学文网摘要:为解决陶粒轻质混凝土泵送过程中陶粒与水泥砂浆分离的难题,利用陶粒、粉煤灰、机制砂、高效泵送剂配制出CL20配合比的轻质混凝土,当粉煤灰掺量为15%,高效泵送剂掺量1.8%,机制砂的取代量20%,配制的CL20陶粒轻质混凝土强度达到32.4MPa。表观密度低至1500kg/m3。经实验研究,完成90m的泵送距离。
Abstract: In order to solve the ceramic light and concrete pumping process of the separation problem of cement mortar, using ceramic, fly ash, sand, and efficient pumping agent to prepare a mix of lightweight concrete CL20, with 15% coal ash content, efficient pumping agent content 1.8%, the replacement of sand by 20%, preparation of lightweight concrete strength of ceramic CL20 32.4 MPa. Apparent density is as low as 1500kg/m3. After the experimental study, the pumping distance 90m is completed.
关键词:陶粒混凝土;轻质混凝土;泵送混凝土;配合比优化设计
Key words: ceramic concrete; lightweight concrete; pumping concrete; mix design
中***分类号:TU37 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)06-0221-02
轻质混凝土是一种以陶粒替换卵石或碎石作为粗骨料的混凝土[1]。陶粒的介入可很好+地解决混凝土使用中的重量、防火、隔热、保温等工程上的难题,而陶粒本身所具有的耐风化、价廉物美、环保、易制作等优点,使其大量应用于预制墙板(干墙)、间墙、轻质混凝土、屋面保温、混凝土预制件、小型轻质砌块、陶粒砖等.陶粒可细分为页岩陶粒、粘土陶粒和粉煤灰陶粒。在使用页岩陶粒作粗骨料时,由于页岩陶粒密度为510-600kg/m3,小于水的密度,且陶粒表面光滑与砂浆的粘结性较差,在实际施工的泵送过程中,常常由于泵管压力使多数陶粒冲向泵管的前头造成堵管。同时,在泵送过程中常常需要移动泵车而暂停泵送,此时陶粒出现上浮,使得陶粒与水泥砂浆分离,造成堵管。解决这一难题的关键是应尽量避免陶粒与水泥砂浆出现分离,采取的主要措施是减少混凝土的用水量,选用合理的混凝土坍落度,具体办法可从三个方面考虑:(1)掺入一些大粒机制砂(2.5-5mm)调整,以增大陶粒与水泥砂浆的摩擦力,同时提高细砂的综合细度模数,减低混凝土用水量;(2)掺入一定比例的粉煤灰改善混凝土的和易性,减少混凝土用水量;(3)掺入高效泵送剂减少混凝土用水量,改善混凝土的和易性。本文从配制轻质混凝土配合比优化设计[2];原料的优选:页岩陶粒、机制砂、细砂、粉煤灰、高效泵送剂;配制生产出CL20轻质陶粒混凝土,同时完成90m泵送距离实验研究。
1混凝土基准配合比的设计
混凝土强度设计等级为CL20,按照国家相关标准规定,设计强度应为:
fcu0=fcuk+1.645σ=20+1.645*=28.2MPa。
采用绝对体积法,设计混凝土的基准配合比为:W:C:S:TL=230:366:798:340
2实验原料
P.O425水泥,龙岩十大牌;
高效泵送剂(TH-4),惠安胜石;
聚羧酸超高效减水剂(Point-S),厦门科之杰产;
陶粒(粒径5-20mm),上海;
细砂(细度模数2.0),闽江;
粉煤灰(2级)南埔电厂;
机制砂(2.5-5),港盈建材。
3试验结果与讨论
3.1 粉煤灰掺量的确定
粉煤灰作为传统的矿物掺和料应用在混凝土中已经三十多年了[3],其品质及其均匀性是保证混凝土质量的前提。粉煤灰在高性能混凝土中的掺量,根据其品质、均匀性和混凝土设计要求的不同而适当调整[4]。
