高水灰比轻集料混凝土的制备与基本性能.pdf

第 1 7 卷第 2期 2 0 1 4年 4月 建筑材料学报 J OURNAL OF BUI L DI NG MATERI AL S Vo1 1 7。 No 2 Ap r ， 2 01 4 文 章 编 号 ： 1 0 0 7 9 6 2 9 ( 2 0 1 4 ) 0 2 0 2 9 8 0 6 _ I _ - _ C= 同 水灰 比轻集料混凝土 的制备与基本性能 陈 伟 ， 钱 觉时 ， 刘 军 ， 汪宏涛 ， 贾兴 文 ( 1 重 庆大 学 材 料科 学与工 程学 院 ，重庆 4 0 0 0 4 5 ； 2 后勤工 程学 院 化学 与材料工 程系 ， 重 庆 4 0 0 0 1 6 ) 摘要 ： 提 出了高水灰 比配 制轻 集料混凝 土 的技 术途 径 采 用 2种 密度 陶粒 和 陶砂 配制 轻 集料 混 凝 土 ， 研 究 了水灰 比对其 坍 落度 损 失、 吸 水性能 、 轻集料 分 层度 以及 抗 压 强度 的 影 响 结果表 明 ： 提 高 水灰 比能 明 显降低 轻 集料 混凝 土的坍 落度 损 失与 轻 集料 分层 度 ； 当水 灰 比 0 7 5 ( 质 量 比) 时 ， 采 用 表观 密度 为 7 3 8 k g m。的 陶粒及 其破 碎 后 制备 的 陶砂 可配 制 干 密度 低 于 9 0 0 k g m。 ， 2 8 d抗压 强 度约 为1 4 MP a 的轻 集料混 凝土 ； 高水灰 比轻 集料 混凝 土的收 缩和吸 水 性 能可控 制在 相 对较 低 的 范 围 内； 轻 集料越轻 ， 水灰 比增 加幅度 可越 大 ， 不仅 可以显 著 降低轻 集料 混凝 土 的坍 落度 损 失 和轻 集 料上 浮 ， 还 能在其 大 幅度 降低 密度 的情 况下保持 较 高抗压 强度 关键 词 ：水灰 比 ；轻集料 ；坍 落度 ；分层 ；抗压 强度 中图分类 号 ： TU5 2 8 2 文 献标志码 ： A d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 9 6 2 9 2 0 1 4 0 2 0 2 1 Pr e pa r a t i o n a n d Pr o p e r t i e s o f Li g ht we i g h t Ag g r e g a t e Co n c r e t e b y Us i ng Hi g h e r W a t e r Ce m e n t Ra t i o C H EN We i ， QI AN J u e s h i ， Lj U J u n ， WANG Ho n g t a o 。 ，J I A Xi n g we n ( 1 Co l l e ge of M a t e r i a l s Sc i e nc e a nd Eng i ne e r i ng，Ch o ng qi n g Un i ve r s i t y，Cho ng qi n g 4 00 0 45，Chi na；2 De pa r t me n t of Che m i c a l a n d M a t e r i a l s Eng i ne e r i ng，Lo gi s t i c a l Eng i ne e r i ng Uni v e r s i t y，Ch o ng qi ng 4 0 001 6，Chi na ) Ab s t r a c t ：A wa y o f p r o d u c i n g l i g h t we i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e b y u s i n g h i g h e r w mc wa s p r o p o s e d Two t y pe s o f l i gh t we i g ht a gg r e ga t e s we r e us e d t o pr e p a r e l i g ht we i ght c onc r e t e V a r i a t i o ns of t he s l um p l o s s ， s e gr e g a t i o n of l i g ht we i g ht a g gr e g a t e s， a nd c o m pr e s s i ve s t r e ng t h o f t he c o nc r e t e w i t h di f f e r e nt mw m c w e r e i nv e s t i g a t e d I t i s s ho w n，w he n mw m c i s 07 5，a l i g ht we i g ht a g gr e g a t e c o nc r e t e wi t h bul k d e ns i t y o f l e s s t h a n 9 0 0 k g m。a n d 2 8 d c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f 1 4 MPa i s o b t a i n e d b y u s i n g a c o a r s e e x p a n d e d s h a l e wi t h a p p a r e n t d e n s i t y o f 7 3 8 k g m。