碎石型頁巖陶粒輕集料混凝土制備及力學(xué)性能研究

黃鵬程，劉發(fā)明 （宿州學(xué)院資源與土木工程學(xué)院，安徽 宿州 234000）

0 前言

隨著時(shí)代的不斷飛速發(fā)展，節(jié)能高效逐漸變成了當(dāng)今時(shí)代的主流，混凝土作為最基本的建筑材料也隨著時(shí)代發(fā)展不斷被優(yōu)化。輕質(zhì)混凝土是一種性能優(yōu)質(zhì)的新型建筑材料，近些年由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在我國建筑方面取得了廣泛的應(yīng)用，其中最為獨(dú)特的當(dāng)屬陶?；炷粒樟Ｓ捎诰哂谐瑥?qiáng)的輕質(zhì)性，使其成為能夠取代重質(zhì)砂石的存在，研究輕集料混凝土主要出于兩類目的：一是為了改進(jìn)混凝土的性能，二是為了利用輕質(zhì)材料，節(jié)能環(huán)保。因此，研究輕集料混凝土具有重要的實(shí)踐意義，但由于輕質(zhì)混凝土在我國大規(guī)模推廣使用的時(shí)間并不是很長，導(dǎo)致目前在國內(nèi)很少有對其耐久性方面的研究，但如果缺乏對輕質(zhì)混凝土力學(xué)性能的認(rèn)識，在實(shí)際工程實(shí)踐中沒有做好相關(guān)預(yù)防工作而埋下不良的安全隱患，那么在工程后期交付使用過程將會(huì)需要浪費(fèi)大量不必要的資源浪費(fèi)，所以研究輕集料混凝土的力學(xué)性能的研究十分有必要。

1 試驗(yàn)方案

1.1 試驗(yàn)原材料

①水泥采用亞泰建材海倫公司生產(chǎn)P.C32.5普通硅酸鹽水泥，水泥的主要化學(xué)成分如表1所示。

②細(xì)集料:采用級配良好優(yōu)質(zhì)河沙，其表觀密度為2430kg/m3，砂率為 34.5%。

③粗集料:采用安徽淮南市生產(chǎn)的碎石型頁巖陶粒600級連續(xù)粒級和700級粒級的800級連續(xù)粒級。

④水：采用干凈自來水。

1.2 試驗(yàn)配比設(shè)計(jì)

本文所研究的材料為輕質(zhì)高強(qiáng)的輕集料混凝土，故按照CL30等級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，此次試塊配合比設(shè)計(jì)的主要依據(jù)《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》（JUJ51-2002），輕集料混凝土密度等級的合理范圍為1400-1900 kg/m3。本試驗(yàn)類型改變陶粒類型配比及養(yǎng)護(hù)天數(shù)來得出最后結(jié)果，具體配比見表2。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

分組制作輕集料混凝土試塊，每組均為150mm×150mm×150mm的標(biāo)準(zhǔn)3件試塊． 本次試驗(yàn)的試塊制作采用機(jī)械攪拌，機(jī)械振實(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)至要求天數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)通常采用先干拌后加水。首先在攪拌機(jī)中按次序加入水泥、砂和陶粒，對其首先進(jìn)行預(yù)攪拌處理，之后加水進(jìn)行濕拌，待攪拌完全后將其分別裝入模板中。隨后采取在振動(dòng)臺(tái)上振搗操作，一般振搗3min后停止震動(dòng)，其養(yǎng)護(hù)室溫為20±2℃，其濕度應(yīng)大于等于95%。輕集料混凝土的水灰比較大，一般都在0.5以上但是水灰比過大，水泥顆粒周圍包圍著大量水分子，而水泥水化反應(yīng)需要的水分是有限的，多余的水分便會(huì)在水化凝結(jié)硬化過程中蒸發(fā)掉，留下很多連通孔隙，使得輕質(zhì)混凝土的結(jié)構(gòu)不夠密實(shí)，導(dǎo)致其抵抗外界物質(zhì)滲入的能力下降，本試驗(yàn)利用碎石型頁巖陶粒代替粗骨料可吸收多余的水分從而減少貫通裂縫的形成增強(qiáng)其抗壓強(qiáng)度。

