 1 年第 6期 混凝土与水泥制品 总第 1 8 2期 图 2 ( a ) 为粘土陶粒砂轻混凝土拌合物 ， 和易性 好 ， 骨料包裹好 。图 2 ( b ) 为页岩陶粒砂轻混凝土拌 合物， 和易性好 ， 不存在骨料上浮情况。扩展度可达 6 0 c m以上， 可以泵送。图 2 ( c ) 为粘土陶粒砂轻混凝 土拌合物坍落度 ， 在 1 2 1 4 c m之 间 ， 可用于非 泵送 混凝土。图 2 ( d ) 为页岩陶粒砂轻混凝土拌合物坍落 度 ， 超过 2 0 e m， 流动性好 。 1 4混凝土性能测试结果 陶粒砂轻混凝土的物理力学性能见表 5 。 表 5 混凝 土力学性能测试结果 陶粒颗粒圆整 ， 混凝土拌合物成型后水泥砂浆 能均匀地包裹在陶粒的周围，一旦混凝土受力 ， 陶 粒在混凝土 中处于多向应力状态 ，受力比较均匀 ， 应力局部集中的情况较少。并且由于陶粒能够较多 地 吸收水 泥砂浆 中的水分 ， 具有真空作用 ， 从而提 高了水泥砂浆与陶粒之间的粘度强度 ， 增加了水泥 砂浆在混凝土 中的骨架作用。而且圆形颗粒在振动 成 型时 ， 颗粒与颗粒间的摩擦力较小 ， 在混凝土 中 容 易紧密而均匀地排列 ， 提高混凝土密实度 ， 从而 提高了混凝土的强度 q 。所 以， 虽然陶粒的强度低 于石子， 但仍能配制成相当高强度等级的混凝土。 2实验 结果 分析 2 1 砂和骨料 的影响 陶粒 砂轻混凝 土 中陶粒 所 占的体 积较 大 ， 所 以， 为了配制较低容重的陶粒砂轻混凝土应尽可能 选择较低容重的陶粒。用 陶砂替代部分河砂 ， 也可 进一步降低混凝土的干密度 ， 但容重较低的陶粒其 一 5 4一 强度也较低 。通过试验表明， 对强度要求高的混凝 土不宜选择密度等级太小的陶粒 ， 否则其 自身强度 过低 ， 混凝土的强度很难达到设计要求 ； 反之 ， 陶粒 密度增加的同时带来骨料强度的提高 ， 在一定 范围 内可增加混凝土强度 ， 超过范围却增加缓慢 。在陶 粒砂轻混凝土 中， 含泥量 的增加会使陶粒与砂浆界 面的粘结力大大降低 ， 因此需要 选用含泥量较低 的 砂作为细集料。 2 2 砂浆的影响 陶粒砂轻混凝土中 ， 由于砂浆与陶粒两者的弹 性模量比较接 近 陶粒 的弹性模量一般 为( 0 5 3 ) 1 o 4 MP a 罔 ， 影响混凝土强度的主要因素取决于砂浆 与陶粒两者刚度( 弹性模量) 大小的对比结果。砂浆 的刚度 ( 弹性模量) 随水灰 比的变化而变化 ， 水灰 比 越小， 强度越高，刚度 ( 弹性模量) 也越大 ， 当砂浆 的 刚度( 弹性模量 ) 高于陶粒 时 ，陶粒的刚度 ( 弹性模 量 ) 成为影响混凝土强度 的主要因素。 反之 ， 砂浆 的刚度 ( 弹性模量 ) 成为影响混凝 土强度 的主要 因 素9 1 。 与普通混凝土类似 ， 陶粒砂轻混凝土随着水灰 比的增大， 强度值逐渐降低。当水灰 比保持不变 ， 水 泥用量过高时 ， 虽然和易性改善 ， 但对混凝土 的强 度影响并不大 ， 却使混凝土的容重增大 ， 水化热高 ， 收缩大 ， 而且在经济上也不适宜。实验证明， 水泥对 强度的贡献是有限的，当水泥用量达到一定值时 ， 对强度影响不明显 ，对混凝土性能 的改善也不 明 显 。 陶粒砂轻混凝土的强度等级主要与水泥砂浆 和陶粒的强度有关 。砂浆强度对混凝土强度有较大 的贡献 ， 一方 面 ， 混凝土的强度 主要取决 于水泥砂 浆所形成的拱架作用 ； 另一方面 ， 由于陶粒吸收水 泥砂浆 中的水分 ， 会提高水泥砂浆与陶粒之间的粘 结强度 ， 所 以 ， 提高砂浆强度对 提高混凝 土强度有 明显的作用。 2 _ 3 拌合物性能 的影响 拌制 出的粘土 陶粒砂轻混凝土坍落度宜控制 李明利 陶粒砂轻混凝土的制备及性能 在 1 2 0 - 1 4 0 mm， 同时应具有 良好粘聚性 、 和易性 ， 不 能有 明显 陶粒上浮现象。