利用自制粗骨料制备轻质高强混凝土的研究.pdf

2 0 1 3 年 第 1期 (总 第 2 7 9 期 ) Nu mb e r 1 i n 2 0 1 3 ( T o t a 1 No 2 7 9 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 PRACTI CAL T ECHN0LOGY d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 3 0 1 0 4 0 利用自制粗骨料制备轻质高强混凝土的研究 霍琳 ，何顺爱 ，牛云辉 ，杨奉源 ，董伟明 ，邱天 ，卢忠远 ( 西南科技大学 四川省非金属复合与功能材料重点实验室一 省部共建国家重点实验室培育基地，四川 绵阳 6 2 1 0 1 0 ) 摘要： 为了解决陶粒作为粗骨料制备轻质高强混凝土存在的强度较低、 成型时容易离析等问题 ， 以中空玻璃微珠 和粉煤灰漂 珠为主要轻质原料制备轻质砂浆 ， 将其破碎后作为粗骨料 ， 与配合比和该粗骨料相同的砂浆一起成型混凝土。 研究结果表明 ： 所 制备的轻质高强混凝土密度为 1 6 3 0 k g m 3 ， 2 8 d抗压强度达 5 7MP a 。 这种混凝土基体与粗骨料的界面效应较弱， 黏结强度较高， 因 自制粗骨料密度可调 ， 混凝土的密度也可调 。 关键词 ： 自制粗骨料 ；玻璃微珠 ；粉煤灰漂珠 ；轻质高强混凝土 中图分类号 ： T U5 2 8 0 4 1 文献标志码 ： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 叭一 0 1 4 5 0 3 P r e p a r a t i o n o f l i g h t w e i g h a n d h i g h - s t r e n g t h c on c r e t e w i t h a r t if i c i a l c o a r s e a g g r e g a t e HUOL i n ， HES h u n - a i ， NI UYu n h u i ， YA NGF e n g - y u a n ， DONG We i rui n g， Qt UT i a n ， L UZ h o n g - y u a n ( S t a t e Ke y L a b o r a t o r y C u l t i v a t i o n Ba s e f o r No n me t a l Co mp o s i t e s a n d F u n c t i o n a l Ma t e r i a l s ， S o u t h we s t Un i v e r s i t y o f S c i e n c e and T e c h n o l o g y ， S o u t h we s t Un i v e r s i t yo f S c i e n c eandT e c hno l o g y ， Mi any a n g6 2 1 0 1 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： Hi 一 s t r e n g t h c e r a mi s i t e Was o f t e n u s e d a s t h e ma i n c o a r s e a g g r e g a t e t o p r e p a r e l i g h t we i g h t c o n c r e t e Ho we v e r ， the s tre n g t h o f c o n c r e t e p r e p are d b y c e r a mi s i t e Was n o t s a t i s fi r e d ， a n d th e a g g r e g a t e w a s e a s y t o s e gre g a t i o n L i g h t - w e i ght and h i g h s tr e n g t h c o n c r e t e s we r e o b t a i n e d b y u s i n g s e l f - ma d e a r t i fi c i a l a g gre g a t e w i 廿 l g l a s s mi c r o s p h e r e s a n d fl