a n d r e s u l t i n g f i n e a g g r e g a t e b y c r u s h i n g Th e s h r i n k a g e a n d wa t e r a b s o r p t i o n o f l i g h t we i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e ，p r e p a r e d b y u s i n g h i g h e r mw mc，a r e wi t h i n a n a c c e pt a bl e r a ng e I t i s s ug ge s t e d t ha t t he l i gh t e r t he l i gh t we i g ht a ggr e ga t e，t he hi gh e r t he mw m c， t he l e s s t he s e gr e g a t i o n o f t he a g gr e g a t e a nd s l ump l o s s of t he c on c r e t e，a nd t he h i gh e r t he r e t a i ne d c orn pr e s s i ve s t r e ng t h Ke y wor d s ：wa t e r c e m e nt r a t i o；l i gh t we i ght a gg r e g a t e；s l u m p；s e g r e g a t i on；c omp r e s s i v e s t r e ng t h 体积密度在 1 0 0 0 k g m。以下的超轻混凝土具 有较好 的保温性 能， 是建筑节能中用量较大的建筑 材料 ， 主要有 加 气混凝 土 和泡沫混 凝 土 加气 混凝 土 由于需要蒸 压 养护 ， 主要 作 为砌 块 或 条 板用 于建 筑 工程 泡沫 混凝 土可 以现场 浇筑 ， 但 外加 气泡 工艺 复 杂 ， 而 且竖 向尺度 也 有所 限制 采用 普 通 陶粒 、 陶砂 收稿 日期 ： 2 0 1 2 - 1 1 - 2 3 ；修订 日期 ： 2 0 1 3 - 0 3 1 1 基金项 目： “ 十二五” 国家科技支撑计划项 目( 2 0 1 1 B AE 1 4 B 0 6 0 3 ) 第一作者 ： 陈伟 ( 1 9 8 2 ) ， 男 ， 重庆人 ， 重庆大学博士生 Ema i l ： v i g e r g u k e t o m c o rn 通信作者 ： 钱觉 时( 1 9 6 2 ) ， 男 ， 安徽桐城人 ， 重庆大学教授， 博士生导师 ， 博士 Ema i l ： q i a n i u e s h i 1 2 6 c o rn 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 陈伟 ， 等 ： 高水灰 比轻集料混凝 土的制备与基本性能 降低混 凝 土密 度 的 范 围 极 为 有 限 ， 采 用 膨 胀 聚苯 乙 烯 ( E P S ) 、 珍珠岩等轻集料 ， 混凝土密度虽然有较大 降低 ， 但 其 强度 下 降非 常 明 显 陈 兵 等口 采 用 E P S ， 通过掺入硅灰和捣实方式控制 E P S上浮 ， 混凝 土密 度 约 为 9 0 0 k g m。 ， 强 度 可 达 到 1 0 MP a左 右 姜 德 明等_ 2 配制 的 E P S混凝 土 ， 密 度 约 为 8 0 0 k g m。时 其 强度 只有 6 MP a左 右 冯 乃 谦 等 采 用 引气 方 法 配制 了全 轻 混凝 土 ， 其干 密度 为 8 0 0 k g m。 左 右 ， 强 度 只能达 到 4 MP a 从 目前 报 道 的结 果 来看 ， 即使 采 用 特殊 轻集 料 或者 特 殊 工 艺 降低 混 凝 土 密 度 ， 但 强 度 明显 偏 低 ， 而且 ， 如 果 要 满 足 预拌 、 泵送 的工 作 性 要求 ， 还面临轻集料上浮和坍落度损失过大等问题 现代 混凝 土技 术 发展 的 主要特 征是 有效 降 低水 灰 比 ， 在 获 得 高 工 作 性 的 同 时 提 高 混 凝 土 强 度 然 而 ， 由于 轻集 料强 度 明显低 于砂 浆 或者 水泥 浆基 体 ， 通过 降低 水灰 比来 提 高混 凝 土 强 度 非 常 有 限 如 果 采 用高 水灰 比 ， 不 仅 可 以降 低 轻 集 料 吸水 作 用对 混凝 土工 作性 能 的不 利 影 响 ， 还 能 减 少 轻集 料 上 浮 分 层 ， 另外 ， 水 分 在 水 泥 石 中形 成 的孔 隙尺 寸 较 小 ， 分散程 度 更好 ， 在 水泥 石基 体密 度 降低程 度相 同时 ， 混 凝 土强 度降低 程 度相 对较 低 本 文 尝试采 用 陶粒 和 陶砂在 高水 灰 比下 配制 轻 集 料混 凝 土 的可能 性 ， 研 究 不 同水 灰 比、 不 同密度 轻 集料配制的轻集料混凝土工作性 能和强度 的变化 ， 并对 混 凝土 微观 结 构进行 分 析 1 试 验 1 1 试 验 材料 采 用重 