淺談高強(qiáng)輕骨料混凝土性能及影響因素范文

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摘要：高強(qiáng)輕骨料混凝土具有輕質(zhì)高強(qiáng)、保溫隔熱的優(yōu)點，在海洋工程和橋梁工程中應(yīng)用廣泛。文章選擇摻和料粉煤灰和高強(qiáng)頁巖陶粒制備強(qiáng)度等級在LC40以上的輕集料混凝土，并研究粉煤灰摻量、砂率和陶粒預(yù)濕時間對高強(qiáng)輕集料混凝土的工作性能和抗壓強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明：水膠比不變的情況下，采用砂率38%、粉煤灰摻量10%、對陶粒進(jìn)行預(yù)濕處理0.5h等工藝，配制出的高強(qiáng)輕質(zhì)混凝土的工作性能可以得到改善，抗壓強(qiáng)度得到提高。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)；輕集料混凝土；工作性能；強(qiáng)度

高強(qiáng)輕集料混凝土（HSLC）是用高強(qiáng)輕骨料、細(xì)集料、膠凝材料、水以及其他外加劑和礦物摻和料按照一定比例混合均勻硬化后形成的一種強(qiáng)度等級在LC40輕質(zhì)混凝土。由于在制備過程中使用了高強(qiáng)輕質(zhì)骨料，高強(qiáng)輕集料混凝土具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、保溫性和隔熱性能好等優(yōu)點。目前，高強(qiáng)輕集料混凝土主要應(yīng)用于海洋工程、橋梁工程及高層建筑中。但高強(qiáng)輕質(zhì)骨料在使用過程中吸水率較大，使拌合物的和易性、坍落度等工作性能變差，導(dǎo)致硬化后的混凝土產(chǎn)生干縮裂縫。文章選擇粉煤灰和高強(qiáng)頁巖陶粒制備強(qiáng)度等級在LC40以上的輕集料混凝土，并研究粉煤灰摻量、砂率和陶粒預(yù)濕時間對高強(qiáng)輕集料混凝土的工作性能和抗壓強(qiáng)度的影響，為這種高強(qiáng)輕集料混凝土的進(jìn)一步應(yīng)用打下試驗基礎(chǔ)。

1試驗原材料與配合比設(shè)計

1.1試驗原材料

（1）水泥。水泥為山東山水水泥集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的“山水東岳”牌P•O42.5級普通硅酸鹽水泥，其各項物理性能指標(biāo)，經(jīng)試驗測定水泥各項性能指標(biāo)均符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）粉煤灰。粉煤灰為I級，華電濰坊發(fā)電有限公司產(chǎn)，其化學(xué)成分及主要技術(shù)指標(biāo)。

（3）輕骨料。高強(qiáng)頁巖陶粒為山東淄博產(chǎn)，主要性能技術(shù)指標(biāo)。

（4）減水劑。采用聚羧酸高效減水劑為山東大元實業(yè)股份有限公司產(chǎn)，減水率15%。

（5）砂。采用普通中砂為濰坊安丘產(chǎn)河砂，細(xì)度模數(shù)為2.6。

1.2配合比設(shè)計

配合比設(shè)計采用絕對體積法，試配后在膠凝材料用料不變的情況下，改變粉煤灰摻量和砂率及陶粒的預(yù)濕時間，研究這三種因素對高強(qiáng)輕骨料混凝土工作性能和抗壓強(qiáng)度的影響。其中，膠凝材料用料不變，粉煤灰摻量為膠凝材料質(zhì)量的0%、10%、15%、20%；砂率選擇34%、38%、42%及46%；陶粒預(yù)濕時間選擇0、0.5h、1h、2h。水膠比為0.37，試配各材料的用料。

2結(jié)果及分析

2.1砂率對輕集料新拌混凝土工作性能的影響

在輕集料混凝土中的砂率是指細(xì)骨料體積占骨料總體積的比值。在高強(qiáng)輕骨料混凝土中，砂率增大時，集料中砂的體積增大，輕骨料體積相對減小，骨料的總表面積增大。當(dāng)膠凝材料用量一定的情況下，漿體包裹在輕骨料和細(xì)骨料的表面，而骨料之間起潤滑作用的水泥漿相對減少，因此新拌混凝土的流動性減小。當(dāng)砂率減小時，拌合物中粗骨料體積相對較多，漿體量一定情況下不足以完全包裹住砂的表面，水泥砂漿的量相對較少，骨料之間的砂漿潤滑層減小，拌合物的流動性同樣減小，降低新拌輕集料混凝土的工作性能。在水膠比不變的情況下，改變砂率為34%、38%、42%及46%，研究高強(qiáng)輕骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度和工作性能的變化情況。當(dāng)水膠比不變時，隨著砂率增大，拌合物的坍落度先增大后減小，7d和28d抗壓強(qiáng)度先增大后減小；砂率在38%時，新拌混凝土的坍落度值達(dá)到最大，此時高強(qiáng)輕骨料混凝土的工作性能最好，且28d抗壓強(qiáng)度最高。隨著砂率繼續(xù)增大，輕集料混凝土的坍落度和28d抗壓強(qiáng)度逐漸減小，工作性能變差。當(dāng)砂率為46%時，現(xiàn)場拌制的混凝土出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)離析，說明此時砂率對高強(qiáng)輕集料混凝土的強(qiáng)度和工作性能影響較大。因此，在砂率為38%時，高強(qiáng)輕集料混凝土的工作性得到改善，28d抗壓強(qiáng)度能夠滿足鋪裝要求。