y a s h fl o a t i n g b e a d s T h e w e i ght and c o m p r e s s i v e s t r e n g t h o f t h e u l t i ma t e c o n c r e t e we r e 1 6 3 0 k g m 3 and 5 7 MP a o n the 2 8 th d a y ， r e s p e c t i v e l y H i gh b o n d s tr e n g t h and w e a k i n t e r f a c i a l t r an s i t i o n z o n e e f f e c t o f th e l i g h t we i g h a n d h i gh s u e n g t h c o n c r e t e w i m s e l f - m a d e a r t i fi c i a l a g g r e g a t e w e r e o b t a i n e d w h i c h c o u l d r e a l i z e t h e c o n t r o l o f w e i ght and s t r e n g t h o f c o n c r e t e K e ywo r d s ： a r t i fi c i a l c o ars e a g gre g a t e ； g l a s s m i c r o s p h e r e s ； fl ya s hfl o a t ing b e a d ； l i ght w e i gh a n d h i 曲- s e n g t h c o n c r e t e 0 引言 通常情况下， 高强陶粒代替天然的卵石或碎石作为粗 骨料是降低轻质高强混凝土密度的主要措施【 1 _ 3 。 但是 ， 陶 粒作为粗 骨料制备轻质高强混凝土存在一定 的问题 ： 由于 高强 陶粒 密度较大 ， 而轻质 陶粒容易离析 ， 且 陶粒 与水 泥 浆的水化产物之 间存在明显 的界面区域 ， 因此很难实现 高 强体系的均质化要求 ， 以至于影响了混凝土的最终性能 。 再生粗骨料是利用废 旧的房屋桥 梁拆 毁后的建筑垃圾破 碎而成阎 。 这种粗骨料 目前利用率较低 ， 仅用于道路或农村 房屋等对强度要求 不高的工程 中 1 o 。 本研究采 用轻质砂 浆及其破 碎后制成 的再生粗骨料成型轻质高强混凝土 ， 通 过外掺中空玻璃微珠和粉煤灰漂珠调节砂浆的密度 ， 满足 轻质高强混凝土的设计密度值， 克服使用传统粗骨料由于 离析导致成型过程难以控制 的缺点 。 1 试验原材料及方法 1 1 原材料 水泥 ： P O4 2 5 R， 来 自四川绵阳安县中联水泥厂； 硅灰 ： 收稿 日期 ：2 0 1 2 0 7 1 7 基金项 目：国家“ 十二五” 科技支撑计划课题( 2 0 1 1 B A E 1 4 B 0 5 ) 平均粒径 0 1 5 0 2 0 m， 比表面积为 1 5 0 0 0 - 2 0 0 0 0 m2 k g ， 来自四川格林瑞桑再生资源利用有限公司； 减水剂： 聚羧酸 高效减水剂( 江苏博特新材料有限公司) ； 玻璃微珠 ： 北京龙 湖科技有限公司( 级配 0 0 4 0 1 2 5 i n t r l ， 0 1 2 5 0 3 l l l l n ， 0 3 0 5 mm， 0 5 1 l ?； l ln ， 1 - 2 fi l m) ； 漂珠 ： 四川江 油发电厂 。 硅灰 和水泥的化学成分见表 1 。 表 1 原料化学成分分析 组分S i O 2 A 1 2 0 3 F e 2 0 3 Mg O C a O Na 2 0 L o s s 水泥2 2 9 4 6 2 5 3 4 5 3 0 0 5 5 6 1 0 0 2 5 6 7 9 6 9 4 硅灰9 4 5 6 1 0 2 O 9 2 0 7 0 0 3 1 1 3 0 2 7 0 1 0 0 2 1 1 2试验 方 法 ( 1 ) 粗骨料的制备 。 通过正交试验研究硅灰掺量 、 水灰 比、 玻璃微珠级配及掺量对砂浆强度 的影响 ， 由正交试验 结果进行粗骨料及砂浆基体 的初配 。 在初配基础上 ， 按照 设计密度和强度的要求， 掺人一定量的中空玻璃微珠和粉 煤灰漂珠成 型胶砂试块 。 将标养 2 8 d的试块破碎 、 筛分 ， 选 出 5 3 0 i l n l 间的颗粒作为成型轻质高强混凝 土的粗 骨料。 