庆 拉 法 基 P O 4 2 5 R 普 通 硅 酸 盐 水 泥 ； 轻集 料 分 为 两 类 ， 一 类 为 表 观 密 度 较 小 的 陶 粒 ( L C ) 及 其 破 碎 得 到 的 陶砂 ( L P ) ， 另 一 类 为 普 通 陶 粒 ( O C) 和普 通 陶 砂 ( OP ) ， 轻 集 料 的基 本 物 理 性 能 见表 1 减 水 剂 采 用 聚 羧 酸 高 效 减 水 剂 ， 其 减 水 率 ( 质量 分数 ) 为 3 1 9 6 保水 剂 采 用 羟丙 基 甲基 纤 维素 表 1 轻集料的基本物理性能 Ta b l e 1 M a i n pr o p e r t i e s o f l i g h t we i g h t a g g r e g a t e s 醚 ( HP MC ) ， 其 黏度 为 2 1 0 MP aS 1 2混 凝 土配合 比 由于 2种 陶砂 细 度 模 数 约 为 3 7 ， 为 使 混 凝 土 具有 较好 的初 始 流 动 性 ， 在 配合 比 中适 当提 高 了水 泥浆 体 的 比例 和 砂 率 ， 水 泥 浆 体 的 体 积 分 数 为 4 0 ， 砂率 ( 体积分数) 为 4 5 采用低水灰 比( w mc 一0 3 0 ， 0 4 0 ) 时 ， 通 过减 水 剂 来 调整 混 凝 土 的坍 落 度 ， 采 用 高水 灰 比时 ， 通 过 HP MC来 控 制 混 凝 土 的泌水 当水 灰 比分别 为 0 5 0 ， 0 6 0 ， 0 7 5 ， 1 ( ) ( ) 时 ， HP MC 的掺 量 ( 质 量 分 数 ) 分 别 为 0 2 5 ， 0 3 5 ， 0 5 0 ， 0 7 5 1 3试 验 方法 混凝 土 抗 压 强 度 参 照 GB T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 普 通混 凝土 力学 性能 试验 方法 进行 试验 ； 收缩 试 验参 照 GB T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 普 通 混 凝 土 长 期 性 能 和 耐 久性 能 试 验 方 法 进 行 ， 试 件 尺 寸 为 1 0 0 ml T l x 1 0 0 mm5 1 5 mm 将 2 8 d龄 期 试 件烘 干后 浸入 水 中 ， 一定 时 间后取 出擦 拭 至 面干 ， 然 后 称重 混凝 土 拌和 物 的体积 密度 采 用 5 I 密 度 测 试 桶 测 量 ， 水 泥 净浆 密度采 用 2 I 密 度测 试 桶 测 量 采 用 砂 浆 分 层 度 测定 桶 ， 根 据文 献 5 测试 混 凝 土 的分 层 度 ( 体 积 分 数) 试件 压碎 后 ， 选 取所 需 观察位 置 的部分 样 品 ， 真空干 燥后 镀金 ， 采 用 菲 利浦 公 司生产 的 X I 一 3 0型 环 境扫 描 电镜 ( E S E M) 进行 形貌 观察 2结 果 与讨 论 2 1 高 水灰 比轻 集料 混凝 土 的工作 性能 2 1 1 坍落 度损 失 当水 灰 比较 低 ( mw m 一0 3 0 ， 0 4 0 ) 时 ， 掺 减 水剂 将 混 凝 土 的初 始 坍 落 度 调 整 为 2 0 0 mm 左 右 图 1为轻 集料 混凝 土 的坍落 度损 失测 试结果 图 1显示 ， 低水 灰 比轻 集 料 混凝 土 的坍 落度 损 失非 常 明 显 ， 集料 越 轻 ， 其 坍 落 度损 失 也越 大 ； 高水 灰比时， 轻集料混凝土坍落度损失相对较小 ， 当水灰 比为 0 7 5时， 2 h坍落度仍能保持在 2 0 0 mm左右 图 1 还 表 明 ， 在 高水 灰 比时 ， 虽 然轻 集料 吸入 了 比较 多 的水 分 ， 但在 总用 水量 很高 的情 况下 ， 水泥 浆体 中 的剩余水分仍 能保持混凝土具有较高 的坍落度， 因 此 提高 水灰 比， 可 以在 不预 湿轻 集料 的情况 下 ， 使 混 凝土的坍落度损失仍能满足实际工程要求 2 1 2分层 性 轻 集料 的密 度越 小 ， 与 水 泥浆 体 的 密 度 差 就越 大 ， 上 浮 分层也 越 明显 图 2为不 同水 灰 比水泥 浆体 密度 变化 情况 及其 与不 同轻 集 料 的 密度 差 图 3为 不 同陶粒 、 陶砂 的分 层度 测试 结果 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 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 第 2 期 钱 振东 ， 等 ： 橡胶粉掺量对环氧沥青及其混合料性 能的影 响 3 3 5 ( 上 接 第 3 0 2页 ) DI NG Qi n 鲥u n， ZHANG Yo n g， W ANG Fa z h ou ，e t a 1 Re s e a r c h o n c o n t r o l t e c h n o l o g y o f s e g r e g a t i o n o f h i g h s t r e n g t h l i g h t we i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e J J o u r n a l o f Wu h a n Un i v e r s i t y： En g i n e e r i n g， 2 0 02， 3 5 ( 3 ) ： 5 9 6 2 ( i n Ch i ne s e ) 6 杨再富 ， 钱觉时 ， 唐祖全 ， 等 集料一 基 体协调性 对混凝 土强度 影响的试验研究口 材料科学与工艺 ， 2 0 0 7 ， 1 5 ( 1 ) ： 7 2 7 8 YANG Z a i f u， QI AN J u e s h i 。 