陶粒性質(zhì)及預(yù)處理對陶粒混凝土性能影響研究

摘要：陶?；炷辆哂斜碛^密度低、保溫隔音性能好等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于各類建筑工程中。作為混凝土中的粗骨料，不同陶粒類型、陶粒性質(zhì)及預(yù)處理方法對混凝土的性能具有不同的影響。本文從陶粒類型、陶粒粒徑組成、陶粒預(yù)濕時(shí)間三個(gè)角度入手，分析不同變量因素影響下陶?；炷恋目箟簭?qiáng)度、表觀密度及塌落度的變化情況，結(jié)果表明，頁巖陶?；炷恋母黜?xiàng)試驗(yàn)結(jié)果更優(yōu)；陶粒的粒徑對混凝土的性質(zhì)有顯著影響；同時(shí)在預(yù)濕處理后，陶?；炷恋牧W(xué)性能與工作性能均有改善，在實(shí)際工程使用中，應(yīng)針對不同工況予以綜合考慮。

關(guān)鍵詞：陶粒混凝土；陶粒；表觀密度；抗壓強(qiáng)度；塌落度

中圖分類號：TU582 """"""""文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A """"""""文章編號：

Research on the Effect of Ceramsite Properties and Pretreatment on the Performance of Ceramsite Concrete

LI Mengjuan

（Hebei Jitong Real Estate Development Co.， Ltd，Shijiazhuang Hebei 050011，China）

Abstract： Ceramsite concrete has the advantages of low apparent density， good insulation and sound insulation performance， and is widely used in various construction projects.As coarse aggregate in concrete，different types of ceramsite， properties of ceramsite and pretreatment methods have different effects on the performance of concrete.This article analyzes the changes of compressive strength， apparent density and slump of ceramsite concrete under the influence of different variable factors from three aspects of ceramsite type，particle size composition and prewetting time，the results show that the various test results of shale ceramsite concrete are better; the particle size of cceramsite has a significant impact on the properties of concrete; at the same time， the mechanical properties and working properties of ceramsite concrete are improved after the prewetting treatment，which should be considered for different working conditions in actual engineering use.

Keywords：ceramsite concrete;ceramsite; apparent density;compressive strength; slump

0 引言

近年來，陶?；炷烈云鋬?yōu)異的工作性能被廣泛應(yīng)用于制作各類輕質(zhì)隔墻條板、保溫板或非承重的屋面結(jié)構(gòu)等。將陶粒作為水泥混凝土中的骨料，不僅降低了混合材料結(jié)構(gòu)整體的自重，考慮到陶粒原材料多數(shù)利用廢棄的建筑垃圾、尾礦等，還能夠起到節(jié)能與環(huán)保等作用[1]。

目前，可用于制備陶?；炷恋奶樟７N類繁多，不同的規(guī)格、粒徑會對混凝土的性質(zhì)產(chǎn)生不同的影響?？紤]到陶粒原材料本身為多孔結(jié)構(gòu)，具有較高的吸水特性，在制備及試驗(yàn)過程中可對其進(jìn)行預(yù)濕處理，經(jīng)不同條件預(yù)濕處理后的陶粒會對陶?；炷恋男再|(zhì)產(chǎn)生不同的影響[2]。綜上分析可知，有必要研究陶粒的品種、性質(zhì)及其預(yù)濕處理操作對混凝土性能的影響。

1 基準(zhǔn)配合比的確定

陶?；炷恋呐浜媳仍O(shè)計(jì)方法按照《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》（JGJ 51—2002）進(jìn)行，按照松散體積法對混凝土進(jìn)行試配，參照《建筑輕質(zhì)隔墻條板》（GB/T 21451—2009），以目前常用的加工預(yù)成型空心隔墻條板的強(qiáng)度要求，按照混凝土原材料輕骨料混凝土強(qiáng)度分類，其強(qiáng)度等級為LC25。實(shí)際配置強(qiáng)度按式（1）計(jì)算可得為33.2 MPa。

"""""fcu，o=fcu，k+1.645σ """"""（1）

式（1）中：fcu，0為陶?；炷恋呐渲脧?qiáng)度，MPa；fcu，k為陶?；炷恋目箟簭?qiáng)度，MPa；σ為標(biāo)準(zhǔn)差，MPa，當(dāng)LC20～LC35時(shí)，σ取5.0。