制备粗骨料的砂浆配合 比见表 2 。 1 45 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 因此界面过渡 区的形貌 、 成分和密度都与砂浆基体存在显 著 的不同。 这种差异性 的存在破坏了混凝土体系的连续性 和均质性 ， 给混凝 土的黏结强度带来较大影响 ， 成为混凝 土结构的薄弱环节 。 采用具有相同配合比的粗骨料和砂浆基体制备轻质高 强混凝土， 其界面过渡区比骨料和基体更密实。 由于自制粗 骨料与基体砂浆配合比相同， 所以混凝土体系的均匀性和 连续性较好 ， 界面黏结力较强 ； 同时 ， 由于交界处存在 的粉 煤灰漂珠其主要成分是活性 的 S i O ： 和 A 1 2 0 ， 它们在水泥水 化产物 C a ( O H) ： 的激发作用下生成 C S H， 进一步增强 了 黏结力 ； 而且 由于粗骨料表面粗糙 ， 在拌合过程 中包裹 了 大量 的水 ， 使得界 面处的水 灰 比偏 大 ， 有利 于促进水化反 应的充分进行 。 因此 ， 界面过渡区结构得到大大增强 ， 界面 效应被削弱 ， 混凝 土的力学性能得到改善。 3结论 上述研究表明 ， 用 中空玻璃微珠和粉煤灰漂珠为主要 轻质原料制备轻质砂浆 ， 将其破碎后作为粗骨料 ， 与配合 比和该 粗 骨料相 同的砂浆 一起成 型轻质 高强混凝 土 ， 所 制备 的轻质高强混凝土密度为 1 6 3 0 k g m3 , 2 8 d 抗压强度 达 5 7 MP a 。 这 种混凝 土基体 与粗骨料 的界 面效应 较弱 ， 黏结强度较高 ， 因 自制粗骨料密度可调 ， 轻质高强混凝土 的密度也可调 。 该研究结果对于用废 旧混凝 土作再生粗骨 料有一定 的借鉴作用。 参考文献 ： 1 张华英陶粒轻质高强混凝土的试验研究【 J J 佛山科学技术学院 学报， 2 0 0 9 ( 5 ) ： 4 3 4 6 2 J2 范锦忠 粉煤灰陶粒混凝土的主要性能和应用 J 粉煤灰， 2 0 0 8 ( 2 ) ： 4 5 4 8 【 3 3 黄昱霖 1氏成本大流动度轻质高强页岩陶粒混凝土研究【 J 新型 建筑材料 ， 2 0 1 1 ( 1 ) ： 1 9 2 2 【 4 徐峰， 董金道 大孔碎石、 陶粒混凝土的配合比设计及性能研究叨 粉煤灰 ， 2 0 1 1 ( 1 ) ： 4 0 4 3 5 张泽平 ， 安培霞， 师鹏 ， 等 玻化微珠陶粒混凝土的正交试验研 究 J 1 混凝土 ， 2 0 1 0 ( 2 ) ： 7 8 8 0 6 时建刚， 吴光蓉， 孟勇军 高强超轻质混凝土配合比设计与应用册 施工技术 ， 2 0 0 9 ( 8 ) ： 7 9 8 1 7 】 邓宗才， 张华杰， 徐新生轻质高强混凝土材料特性的研究 J 】 硅 酸盐建筑制品， 1 9 9 5 ( 5 ) ： 4 4 4 8 8 8 陈会凡， 李福恩， 党玲博 不同母体的再生粗骨料对混凝土强度 影0 R J 混凝土， 2 0 1 1 ( 5 ) ： 1 1 0 1 1 3 【 9 刘昕， 张雄， 李雯霞， 等 国内外再生粗骨料研究新进展 J 】 建筑 技术 ， 2 O L O ( 1 ) ： 6 3 6 6 【 1 O 】 张晓华 ， 邢 宝恒 以废混凝土做再生粗骨料配制混凝土探索试 验 fJ 1 _混凝土 ， 2 0 1 0 ( 1 1 ) ： 9 8 1 0 1 作者简介 ： 霍琳( 1 9 8 8 一 ) ， 女 ， 在读硕士研究生。 联系地址： 四川省绵阳市涪城区 西南科技大学材料学院( 6 2 1 0 1 0 ) 联系电话 ： 1 3 4 5 8 3 2 1 8 5 3 上接第 1 4 1 页 3 0 d ， 确保了整个污水处理厂的工期 ， 创造 了一定 的经济效 教育， 2 0 0 6 ( 4 ) 益 。 整个生物池共 留置 C 2 5 P 6 F 1 5 0 试块 1 0 4 组 ， C 3 0 P 6 F I 5 0 3 王铁梦 工程结构裂缝控制【 M 】 _ E 京 ： 中国建工出版社， 2 0 0 7 试块 4组 ， 经数理统计分析 ， 其结果评定全部合格 。 