因为坍落度过小则混凝土 太粘 ， 流淌性小 ， 不利于振捣和施工 ； 坍 落度过大则 容易产生分层离析和陶粒上浮 ， 不利于施工抹 面7 1 。 粘土 陶粒由于本身密度较小 ， 拌合物的粘聚性要求 较高 ， 胶材用量需适 当增加 。页岩陶粒密度较粘土 陶粒大 ， 骨料上 浮现象不明显 ， 较容易控制 ， 坍落度 与普通混凝土没有很大差别 ， 可达 2 0 0 mm以上。 3结 论 ( 1 ) 采用粘土 陶粒 和页岩陶粒作为粗集料 、 页 岩 陶砂 和天然河砂 作为细集料可 以配制 出强度 等 级为 L C 1 5 - L C 3 0的轻骨料混凝土 ， 应用于建筑物不 同结构、 不同要求的施工。 ( 2 ) 用粘土 陶粒和页岩 陶砂可配制 出干表观密 度 1 3 4 0 k m 左右的轻骨料混凝土 ， 用于保温结构 。 ( 3 ) 对强度有一定要求 的轻骨料混凝土不宜选 用粘土陶粒 ， 应选择骨料强度较高的页岩 陶粒 。 ( 4 ) 陶粒 的含 泥量和有 机物含量都很低 ， 可增 加陶粒与砂浆界面的粘结力 ， 增强混凝土的力学性 能 。 参考文献 ： 1 】 郭 金敏 绿色高强 度陶粒的研制 J 混凝土 与水 泥制 品， 2 0 0 5( 5) ：4 4 - 4 5 【 2 】 张华英 陶粒轻质高强混凝土 的试 验研究【 J 1 佛 山科学 技 术学 院学报 ( 自然科学版) ， 2 0 0 9 ， 2 7 ( 5 ) ： 4 3 4 6 【 3 】 钱觉 时 ， 卢浩 ， 张智强 陶粒 憎水处理 对新拌 陶粒混凝 土 工作性能的影响 J 混凝土 与水 泥制 品， 2 0 0 1 ( 2 ) ： 1 2 1 4 4 李 平江， 刘 巽伯 高强 页岩 陶粒混 凝土 的基本 力 学性 能 J J 建筑材料学报， 2 0 0 4 ( 7 ) ： 1 1 3 - 1 1 6 5 】 赵若鹏 陶粒混凝 土破坏机理 的研究【 J J 混凝土与水泥制 品 ， 1 9 8 3 ( 4) 6 王莉珍 影 响陶粒混凝土强度 的主要 因素 J 1 内蒙古科技 与经济， 2 0 0 8 ， 1 5 6： 9 4 7 郭宏 云 陶粒混凝土配合 比设 计 J 】 武 汉大学学报 ( 工学 版 ) ， 2 0 0 7 ( 4 0 ) ： 5 2 2 5 2 5 8 1刘巽伯 粉煤灰 陶粒混凝土 的弹性恢 复和徐 变恢复特征 J 混凝土， 2 0 0 3 ( 8 ) ： 2 0 2 1 9 詹镇 峰 陶粒 中的浮粒对 高强陶粒混 凝土性能 的影 响 J 广东 建材， 2 0 0 6 ( 2 ) ： 6 8 收稿 日期 ： 2 0 1 1 0 4 2 8 作者简介 ： 李 明利 ( 1 9 8 2 一 ) ， 男 ， 硕士 、 工程 师。 通讯地址 ： 厦 门市翔安 区马巷镇 市头村马头山路 1 2号 联 系电话 ： 1 3 6 1 6 0 6 1 6 3 9 E- ma i l ： li mi n g l i 5 2 7 1 6 3 c om 业 业 业 业 妇盥 妇 姑 妇业 坐 业业 业 啦业 业必 盥 i 国 家 标 准 及 建 材 行 业 标 准 征 订 l 本刊读者服务部有 售以下国家标 准 ， 需订购者 可从 邮局 汇款 至本 刊读者服务部。 收款地址 ： 苏州市三香路 7 1 8号 ( 2 1 5 0 0 4 ) 收款 人 ： 混凝 土与水泥制品 杂志社 联系 电话 ： 0 5 1 2 6 8 2 8 5 7 1 6， 6 8 2 8 5 7 9 3 ( 兼传真 ) 汇单上请 写清汇款人详 细地址 、 邮政 编码 、 单位名称 、 收件人等 ， 以方便 我们 邮寄 ； 汇款 单附言 中请 注明所购 标准名称 ( 或标准代号 ) 及数 量。标准定价 中已含普通邮件邮寄费 ， 如需快递 ， 请另加 汇 2 0 0 0元 。 