泵送LC30陶粒混凝土试验研究与施工技术

泵送LC30陶粒混凝土试验研究与施工技术摘要：陶粒混凝土与普通混凝土相比，存在易分层离析、坍落度损失快、泵送性差等问题。本文通过分析影响LC30陶粒混凝土泵送性的原因，通过掺加复合掺合料、可分散乳胶粉、聚丙烯纤维来改善LC30的泵送性。试验结果表明：矿粉和粉煤灰复掺取代部分水泥，可分散乳胶粉以及聚丙烯纤维的掺加对改善陶粒混凝土的离析分层、坍落度损失，提高LC30的泵送性效果明显。关键词：泵送陶粒混凝土；掺合料；可分散乳胶粉；聚丙烯纤维1前言陶粒是一种人造轻集料，其堆积密度从300～1000kg/m3不等。其中的高强陶粒可以配制出表观密度为1700～1950kg/m3、强度等级在LC30以上的结构用轻集料混凝土。与同级的普通混凝土相比，陶粒混凝土具有结构自重轻、减少地基荷载和改善构筑物功能等特点，被大量应用于高层建筑、水工建筑及大跨度建筑的建设中[1]。然而由于陶粒的容重比水小而且结构多孔，陶粒混凝土很容易出现陶粒上浮的现象，造成陶粒混凝土分层离析、成型困难等问题[2]。另外，由于陶粒吸水率较大，特别是前一个小时吸水很快，使陶粒混凝土的坍落度难以保持较长时间，对施工浇筑影响较大。泵送陶粒混凝土与普通混凝土相比，存在易分层离析、坍落度损失快以及轻骨料在压力下从混凝土中吸收水分而导致堵泵，难以进行振捣实现混凝土密实等问题[3]。因此，研究如何提高陶粒混凝土的泵送性能显得尤为重要。本文分析了影响LC30陶粒混凝土泵送性的原因，通过采取复合矿物掺合料、添加可分散乳胶粉、聚丙烯纤维等措施来改善混凝土的泵送性能。对陶粒混凝土的施工技术进行了简单介绍。2原材料与试验方法2.1原材料（1）胶凝材料：水泥：华新P042.5普通硅酸盐水泥；粉煤灰：汉川电厂Ⅱ级粉煤灰，细度15%；矿粉：武新S95矿粉，28d活性指数101%。（2）轻集料：湖北宜昌光大陶粒生产的800级碎石型页岩陶粒，具体性能见表2-1。表2-1轻集料主要性能种类粒径范围（mm）堆积密度（kg/m3）表观密度（kg/m3）吸水率（1h，%）筒压强度（MPa）页岩5-1678015023.85.0（3）细集料：巴河河砂，细度模式2.8，含泥量0.8%。（4）外加剂：华烁聚羧酸高效减水剂，固含量15.2%，减水率33%；可分散乳胶粉；聚丙烯纤维，长度6-9mm。（5）水：清洁自来水。2.2试验方法本文坍落度、扩展度、表观密度和抗压强度为指标对轻集料混凝土工作性能和物理力学性能进行评价。坍落度、扩展度的测定方法按照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080-2002进行；轻骨料混凝土表观密度和抗压度的测定按照《轻骨料混凝土技术规程》的试验方法进行。3结果及讨论试验统一采用W/B=0.36，胶凝材料总量为460kg/m3，华烁高效减水剂掺量为1.5%，体积砂率40%，轻集料选用宜昌800级页岩陶粒.3.1矿物掺合料对LC30陶粒混凝土性能的影响3.1.1矿粉单掺对LC30的影响采用矿粉等量取代水泥，取代量分为10%、20%、30%、40%，研究矿粉单掺对LC30性能的影响，结果见表3-1。表3-1矿粉对LC30的影响掺量（%）坍扩度（mm）分层度（%）28d抗压强度（MPa）0min60min0210（450）160（300）10.041.710210（505）180（380）9.442.220215（530）195（420）7.642.730225（500）200（415）7.241.540220（510）195（400）8.039.9从表3-1可以看出：随着矿粉掺量的增加LC30的坍落度、扩展度、分层度以及抗压强度先增大后降低。从坍扩度、分层度来看，掺加矿粉均比未掺的好，原因在于：矿粉细度大于水泥颗粒，在等质量替代水泥时，矿粉所占据的比表面积就越大，此时矿粉在水泥浆体中形成网状絮凝体系，在一定程度提高了浆体粘性上降低了集料的上浮，使分层度呈减小的趋势；同时由于矿粉颗粒的“滚珠效应”，使混凝土的坍落度、扩展度增大。