王艳，臧军，马涛，陈庭

（徐州中联混凝土有限公司，江苏 徐州 221100）

一种轻骨料自密实混凝土的制备方法

王艳，臧军，马涛，陈庭

（徐州中联混凝土有限公司，江苏 徐州 221100）

本试验降低轻骨料混凝土中砂浆与骨料的密度差，选用粒径较小、碎石型的陶粒，在合理的范围内提升混凝土浆体的粘度的方法，配制出各项工作性能均达到自密实标准的混凝土，同时较好地保证了硬化混凝土的力学性能。

轻骨料；自密实；混凝土

0 前言

轻骨料混凝土由于具有良好的保温隔热效果且具有较好的力学性能，常被用作建筑物的隔热保温材料。由于轻骨料自身的多孔结构，其良好的蓄水性能还可提升混凝土的体积稳定性等一系列耐久性能。但由于轻骨料与浆体存在着较大的密度差，坍落度较大时骨料容易上浮而导致混凝土离析。因此在工程实践中常使用坍落度较低的轻骨料混凝土，降低了施工的效率，不利于轻骨料混凝土的大规模推广使用[1-3]。

随着混凝土配制技术的飞速发展，自密实混凝土由于具有良好的施工性能，可以有效缓解国内当下劳动力不足以及熟练施工人员的缺乏的问题，有着广阔的应用前景，或将成为未来建筑市场的新宠[4,5]。

将轻骨料混凝土配制成工作性能优异的自密实混凝土存在着较大的技术难点，但其应用前景却不可估量。我公司技术人员通过调节浆体与骨料的密度差等一系列技术手段，最终配制出工作性能良好的轻骨料自密实混凝土。

1 原材料

（1）水泥：淮海中联 P·O42.5 水泥，28d 水泥强度为49.9MPa，表观密度 3010kg/m3；

（2）矿粉：徐州金鑫 S95，表观密度 2850kg/m3，需水量 98%，比表面积 405m2/kg，28d 活性指数 101%；

（3）粉煤灰：国华Ⅱ级，表观密度 2450kg/m3，45μm方孔筛筛余 11%，烧失量 1.7%，需水量比 99%；

（4）硅灰：埃肯硅灰，表观密度 2200kg/m3，比表面积25000m2/kg，SiO2含量 94%，活性指数 102%；

（5）漂珠：凯硕重质漂珠，表观密度 700kg/m3，粒径范围为 100～120μm；

（6）陶砂：堆积密度 630kg/m3，表观密度 1270kg/m3；

（7）陶粒 1：湖北宜昌碎石型陶粒，粒径 5～10mm，堆积密度 700kg/m3，表观密度 1390kg/m3；

（8）陶粒 2：湖北宜昌碎石型陶粒，粒径 5～20mm，堆积密度 700kg/m3，表观密度 1390kg/m3；

（9）陶粒 3：山东淄博圆球型陶粒，粒径 5～10mm，堆积密度 750kg/m3，表观密度 1410kg/m3；

（10）陶粒 4：山东淄博圆球型陶粒，粒径 5～20mm，堆积密度 750kg/m3，表观密度 1410kg/m3；（11）聚羧酸外加剂 1：苏博特“801”，减水率 25%；（12）聚羧酸外加剂 2：苏博特“306”，减水率 10%，可调节浆体粘度。

2 试验方法

借鉴流体力学中的斯托克斯（Stokes）定律

降低混凝土拌合物中骨料从浆体中析出的措施主要有：降低浆体与骨料的密度差、降低骨料粒径、改变骨料粒形以及提升浆体的粘度。因此配比设计方法参照 JGJ/T 283—2012《自密实混凝土应用技术规程》，同时充分考虑斯托克斯（Stokes）定律的影响，拌合物试验方法参照 CECS 203:2006《自密实混凝土应用技术规程》测试的项目包括混凝土拌合物的容重、T500、坍落扩展度、V 型漏斗排空时间、U 型箱填充高度差，硬化混凝土测试方法依据 GB /T 50081—2002《普通混凝土力学试验方法》的有关规定进行，检测混凝土的7d、28d 抗压强度。

3 试验结果及分析

3.1 砂浆与骨料密度差对混凝土性能的影响

为保证混凝土的体积稳定性，设定粗骨料的体积占比为32%，配制混凝土的设定等级为 C30。为了降低胶凝材料体系的密度，辅助性胶凝材料中使用了硅灰并加大了粉煤灰的用量，各胶凝材料的用量为水泥 260kg，粉煤灰 130kg，硅灰 40kg，矿粉 40kg，由此可计算出胶凝体系的平均表观密度为 2823kg/m3，低于矿粉的表观密度。由此砂浆体系的密度可由用水量、陶砂以及漂珠的用量调节。为了更好的验证浆体密度差对混凝土工作性能的影响，选用的陶粒为粒径在5～20mm 的山东淄博圆球型陶粒，选用的聚羧酸外加剂为苏博特“801”，具体的试验方案及试验后测得混凝土的性能如表 1 所示。