1 G B T 1 1 8 3 6 2 0 0 9( 代替 G B r 1 1 8 3 6 1 9 9 9 ) ( 混凝土和 钢筋混凝 土排水管 3 6 0 0元 2 G B T 1 1 8 3 7 2 0 0 9( 代 替 G B T 1 1 8 3 7 1 9 8 9 ) ( 混凝土管用 混凝土 抗压强度试验方法 1 7 0 0元 3 GB T 4 6 2 3 2 0 0 6( 代替 G B 3 9 6 1 9 9 4 、 G B 4 6 2 3 1 9 9 4 ) ( 环形混凝 土电杆 1 7 O 0元 4 J C T 4 1 2 1 2 0 0 6( 代替 J C T 4 1 2 1 9 9 1 1 9 9 6 ) ( 纤维水 泥平板第 1 部分 ： 无石棉纤维水泥平板 l 2 0 0元 5 J C T 4 1 2 2 2 0 0 6 ( 代替 J C T 4 1 2 1 9 9 1 1 9 9 6 ) (纤 维水泥平 板第 2 部分 ： 温石棉纤维水泥平板 1 2 0 0元 6 J C T 5 4 0 2 0 0 6 ( 代替 J C T 5 4 0 1 9 9 4 ) ( 混凝土制 品用冷拔低碳 钢 丝 1 O 0 O元 7 _J C ， r 6 4 6 2 0 0 6 ( 代替 J C ， r 6 4 6 1 9 9 6 ) ( 玻镁风管 2 2 0 0元 8 J C 6 8 8 2 0 0 6 ( 代替 J C 6 8 8 1 9 9 8 ) ( 玻 镁平板 1 2 0 0元 9 J C 仃 8 2 2 2 0 0 3( 代替 J C ， I 8 2 2 1 9 8 8 1 9 9 6 ) 水 泥制品工业用 离 心成型机技术条件 1 2 0 0元 l 0 J C ， I 9 2 3 2 0 0 3 ( 混凝土低压排水管 1 8 O O元 格 妊 鬃 摇 船 妊 格 1 1 J C T 9 4 7 2 0 0 5 ( 先张法预应力混凝土管桩用端板 1 2 o o元 1 2 J C , T 9 4 8 2 0 0 5 ( 钢纤维混凝土水箅盖 1 2 0 O元 1 3 J C T 9 4 9 2 0 0 5 ( 混凝 土制 品用脱模 剂 1 o o o元 1 4 J C T 9 5 0 2 0 0 5 ( 预应力 高强 混凝土 管桩用 硅砂粉 1 2 O 0元 1 5 J C T 9 5 1 - 2 0 0 5 ( 水泥砂浆抗裂性能试验方法 1 0 0 0元 1 6 J C T 9 5 2 2 0 0 5 ( 玻璃纤维增强水泥永久性管状芯模 1 2 0 0元 五 1 7 J C T 1 0 1 1 - 2 0 0 6 ( 混凝土抗硫酸盐类侵蚀防腐剂 1 2 0 0元 1 8 GB 5 6 9 6 2 0 0 6 ( 代替 G B 5 6 9 5 1 9 9 4 、 G B 5 6 9 6 1 9 9 4 ) ( 预应力 混 凝土管 1 8 0 0 元妊 1 9 G B 1 1 9 6 8 2 0 0 6( 代替 G B T 1 1 9 6 8 1 9 9 7 ) ( 蒸压加气混凝土砌 祭 块 1 2 o 0元 2 0 GB T 1 4 6 8 4 2 0 0 1 建筑用砂 1 7 0 0元 2 1 GB T 1 4 6 8 5 2 0 0 1 建筑用 卵石 、 碎石 1 7 o 0元 2 2 G B T 1 5 3 4 5 - 2 0 0 3 ( 代替 G B T 1 5 3 4 5 1 9 9 4 ) ( 混凝 土输水管试验 方法 1 9 0 0元 2 3 GB T 1 6 7 5 2 - 2 0 0 6 ( 代替 G B T 1 6 7 5 2 1 9 9 7 ) ( 混凝 土和钢筋混凝 土排水管试验方法 1 7 0 0 元 五 习t s琴 睁 芥带习 带刁 习l s恭j 莽芥 j 司 s芥j 脊： 专释 带 ! s卸 s爿 j 乔； j 聱； ， s恭司 睁声 习降 习 恭恭芥习 习l s恭芥恭习l s铆s习 恭芥 一 5 5一 A 竹 常 钟山研 常常山研 耕 研 山研 研 研 研 山 l 搴 山