3.1.2粉煤灰单掺对LC30的影响试验中粉煤灰以10%、15%、20%、25%取代水泥，粉煤灰对LC30性能的影响见表3-2。表3-2粉煤灰对LC30的影响掺量（%）坍扩度（mm）分层度（%）28d抗压强度（MPa）0min60min0210（450）160（300）10.041.710215（545）195（400）8.542.015225（560）195（425）8.040.620220（570）200（440）8.438.925220（580）215（420）8.038.0从表3-2可以看出：LC30的流动性随粉煤灰掺量的增加而改善明显，分层度也有所减低。这是由于：粉煤灰的“填充效应”和“滚珠效应”使陶粒混凝土的流动性变好，分层现象得到改善。同时粉煤灰的加入改善了混凝土的粘聚性，利于泵送。从抗压强度可以看出，随粉煤灰掺量的增加，陶粒混凝土的强度有所减低，其存在适宜掺量。3.1.3矿粉、粉煤灰复掺对LC30的影响为了发挥矿粉、粉煤灰复掺叠加效应，研究了矿粉、粉煤灰复掺对陶粒混凝土性能的影响，见表3-3。表3-3矿粉、粉煤灰复掺对LC30的影响掺量（%）坍扩度（mm）分层度（%）28d抗压强度（MPa）矿粉粉煤灰0min60min00210（450）160（300）10.041.72520220（510）190（405）7.540.03015225（535）210（430）7.041.33510220（520）210（410）7.142.0可以看出：粉煤灰、矿粉复掺对LC30混凝土的坍扩度、分层度改善明显，对抗压强度影响不大。当矿粉掺量30%，粉煤灰掺量15%时，陶粒混凝土综合性能较佳。3.2可分散乳胶粉对LC30陶粒混凝土性能的影响为了进一步改善LC30的泵送性，研究了高分子聚合物—可分散乳胶粉对LC30性能的影响。见表3-4。表3-4可分散乳胶粉对LC30的影响掺量（kg/m3）坍扩度（mm）分层度（%）28d抗压强度（MPa）0min60min0225（535）210（430）7.041.33225（570）210（480）6.041.05230（580）215（500）5.539.67230（570）220（510）5.036.5注：胶凝材料总量为460kg/m3，组成为水泥55%，矿粉30%，粉煤灰15%。可分散乳胶粉的掺量为kg/m3。从表3-4可以看出：可分散乳胶粉的加入对陶粒混凝土的流动性特别是1h流动性以及分层度改善作用明显。原因在于：聚合物可分散乳胶粉加入到混凝土中后，遇水形成聚合物乳液，分散到整个混凝土浆体中，可分散胶粉的自润滑作用使混凝土的和易性明显改善。且分散后的乳液具有保水性，保水性随聚合物掺量的增加而变化，同时对水泥浆的泌水及离析现象也有明显的改善效果；从表3-4还可以看出：随胶粉掺量的增加，混凝土强度逐渐降低。胶粉的合适掺量为3~5kg/m3。3.3聚丙烯纤维对LC30陶粒混凝土性能的影响研究了聚丙烯纤维掺量对LC30的影响，见表3-5。表3-5聚丙烯纤维对LC30的影响掺量（kg/m3）坍扩度（mm）分层度（%）28d抗压强度（MPa）0min60min0225（535）210（500）5.539.60.5210（510）200（470）5.039.50.9210（510）205（430）5.038.01.2190（480）180（380）4.837.3注：胶凝材料总量为460kg/m3，组成为水泥55%，矿粉30%，粉煤灰15%，可分散乳胶粉的掺量,5kg/m3。聚丙烯纤维的掺量为kg/m3。从表3-5可以看出：聚丙烯纤维的掺入，混凝土的流动性和抗压强度有所降低，但分层度有所改善。可以解释为：纤维可以在混凝土中形成网络结构，因此可以有效地抑制轻集料的运动，可以减少轻集料在振捣过程中的上浮分层离析；聚丙烯纤维是有机纤维，掺量过高的话，会减弱陶粒与水泥砂浆的界面结合力，降低强度。