本次試驗(yàn)用水泥為河北金隅鼎鑫普通硅酸鹽水泥PO42.5；粉煤灰采用大成電力I級粉煤灰；細(xì)集料選擇機(jī)制砂；減水劑選擇河北盛特聚羧酸減水劑，減水率為18%～25%，拌合用水選擇自來水，上述材料各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足規(guī)范及試驗(yàn)所需要求?；鶞?zhǔn)配合比設(shè)計(jì)選擇陶粒為保定巖佳建材生產(chǎn)的頁巖陶粒，為避免干燥陶粒在混凝土拌制過程中出現(xiàn)“搶水”情況[3]，進(jìn)行預(yù)調(diào)濕6 h處理。按相關(guān)技術(shù)規(guī)程操作后所確定基準(zhǔn)配合比見表1，其塌落度為185 mm，實(shí)測抗壓強(qiáng)度為34.1 MPa。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

結(jié)合目前市場上陶粒的應(yīng)用情況[4]，本次試驗(yàn)選擇了三種不同類型且應(yīng)用最為廣泛的陶粒進(jìn)行試驗(yàn)，分別為：贊皇領(lǐng)峰建材生產(chǎn)的黏土陶粒（4.75 mm～10 mm），編號為N；保定巖佳建材生產(chǎn)的頁巖陶粒（4.75 mm～10 mm，10 mm～20 mm），編號為Y，Ym；河北燕鋼生產(chǎn)的尾礦陶粒（4.75 mm～10 mm），編號為T。上述三種陶粒的技術(shù)性能指標(biāo)經(jīng)測試后見表2。

在未經(jīng)預(yù)濕處理且陶粒固定體積占比的前提下進(jìn)行混凝土的制備；選擇頁巖陶粒，按照預(yù)浸水調(diào)濕時(shí)間1 h，6 h，12 h的預(yù)處理方案進(jìn)行調(diào)節(jié)，并改變不同粒徑大小的陶粒質(zhì)量占比，對混凝土的工作性能及抗壓強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)所采用的配合比如表3所示。

3 陶粒類型對混凝土性能的影響

按照基準(zhǔn)配合比進(jìn)行配置，以同體積陶粒用量配置成陶粒混凝土，探討不同類型陶粒對混凝土性能的影響情況，試驗(yàn)結(jié)果如表4、圖1～圖2所示。

由試驗(yàn)結(jié)果可知，陶粒類型對陶?；炷量箟簭?qiáng)度及其工作性能影響顯著，表現(xiàn)為混凝土抗壓強(qiáng)度隨陶粒自身筒壓強(qiáng)度提高而增長。由于頁巖陶粒本身的內(nèi)部連通孔隙相對較少且吸水率較低，因而頁巖陶?；炷猎谒z比一定的前提下塌落度最大，和易性較好，但其表觀密度也是三種類型陶?；炷林凶畲蟮?。

觀察圖3中混凝土試件的斷裂界面情況，尾礦陶粒、黏土陶?；炷猎嚰臄嗔汛嬖谝徊糠痔樟毫训那闆r，而頁巖陶?；炷林刑樟Ｗ陨韷毫训那闆r較少，可以認(rèn)為陶粒的筒壓強(qiáng)度一定程度上決定著陶?；炷恋目箟簭?qiáng)度。但即便如此，黏土陶?；炷梁臀驳V陶粒混凝土的抗壓強(qiáng)度也能夠滿足LC25輕質(zhì)混凝土的強(qiáng)度要求，在實(shí)際工程對陶粒的選取過程中，可針對混凝土性能的不同要求對陶粒類型進(jìn)行選擇。

4 預(yù)處理對混凝土性能的影響

陶粒自身的密度低但強(qiáng)度較高，是替代天然骨料作為混凝土中粗骨料的另一選擇。陶粒本身具備多孔的特征，能夠提高混凝土的隔音、保溫、隔熱等性能[5]，但也會吸收一部分混凝土拌合過程中的用水和水泥水化用水，導(dǎo)致其工作性能降低及混凝土強(qiáng)度損失，因此需要對陶粒進(jìn)行預(yù)濕處理，從而改善其使用性能[6]。

本次試驗(yàn)選擇空白對照組Y及三種不同預(yù)濕時(shí)間的陶?；炷吝M(jìn)行試驗(yàn)，不同預(yù)濕條件下試驗(yàn)結(jié)果見表5、圖4～圖5。

觀察上述試驗(yàn)結(jié)果可以看出，經(jīng)過預(yù)濕處理后，混凝土的28 d抗壓強(qiáng)度有所提高，但3 d抗壓強(qiáng)度，即早期強(qiáng)度由于陶粒內(nèi)部水分無法充分參與水泥水化和散失而有所降低，但隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增長，陶粒內(nèi)部孔隙存在的水分也可以參與水泥的水化過程，因而其強(qiáng)度提升均較未處理的混凝土而言更高[7]。具體表現(xiàn)為，經(jīng)預(yù)濕處理6 h后，陶?；炷恋?8 d強(qiáng)度較未經(jīng)處理的混凝土提高了11.7%，但預(yù)濕處理12 h的陶粒作為混凝土的粗骨料所制備的陶?；炷恋?8 d強(qiáng)度較預(yù)濕處理6 h的并無明顯提高，說明經(jīng)預(yù)濕處理6 h后，陶粒內(nèi)部連通孔隙已被水充滿，再進(jìn)行預(yù)濕處理的影響不大。