根据确定的CL20混凝土的基准配合比,按超量取代法用粉煤灰置换部分水泥,超量系数为1.5,经过抗压强度试验确定粉煤灰的最终掺量,试验配合比及结果见表1。
由表1可知,粉煤灰混凝土的抗压强度与测试龄期有着密切的关系,随着混凝土养护龄期的增加,混凝土的抗压强度也同步增长。由于粉煤灰的火山灰活性反应在水化后期才显示出来,故粉煤灰混凝土的早期强度发展缓慢,由上表可知粉煤灰混凝土的3d、7d抗压强度略低于不掺粉煤灰的基准混凝土;在水化后期,粉煤灰与水泥水化产物Ca(OH)发生二次反应生成低钙硅比的C-S-H凝胶体等产物,增加了混凝土密实度[5],提高了后期强度,所以混凝土的28d抗压强度高于不掺粉煤灰的基准混凝土,并且当粉煤灰掺量为15%时,混凝土的28d抗压强度最高,因此文中粉煤灰的最佳掺量为15%。采用超量取代法在混凝土中利用粉煤灰替代水泥,当粉煤灰掺量为15%时,1m3混凝土大约节省水泥40kg;利用粉煤灰替代水泥不但节约资金、降低建筑成本同时也弥补了粉煤灰混凝土早期强度低的缺点。
表1粉煤灰掺量不同的混凝土配合比
3.2 外加剂掺量的确定
目前,减水剂和引气剂已成为配制商品混凝土不可缺少的组分[6]。高效减水剂使混凝土在不增加水泥用量的情况下大幅度降低混凝土的用水量使硬化后的混凝土密实度大大增加,从而也提高了混凝土的强度。
本课题进行6组试验研究,确定混凝土中泵送剂的掺量,经试验验证表明高效泵送剂掺量在1.8%时,流动性和抗压强度均达到要求。根据混凝土的抗压强度,试验配合比和结果见表2。
由表2可知,当混凝土中高效泵送剂的掺量为1.8%,混凝土的抗压强度和流动性达到设计的要求。
3.3 机制砂掺量的确定
为满足陶粒混凝土的可泵性对砂取代一定比例的机制砂,提高混凝土的工作度,并每一配合比生产出两方的陶粒混凝土用42M汽车泵做泵送试验,试验数据及结果如表3所示。
表3机制砂剂掺量不同的混凝土配合比
由表3可知,在机制砂取代量为20%时混凝土的强度最高、流动性和可泵性最好,机制砂的使用解决了闽江砂由于过度开采,使得砂变得越来越细的问题,通过机制砂的部分取代,提高了砂的综合细度模数,从而改善了混凝土的工作性,特别是陶粒混凝土的可泵性,在当地现有的材料中成为不可缺少的组分。机制砂和粉煤灰的使用提高混凝土的胶结黏度,降低新拌混凝土的泌水,减少离析与分层,使混凝土的工作性得到大幅度的提高,从而节约了建筑资金。
4结论
(1)陶粒轻质混凝土配合比为C:F:S:TL=241:64:742:328,粉煤灰掺量为15%,高效泵送剂掺量1.8%,机制砂的取代量20%,配制的CL20陶粒混凝土抗压强度达到32.4MPa。
(2)利用粉煤灰、高效泵送剂、机制砂、陶粒配制的CL20级陶粒混凝土,1m3混凝土约节省水泥50kg。
(3) 随掺入粉煤灰量的增加,混凝土前期强度呈下降趋势,实验表明,通过采用超量取代可以弥补混凝土前期强度的部分损失,28d后的力学性能良好,完全能满足验收需要。
(4)机制砂的使用,有利于改善细砂的细度模数,解决了闽江砂由于过度开采,使得砂粒变得越来越细的问题,在当地成为陶粒混凝土不可缺少的组分。
(5)加入一定比例的机制砂,可提高混凝土的可泵性及工作度,利用42M汽车泵做泵送试验,实现90m泵送距离。
参考文献:
[1]袁兴信,苏胜,苏勇强.超轻陶粒用于楼地面防潮层施工方法[J].福建建材,2006(5):7-75.
[2]蒲心城.陶粒混凝土配合比设计[J].混凝土,1994(3):9-18.
[3]李国柱,干伟忠.粉煤灰高性能混凝土的配制及机理研究[J].新型建筑材料,2002(8):65-67.
[4]高培伟,张德成,冯乃谦.粉煤灰对混凝土强度与耐久性的影响[J].山东建材学院学报,1998,12(1):130-133.
[5]宋***伟,方坤河.复掺磷渣、粉煤灰及硅灰的砂浆配合比优化研究[J].混凝土,2006(4):7-10.
[6]刘继良.掺高效减水剂高强混凝土的配制与施工控制[J].新型建筑材料,2001(2):18-20.
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