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輕質陶?;炷令A制墻板的制備及性能
2019-05-05 10:02  

輕質陶?;炷令A制墻板的制備及性能

原創 2017-02-10 混凝土雜志 混凝土雜志

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來源:《混凝土》2016年第十二期

輕質陶?;炷令A制墻板的制備及性能研究

黃修林卞周宏黃紹龍

(湖北大學材料學院,武漢,430062

摘要:本文以工廠預制頁巖陶粒輕集料混凝土的方式制備保溫墻板;通過優化混凝土膠容比、集料級配和預濕處理方式來降低單位用水量,控制了混凝土的坍落度,解決了輕集料的在澆筑振搗過程中的上浮和混凝土離析問題。制備出的輕集料混凝土強度達到CL15-CL25等級,且墻板中后期表面無裂縫,導熱系數低,強度高,可做為一種結構保溫板材使用。

關鍵詞:陶粒輕集料,吸水率,保溫性能

0 引言

我國輕集料混凝土的發展經歷了半個多世紀,隨著活性礦物摻和料和高效減水劑的大量使用,輕骨料混凝土得到了長足發展,高流動度、高強可泵送輕骨料混凝土在橋面鋪裝工程、高層建筑地面工程中得到了實際應用[1]。然而,在已有的研究中,關注的輕集料混凝土保溫性能較少,且輕集料混凝土施工過程中,由于集料與水泥漿體密度差異性大,易出現混凝土分層離析和輕集料上浮的問題。本文通過預制施工的方法,控制了混凝土的坍落度,避免了大流動性帶來的勻質性不良的問題,同時,通過對優化設計配合比,制備出導熱性能低、強度高的結構保溫板材,且混凝土中輕骨料內部存在多孔結構,抗凍融性能優于普通混凝土。同時,陶粒輕集料混凝土其良好的保溫隔熱、隔音效果也符合國家“十二五”提出的節能減排和資源節約環境友好的持續發展模式。

1 原材料及試驗方法

1.1 原材料

1)水泥:武漢新洲亞東P·O42.5 水泥;

2)河砂:洞庭湖中砂,表觀密度2676kg/m3,細度模數2.62,含泥量0.7%;

3)頁巖陶粒,性能見表1;

2 輕質陶?;炷恋脑O計與性能分析

2.1 輕質混凝土配合比設計

預制輕集料混凝土的配合比設計主要以強度、容重為技術要求,并以合理使用用水量和節約水泥用量為原則[2]。本文主要參考《輕骨料混凝土應用技術規程》(JFJ51-2002)、《建筑用輕質隔墻條板》(GB/T23451-2009)以及《普通混凝土配合比設計規程》,采用松散體積法來設計陶粒輕質混凝土的配合比,體積砂率控制在35%,初始配合比見表2,性能見表3。

2.2混凝土墻板性能影響因素分析

2.2.1 預濕處理對混凝土性能的影響

在確定所用頁巖陶粒的堆積密度和簡壓強度后,對不同浸泡時間下陶粒吸水率進行了測定,詳見圖1。從圖1中可以看出,陶粒的浸泡時間過短其吸水率低,浸泡時間超過30min后,隨著處理時間延長其吸水率快速增加,2h后基本趨于穩定。

 

 

從圖2中可以看出:隨著混凝土養護齡期的延長,輕質混凝土的抗壓強度不斷增長;但是不同預濕處理方式其強度增長模式不一樣。T3組早期強度發展快,說明加入1h吸水量預拌處理使陶粒的表界面與膠凝材料有較好的粘結,水化反應持續,有利于界面過渡區結構的強化[3];而浸泡1h后陶粒內部濕度大,在混凝土強度發展后期可以對界面進行濕度補償,從而增加了混凝土后期強度。相同條件下,預拌處理較浸泡處理對混凝土的中后期收縮影響較大,浸泡后的陶粒內部水分保證了水泥石與輕集料間內部濕度的協調,混凝土干燥收縮值降低[4]。

2.2.2 膠容比對混凝土性能的影響

由于輕集料吸水率大,普通混凝土水膠比參數不足以準確反映混凝土強度和流動性關系,所以本文采用膠容比來設計混凝土配合比。試驗配比中采用300kg/m3、320kg/m3、340kg/m3、360kg/m3、380kg/m3、400kg/m3不同的水泥用量,控制設計容重和體積砂率不變。