觀察陶?；炷恋谋碛^密度和塌落度試驗(yàn)情況，經(jīng)預(yù)濕處理后，其表觀密度會由于一部分陶粒內(nèi)部孔隙水分在后期的散失而稍有降低[8]；但其塌落度會由于其經(jīng)預(yù)濕處理后不再從混凝土拌合過程中“搶水”而提高，因而經(jīng)預(yù)濕處理后其流動性顯著增強(qiáng)，與抗壓強(qiáng)度結(jié)果類似，即當(dāng)預(yù)濕處理6 h后，其塌落度可達(dá)220 mm，至12 h后無明顯變化，因此采用頁巖陶粒作為混凝土的骨料時(shí)，推薦進(jìn)行6 h預(yù)濕處理以提高混凝土的工作性能。

5 陶粒粒徑對混凝土性能的影響

相關(guān)研究表明，陶粒的粒徑大小也會影響混凝土的力學(xué)及工作性能[9]，為此本文選擇四種不同頁巖陶粒粒徑組合進(jìn)行試驗(yàn)，各組試驗(yàn)粒徑組成見表6。

各組抗壓強(qiáng)度及表觀密度、塌落度試驗(yàn)結(jié)果見表7、圖6～圖7。

觀察上述試驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著陶粒粒徑的增大，其抗壓強(qiáng)度顯著下降，當(dāng)全部選擇10 mm～20 mm的陶粒作為粗骨料時(shí)，要比全部選擇4.75 mm～10 mm的陶粒作為粗骨料時(shí)28 d抗壓強(qiáng)度降低39.2%，且當(dāng)全部采用10 mm～20 mm陶粒時(shí)，其抗壓強(qiáng)度不能滿足LC25輕質(zhì)混凝土的強(qiáng)度要求。這是由于陶粒作為一種非天然形態(tài)的集料，其顆粒越粗時(shí)，內(nèi)部孔隙越大，吸水率更高，在不進(jìn)行飽水處理時(shí)，會發(fā)生更明顯的“搶水”效應(yīng)，不利于膠凝材料的水化進(jìn)程；同時(shí)由于粒徑的增加，其內(nèi)部存在的缺陷概率越大，在經(jīng)受外界壓力時(shí)，產(chǎn)生的微裂紋也越多，導(dǎo)致其筒壓強(qiáng)度越低，進(jìn)一步驗(yàn)證了陶粒筒壓強(qiáng)度對混凝土強(qiáng)度的影響。此外，在試驗(yàn)過程中，大粒徑的陶粒由于其自身密度較低，更容易在混凝土的拌合過程中上浮，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的均質(zhì)性較差，也在一定程度上降低了混凝土的抗壓強(qiáng)度[10]。

有混凝土的表觀密度和塌落度試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著陶粒粒徑的增加及大顆粒陶粒占比的增加，其表觀密度逐漸降低，且塌落度逐漸減小，當(dāng)全部選擇10 mm～20 mm的陶粒作為粗骨料時(shí)，要比全部選擇4.75 mm～10 mm的陶粒作為粗骨料時(shí)表觀密度降低11.4%，塌落度降低77 mm。表觀密度的試驗(yàn)結(jié)果變化產(chǎn)生原因與抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果類似，即由于較大顆粒組成的陶粒密度較低且吸水率較高，導(dǎo)致混凝土表觀密度的逐漸降低；同時(shí)由于較粗粒徑的陶粒吸水率更大，在混凝土的拌制過程中“搶水”效應(yīng)更明顯，降低了混凝土整體的流動性能，不利于混凝土的拌制。因此在選擇陶粒作為混凝土中粗骨料時(shí)，應(yīng)考慮選擇較細(xì)粒徑的陶粒。

6 結(jié)論

1） 在其他條件一致的前提下，頁巖陶粒相比于黏土陶粒、尾礦陶粒而言更適宜作為陶?；炷林械拇止橇?。

2） 經(jīng)預(yù)處理（預(yù)濕）6 h后，陶?；炷恋牧W(xué)性能和工作性能更優(yōu)。

3） 隨著陶粒粒徑的增加，其抗壓強(qiáng)度和表觀密度、塌落度均有顯著降低，因此在制備輕質(zhì)且高強(qiáng)陶?；炷烈蟮那闆r下，推薦選擇4.75 mm～10 mm的陶粒作為骨料。

參 考 文 獻(xiàn)

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編輯：王國巖