2.2粉煤灰摻量對輕集料混凝土性能的影響

粉煤灰是活性火山灰質(zhì)材料，主要化學(xué)成分為Fe2O3、CaO和SiO2、Al2O3，占粉煤灰總量的85%以上。粉煤灰由于其特殊的玻璃體結(jié)構(gòu)，具有滾珠作用，填充在結(jié)構(gòu)中；且粒徑較小約為1～50μm，比表面積高達(dá)780m2/kg，為水泥比表面積的2～3倍；粉煤灰中的活性成分與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生二次水化反應(yīng)，形成化合物。因此，粉煤灰在混凝土中的作用一般被稱為“形態(tài)效應(yīng)”、“活性效應(yīng)”和“微集料效應(yīng)”。在膠凝材料總量不變的情況下，粉煤灰摻量占膠凝材料質(zhì)量的0%、10%、15%、20%，研究礦物摻和料粉煤灰對高強(qiáng)輕集料混凝土抗壓強(qiáng)度和工作性能的影響。對于高強(qiáng)輕集料混凝土來說，當(dāng)粉煤灰摻量增加時，其坍落度增大，拓展度增大，工作性能得到改善；當(dāng)粉煤灰摻量增大到20%時，拌合物的穩(wěn)定性變差，且此時現(xiàn)場拌制的拌合物出現(xiàn)了泌水和離析現(xiàn)象。隨著粉煤灰摻量的增加，高強(qiáng)輕集料混凝土的短期和長期強(qiáng)度逐漸降低，在摻量為10%之前，7d抗壓強(qiáng)度和28d抗壓強(qiáng)度降低幅度最小；當(dāng)粉煤灰摻量超過10%后，輕集料混凝土抗壓強(qiáng)度特別是7d抗壓強(qiáng)度急劇降低。高強(qiáng)輕集料混凝土中，一方面由于其自身保溫隔熱性能較好，水泥水化放出的熱量不能及時釋放，而儲存的水化熱使混合物內(nèi)部處于溫度較高的環(huán)境中，有利于水泥的進(jìn)一步水化；另一方面，水泥水化反應(yīng)快，堿性水化產(chǎn)物含量相對較多，有利于粉煤灰火山灰活性的激發(fā)，產(chǎn)生二次水化反應(yīng)，增加水化硅酸化合物的量，提高輕集料混凝土的強(qiáng)度。在保持水膠比不變的情況下，粉煤灰摻量為10%時，高強(qiáng)輕集料混凝土的工作性得到改善，28d抗壓強(qiáng)度能夠滿足鋪裝要求。

2.3陶粒預(yù)濕時間對輕集料混凝土性能的影響

高強(qiáng)頁巖陶粒試驗前處于飽和面干狀態(tài)并進(jìn)行預(yù)先處理，浸水時間為0、0.5h、1h、24h。研究預(yù)濕時間對高強(qiáng)輕質(zhì)混凝土的抗壓強(qiáng)度和工作性能的影響。頁巖陶粒經(jīng)過預(yù)濕后，坍落度明顯增大，7d抗壓強(qiáng)度和28d抗壓強(qiáng)度增大，即經(jīng)過預(yù)濕處理后，輕集料混凝土的工作性能得到改善，強(qiáng)度得到提高；隨著預(yù)濕時間的增加，輕集料混凝土的抗壓強(qiáng)度均出現(xiàn)了先增大后減小的趨勢，在預(yù)濕0.5h時，輕集料混凝土的3d、7d、28d抗壓強(qiáng)度最大。這是因為頁巖陶粒在大量吸水后界面水膠比發(fā)生變化，表面軟化，界面強(qiáng)度降低，進(jìn)而高強(qiáng)輕集料的強(qiáng)度降低。

3結(jié)論

（1）在水膠比不變的情況下，隨著砂率增大，拌合物的坍落度先增大后減小，7d和28d抗壓強(qiáng)度先增大后減小；砂率為38%時，高強(qiáng)輕集料混凝土的工作性得到改善，28d抗壓強(qiáng)度能夠滿足鋪裝要求。

（2）在保持水膠比不變的情況下，拌合物的坍落度隨著粉煤灰摻量的增大而增大；粉煤灰摻量為10%時，高強(qiáng)輕集料混凝土的工作性得到改善，28d抗壓強(qiáng)度能夠滿足鋪裝要求。

（3）頁巖陶粒經(jīng)過預(yù)濕后，坍落度明顯增大，7d抗壓強(qiáng)度和28d抗壓強(qiáng)度增大，即經(jīng)過預(yù)濕處理后，輕集料混凝土的工作性能得到改善，強(qiáng)度得到提高。隨著預(yù)濕時間的增加，輕集料混凝土的抗壓強(qiáng)度均出現(xiàn)了先增大后減小的趨勢，在預(yù)濕0.5h時，輕集料混凝土的3d、7d、28d抗壓強(qiáng)度最大。

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作者：崔磊 單位：山東交通職業(yè)學(xué)院公路與建筑學(xué)院