從圖3中可以看出:隨著膠凝材料比例的減少,集料體積不斷增加,裹覆在輕集料表面的漿體面積減小,厚度變薄,從而導致混凝土強度損失。水泥用量分別為400kg/m3、380kg/m3、360kg/m3的三組試驗中混凝土28d強度基本一致,說明膠容比在0.225360kg/m3)左右為宜。從破損試壓塊斷裂面可以看出,絕大部分陶粒都已貫穿劈裂,而與陶粒粘結處基本沒有破環,這說明陶粒的簡要強度直接限制了混凝土后期強度的增長。試驗中隨著膠容比的降低,混凝土實際水膠比反而增加,導致混凝土中游離水相對增加,引起混凝土干燥收縮增大[3,5]。

2.2.3 陶粒種類對混凝土性能的影響

本文選用匯騰500級和光大800級頁巖陶粒做對比研究,控制水泥用量400 kg/m3、體積砂率35%、骨料總體積1.2m3??梢钥闯觯寒斈z容比達到一定值后,限制混凝土強度增長的主要因素是輕集料的簡壓強度。陶粒簡壓強度高,相同條件下其比強度就越高。本文按初始配合比設計制備了導熱測試板,標準養護28d后烘干采用DRM 導熱系數測定儀(非穩態法)測定輕質預制墻板的導熱系數。

從圖5中可以看出:混凝土在承受壓力上限時,均從陶粒本身斷裂,因此,陶粒輕質混凝土的力學性能很大程度上受到陶粒自身筒壓強度的限制,而陶粒的堆積密度在一定程度上決定了陶粒的筒壓強度,也限制了混凝土強度的持續發展。因此,在選用陶粒作為輕質混凝土的原材料時,要綜合考慮堆積密度和筒壓強度的指標,本文最終選用輝騰500級頁巖陶粒制備輕質墻板。

3.輕質混凝土墻板的制備

通過第二節的分析,確定了工廠預制生產配合比,見表5,具體工藝過程見圖7。

通過添加陶粒1小時吸水量預拌處理,使得陶粒表面粘附一層膠材顆粒,加入水拌合后,形成一定的裹漿效果,有效抑制了陶粒在成型過程中的上浮問題[6]。同時,陶粒吸收的水分可以補償混凝土后期內部濕度,水泥石界面區域水化程度高,結構致密,有利于混凝土整體的耐久性。同時采用粉煤灰部分替代水泥,增加了混凝土的表面質量和密實度,預制墻板表面幾無蜂窩孔。

由于預制混凝土流動性低,可采用分層成型的方式;在成型過程中振動臺振搗幅度需要較小,頻率較普通混凝土的要大,成型時間可縮短至5-8s。成型2d后脫模進養護室噴霧養護。

 

4. 結論

1)通過采用匯騰500級頁巖陶粒制備出容重為1550kg/m3,強度達到LC25等級要求的預制輕質混凝土墻板,通過優化膠容比和預拌處理方式,其干燥收縮值小,導熱系數高于結構保溫墻板的規定要求;

2)通過采用裹漿工藝和分層成型的工藝措施,制備出來的陶粒輕質混凝土墻板表面無蜂窩孔洞,通過后期噴霧養護,表面微裂紋得到有效控制。且施工后的墻板光滑,在安裝過程中減除了飾面工序。

參考文獻

[1]王玉.基于結構保溫的高性能陶?;炷猎囼炑芯?/span>[D].河南理工大學.2011.(3-4).

[2] Wang Lijiu,ZhangShuzhong,ZhaoGuofan.Investigation of themix ratio design of lightweight aggregate concrete[J].Cement and ConcreteResearch.2004.(933-934).

[3] 陳偉.輕集料-基體協同作用對混凝土性能的影響[D].重慶大學.2013.(39-42,60-66).

[4] 郭瑞,李國平,安明喆,韓松.內養護技術對不同強度等級高性能混凝土性能的影響[J].中國鐵道科學.2015.(25-27).

[5] 李保亮,周展,黃國君,艾月飛.CL50高強度輕集料混凝土的配制[J].粉煤灰.2015.(10).

[6] 吳小琴,陳柯柯,徐亞玲.輕質陶?;炷恋男阅芗皯醚芯烤C述[J].生態建材.2012.(44-45).

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