TANG Z uq u a n，e t a 1 Ef f e c t o f a g g r e g a t e ma t r i x h a r mo n y o n t h e s t r e n g t h o f c o n c r e t e J M a t e r i a l s Sc i e nc e a n d Te c h n o l o g y，2 0 0 7，1 5(1) ：7 2 7 8 (i n Ch i ne s e ) 7 C HI J M， HUAN G R， Y ANG C C， e t a 1 E f f e c t o f a g g r e g a t e p r o p e r t i e s o n t h e s t r e n g t h a n d s t i f f ne s s o f l i g h t we igh t c o n c r e t e J C e me n t a n d C o n c r e t e C o mp o s i t e s ， 2 0 0 3 ， 2 5( 2 ) ： 1 9 7 - 2 0 5 8 王树和 ， 甄飞 ， 熊小群 ， 等 高强 轻集料混凝 土力 学性 能影 响因 素研究 J 武汉理工大学学报 ， 2 0 0 7 ， 2 9 ( 9 ) ： 1 0 4 1 0 7 W ANG S hu h e ， ZHEN Fe i ， XI ONG Xi a o q u n， e t a l ，Re s e a r c h 9 i o 1 1 o n i n f l u e nc e f a c t o r s o f me c h a n i c a l pr o pe r t y o f h i g h s t r e n gt h l i g h t we i g h t c o n c r e t e J J o u r n a l o f Wu h a n Un iv e r s i t y o f Te c h n o l o g y， 2 0 0 7， 2 9 ( 9 )： 1 0 4 1 0 7 ( i n Ch i ne s e ) M OUNANGA P， GB ONGBON W ， POUI I AI N P， e t a 1 P r o p o r t i o n i n g a n d c h a r a c t e r i z a t i o n o f l i g ht we i g h t c o n c r e t e mi x t u r e s ma d e wi t h r i g i d p o l y u r e t h a n e f o a m wa s t e s J C e me n t a n d Co nc r e t e Co m p os i t e s ， 2 0 0 8， 3 0( 9 )： 8 0 6 - 8 1 4 杨长辉 ， 孙大明， 喻骁 水 灰 比对轻 骨料混凝 土塑性 收缩裂缝 的影响 J 重庆建筑大学学报 ， 2 0 0 4， 2 6 ( 3 ) ： 8 5 9 2 YANG Ch a n g hu i S U N Da mi n g， YU Xi a o The e f f e c t o f wa t e r - c e m e nt r a t i o o n t h e p l a s t i c s hr i n k a g e c r a c k i n g o f l i g h t _ we i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e J J o u r n a l o f C h o n g q i n g J i a n z h u Un i v e r s i t y， 2 0 0 4， 2 6 ( 3 )： 8 5 9 2 ( i n Ch i n e s e ) W AS SERM AN R，B ENTUR AI n t e r f a c i a l i n t e r a c t i o n s i n l i g h t we i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e s a n d t h e i r i n f l ue n c e o n t h e c o n c r e t e s t r e n g t h J C e me n t a n d C o n c r e t e C o mp o s i t e s ， 1 9 9 6 ， l 8( 1 ) ： 6 7 - 7 6 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m