其适宜掺量可定位0.5-0.9kg/m3。综合以上各方面，泵送LC30混凝土配合比如表3-6所示。表3-6泵送LC30配合比水灰比胶凝材料砂率减水剂(%)聚丙烯纤维（kg/m3）可分散乳胶粉（kg/m3）0.36460401.50.5-0.93-5注：胶凝材料组成为水泥、矿粉、粉煤灰，质量比为55:30:154泵送陶粒混凝土生产施工技术4.1陶粒混凝土的生产生产前要多点取样测试陶粒的1h吸水率，如果吸水率超过8%，需进行预湿处理。在生产前24h，应对陶粒进行淋水预处理。在搅拌前lh停止淋水，经充分沥水之后测定其含水率，以控制搅拌时的用水量。陶粒混凝土的搅拌可采用先搅拌均匀干料，再把水及外加剂同时加入的搅拌工艺。搅拌时间≥45s出机坍落度控制在210-230mm，坍落度太大则混凝土容易离析分层，且陶粒易上浮，同时对混凝土的质量和施工抹面造成影响；坍落度过小则混凝土太粘，流动性差，不利于泵送。4.2陶粒混凝土的泵送施工为了减少陶粒混凝土的坍落度损失，应确保陶粒混凝土出机到泵送时间间隔不超过两个小时；施工现场备足后掺外加剂，若搅拌车卸砼因坍落度损失过大发生困难，可加入适量减水剂，并以快挡搅拌，不得加水。陶粒混凝土的入泵坍落度宜控制在180~220mm，如现场坍落度达不到要求，可通过加入外加剂进行现场调整，不得随意加水；陶粒混凝土进行泵送前必须进行润泵处理，向料斗内加入一定量的1：2水泥砂浆，然后泵入管道，使整条输送管充分润滑；泵送开始时要注意观察混凝土泵的液压表和各个部位工作状态。泵的出口处（即S型管道和锥管内）最宜发生堵管现象。如遇到堵管应立即将泵返转运行（即反泵），使泵出口处堵塞分离的混凝土能回到料斗内。尽量避免和减少泵送时中途停歇，如出现停料情况或应施工要求迫使混凝土泵停车，则必须每隔15~20分钟进行四个行程的动作。泵送过程中不能把料斗内剩余混凝土降低到混凝土缸口以下，如果剩料过少，不但会使泵送量减少，而且易于吸入空气造成堵塞。“振动时间短，振动间距短”是陶粒混凝土振动成型时的操作原则。混凝土分层振捣，每层控制在30cm以内，插点要均匀．振捣时间不宜过长，否则会使陶粒和砂浆分离。在振捣时和振捣后，下层陶粒由于上部砂浆的阻挡不会浮上来，只有面层的陶粒容易产生露面现象．当出现露面现象时。可用木拍及时将浮在表层的陶粒颗粒压入混凝土内。若颗粒上浮面积较大．可采用表面振动器复振，使砂浆返上，再做抹面[4]；有条件时应进行二次收浆抹面。二次收浆可减少部分陶粒悬浮混凝土表面，亦可减少裂缝的产生。第二次收浆的时间为接近初凝时（用手指按混凝土还有手印时）开始进行收浆，要保证有足够的人力。4.3陶粒混凝土的养护陶粒混凝土浇筑成型后应及时覆盖和喷水养护并严格控制拆模时间，保证24h后拆除模板，拆模后也应加强养护，湿养护时间不应少于14d。5结论（1）矿粉和粉煤灰复掺能有效改善陶粒混凝土离析分层、坍落度损失大的问题，提高混凝土泵送性能，矿粉适宜掺量为30%，粉煤灰掺量为15%.（2）可分散乳胶粉的掺入对LC30陶粒混凝土的泵送性改善效果明显，适宜掺量为3-5kg/m3。（3）聚丙烯纤维能改善陶粒混凝土的离析分层问题，但对混凝土的流动性有不利影响。合适掺量为0.5-0.93-5kg/m3。（4）提出了泵送LC30陶粒混凝土生产施工技术。6参考文献[1]余新文，董浩，王兰英。结构用陶粒混凝土应用技术的研究[C]。“全国特种混凝土技术及工程应用”学术交流会暨2008混凝土质量专业委员年会。[2]陈晓芳，田晓霞。陶粒性能对LC40轻骨料混凝土工作性和匀质性的影响[J]。桥隧工程，2010（5）：195-199。[3]李彦昌，隗功辉，于万春。陶粒混凝土泵送问题探讨[J]。市政技术，2001（109）：41-46。[4]刘孟良。CL轻骨料自密实混凝土的试验研究与施工技术[J]。混凝土，2009（7）：127-128。