由试验结果可知，随着漂珠用量的不断加大，砂浆的密度逐渐降低，混凝土的抗离析性能不断提升，当砂浆密度达到 1427kg/m3时，砂浆与骨料的密度差仅为 17kg/m3，混凝土的各项性能指标都达到了 CECS 203:2006《自密实混凝土应用技术规程》中规定的工作性能要求，混凝土的强度也得到了较好的保证。经测试，此时混凝土的容重为 1409kg/m3，达到了 JGJ 51—2002《轻骨料混凝土技术规程》对轻骨料混凝土容重的要求。

表1 调整砂浆密度的试验方案及混凝土性能检测结果

3.2 骨料粒径与粒形对混凝土性能的影响

由于漂珠的价格昂贵，在实际生产中应该尽可能少的使用。因此在验证骨料粒径与粒形对混凝土性能的影响时，试验配比沿用表 1 中序号 3 的方案，配比如表 2 所示，此时选择漂珠的用量为 60kg/m3，混凝土砂浆的密度为 1498kg/m3（暂不考虑含气量的影响）。分别使用四种陶粒，测试骨料粒径与粒形对混凝土性能的影响，结果如表 3 所示。

表2 调整骨料种类时的试验配比 kg/m3

表3 骨料粒形和粒径对混凝土性能的影响

从试验结果的对比可以看出，粒径较小陶粒的抗离析性能要优于粒径较大陶粒。碎石型陶粒的抗离析性能要优于圆球形陶粒。当选用粒径范围为 5～10mm 的碎石型陶粒时，混凝土的抗离析性能已明显改善，各项指标已接近或达到CECS 203:2006《自密实混凝土应用技术规程》中规定的工作性能要求，因此在配制轻骨料自密实混凝土时，优先选择5～10mm 的碎石型陶粒。

3.3 浆体粘度对混凝土性能的影响

苏博特公司所产的聚羧酸母液“306”具有调节浆体粘度的功能，同时使用“801”和“306”两种聚羧酸母液，调节两者比例，“306”在外加剂中的占比分别为 0%、25%、50%、75% 和 100%，改变浆体粘度，测试浆体粘度对混凝土性能的影响，结果如表 4 所示。（试验配比参照表 2 执行）

由试验结果可知，增加“306”在外加剂中的比例时，混凝土浆体粘度增大，混凝土的抗离析性能明显提升。混凝土的各项性能指标都能达到自密实混凝土的要求，力学性能也得到了良好的保证。但当浆体粘度过大时，混凝土的粘度增加，流速变慢，V 漏斗排空时间达不到 CECS 203:2006《自密实混凝土应用技术规程》的要求。因此，“306”在外加剂中适宜的占比为 25%～75%。

此外，改变混凝土的含气量也是调节轻骨料自密实工作性能的一个重要手段，可同时改变浆体的粘度以及砂浆与骨料的密度差，从而降低混凝土的容重。因此，在此试验结果的基础上适当调节含气量，还可进一步改善混凝土的各项性能。

表4 浆体粘度对混凝土性能的影响

4 结论

（1）砂浆与骨料的密度差对轻骨料自密实混凝土的工作性能影响较大，降低砂浆的密度可以显著改善骨料在大流动度砂浆中的离析程度。因此在配制砂浆时应尽可能地选用表观密度较低的原材料。

（2）陶粒的粒形和粒径对轻骨料自密实混凝土的工作性能有一定的影响，选用粒径较小、碎石型的陶粒更有利于提高混凝土的自密实性能。

（3）混凝土浆体粘度的增大，也可使轻骨料自密实混凝土的抗离析性能提高，为了保证混凝土具有良好的流动性能，粘度调节需控制在一个合理的范围之内。

[1] 张华英．陶粒轻质高强混凝土的试验研究．佛山科学技术学院学报（自然科学版），2009(05): 43-46．

[2] 陈兵，潘洪源．矿物掺合料对轻质高强混凝土性能的影响[J]．混凝土，2005(11): 53-56.

[3] 高育欣，叶勇，修晓明．一种机制砂自密实混凝土的制备和工程应用[J]．四川建筑科学研究，2010,36(4): 222-224．

[4] 刘桂凤，方恩权，刘传兴．早龄期 C40 钢纤维自密实混凝土强度及弯曲性能研究[J]．四川建筑科学研究，2007,33(4): 59-62．

［通讯地址］徐州市铜山经济开发区第三工业园盛宝路西首徐州中联混凝土有限公司（221100）

王艳（1981—），女，工程硕士，工程师，从事商品混凝土的生产和研究工作。