本實(shí)驗(yàn)抗壓強(qiáng)度的測定嚴(yán)格按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)》，其值取每組試塊的平均值，若最大值和最小值都超過中間值的15%，則該組試塊結(jié)果不具有參考意義。

分別對標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù) 7d，14d，21d，28d，60d，90d 后的150mm×150mm×150mm混凝土試樣進(jìn)行立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。同時(shí)對不同強(qiáng)度等級陶粒混凝土進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，分別測算試樣的抗壓強(qiáng)度，以此判斷不同養(yǎng)護(hù)周期摻加相同強(qiáng)度等級陶粒以及相同養(yǎng)護(hù)周期下?lián)郊硬煌瑥?qiáng)度等級陶?；炷恋目箟簭?qiáng)度，進(jìn)而評估輕集料混凝土的力學(xué)性能。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 不同養(yǎng)護(hù)時(shí)間對相同強(qiáng)度等級(600級)陶粒的抗壓強(qiáng)度的影響

如圖1所示，隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的不斷增加，輕集料混凝土的抗壓強(qiáng)度也在不斷增大，另外，在養(yǎng)護(hù)到28d時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，抗壓強(qiáng)度明顯增加，實(shí)驗(yàn)證明輕集料混凝土的抗壓強(qiáng)度與養(yǎng)護(hù)時(shí)間呈正比，其中在第28d時(shí)，抗壓強(qiáng)度增加最明顯。說明，正常在進(jìn)行輕集料混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)取28d為最佳養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

水泥的化學(xué)成分(%) 表1

混凝土配合比(kg/m3) 表2

圖1 輕集料混凝土的抗壓強(qiáng)度與養(yǎng)護(hù)時(shí)間的關(guān)系

2.2 在相同養(yǎng)護(hù)時(shí)間（7d）下，不同強(qiáng)度等級陶粒對輕集料混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

圖2 在相同養(yǎng)護(hù)時(shí)間下，不同強(qiáng)度等級陶粒對輕集料混凝土抗壓強(qiáng)度的關(guān)系

如圖2所示，在相同養(yǎng)護(hù)時(shí)間下，摻加陶粒的強(qiáng)度等級越高，其生成輕集料混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度越高，與圖b、圖c進(jìn)行比較可知，在600-700，700-800之間增長幅度相近，說明，如果摻加更高強(qiáng)度等級的陶粒其抗壓強(qiáng)度越高，就當(dāng)前幾組實(shí)驗(yàn)來看，陶粒強(qiáng)度等級為800的，抗壓強(qiáng)度等級為最高，也最適用與現(xiàn)實(shí)生活中使用。

3 結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)分析相同陶粒強(qiáng)度等級的輕集料混凝土試塊在不同養(yǎng)護(hù)時(shí)間下對輕集料混凝土試塊抗壓強(qiáng)度的影響，以及在養(yǎng)護(hù)時(shí)間相同的情況下不同的陶粒強(qiáng)度等級對輕集料混凝土抗壓強(qiáng)度的影響可得：

在加入相同強(qiáng)度等級陶粒的情況下，養(yǎng)護(hù)時(shí)間與混凝土的抗壓強(qiáng)度呈正比，當(dāng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間達(dá)到90d時(shí)，輕集料混凝土的抗壓強(qiáng)度達(dá)到峰值；

在摻加相同等級強(qiáng)度陶粒的情況下，在養(yǎng)護(hù)時(shí)間達(dá)到28d時(shí)，輕集料混凝土的抗壓強(qiáng)度增長幅度達(dá)到最大，其生產(chǎn)效率也為最高值；

在相同的養(yǎng)護(hù)時(shí)間作用下，不同強(qiáng)度等級的陶粒對輕集料混凝土抗壓強(qiáng)度的影響呈正比，由此可得，陶粒強(qiáng)度等級越高，輕集料混凝土的抗壓強(qiáng)度也就越高，當(dāng)陶粒強(qiáng)度等級為800時(shí)，為抗壓強(qiáng)度達(dá)到最高值。