2 8 3 2 8 3 参考文献： 1 】王宝贞 水污染控制工程 M 】 京 ： 高等教育出版社 ， 1 9 9 1 2 】任红娟 我国城市污水处理的主要工艺和发展趋势【 J 中国建设 上接第 1 4 4页 【 8 侯贵华 粉煤灰碱渣砖的研S U J 新型墙体材料与施工 ， 2 0 0 3 ( 6 ) ： 6 - 8 【 9 周水样 白泥氯盐法处理及在建筑涂料上的应用 J 轻工环保， 1 9 9 0 ( 4 ) ： 1 - 3 1 0 】 任淑华 ， 祝光 ， 张铁兵 造纸厂废渣的综合利用 J 黑龙江造纸 ， 2 0 0 2 ( 1 ) ： 4 6 4 7 【 1 1 余兆南 碳酸钙分解的试验研究【J J 热能动力工程 ， 1 9 9 7 ， 1 2 ( 4 ) ： 2 7 8- 28 0 1 2 曹彦卓， 吴红应， 董放战 石灰石粒度对石灰煅烧质量的影fi R J 工艺节能， 2 0 0 6 ( 5 ) ： 1 1 - 1 3 【 1 3 闰 章 胶凝材料学( 第二版) M 】 武汉： 武汉工业大学出版社， 1 9 9 6 【 1 4 F R I A S M， G A R C I A R ， V I G I L R ， e t a1 C a l c i n a t i o n o f a r t p a p e r s l u d g e w a s t e f o r t h e u s e a s a s u p p l e me n t a r y c e me n t i n g ma t e r i a l a p p l i e d c l a y s c i e n c e J C o n s t r u c t i o n a n d B u i l d i n g Mme ri als ， 2 0 0 8 ( 4 2 ) ： 1 8 9 - 1 9 3 1 5 1 V E G A S I ， U R R E T A J ， F R A M， e t a 1 F r e e z e t h a w r e s i s t a n c e o f b l e n d e d c e me n t s c o n t a i n i n g c alc i n e d p a p e r s l u d g e J C o n s t r u c t i o n a n d B u i l d i n g Ma t e r i a l s ， 2 0 0 9 ( 2 3 ) ： 2 8 6 2 2 8 6 8 作者简介 ： 李少彬( 1 9 7 7 一 ) ， 男， 讲师， 研究生。 联系地址： 西安市太白南路 1 8 9 - 西安铁路工程职业大学( 7 1 o 0 6 1 ) 联系电话 ： 1 5 3 3 2 4 1 2 7 0 2 1 6 G A R C I A R， V I G I L D E L A V I L L A R ， V E G A S I ， e t a 1 T h e p o z z o l a n i c p r o p e r t i e s o f p a p e r s l u d g e w a s t e J C o n s t r u c t i o n a n d B u i l d i n g M a t e r i a l s ， 2 0 0 8 ( 2 2 ) ： 1 4 8 4 1 4 9 0 1 7 黄文熙， 王丹， 张亚丽， 等快速升温对 C a C O 分解及水泥熟料 煅烧的影O R J 四川建材学院学报， 1 9 8 7 ( 3 ) ： 1 - 1 2 1 8 蒲心诚 混凝土学f M 京 ： 中国建筑工业出版 社， 1 9 8 1 【 1 9 李方贤黏土一 硅质石屑一 石灰体系水热合成特性及应用研究【 D 】 武汉 ： 武汉理工大学 ， 2 0 0 6 ： 2 0 李方贤 ， 陈友治， 龙世宗 用铅锌尾矿生产加气混凝土的试验研 究 J 西南交通大学学报， 2 0 0 8 ， 4 3 ( 6 ) ： 8 1 0 8 1 5 2 1 C HEN Y o u z h i ， L I F a n g- x i a n U s e o f c l a y i s h c rus h e d s t o n e for p r o d u c t i o n o f a e r a t e d c o n e r e t e J K e y E n g i n e e r i n g M a t e ri al s ， 2 0 0 6 ， 1 0 ( 2 ) ： 3 0 2 3 0 7 作者简介： 曹晓梅( 1 9 8 4 一 ) ， 女， 硕士。 联系地址： 江苏省常州市武进 卜 弋工业集中区尼高路 1 号( 2 1 3 1 4 1 ) 联系电话 ： 1 3 9 1 4 3 2 9 0 9 5 l 47 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m