新型共聚超塑化劑在高強(qiáng)陶?；炷林械膽?yīng)用研究

周敏

（福建省建筑科學(xué)研究院，福建省綠色建筑技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350025）

新型共聚超塑化劑在高強(qiáng)陶?；炷林械膽?yīng)用研究

周敏

（福建省建筑科學(xué)研究院，福建省綠色建筑技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350025）

以高嶺土尾礦、煤矸石、粉煤灰為原料燒成的陶粒為骨料，摻入自行配制的新型共聚超塑化劑，解決了陶?；炷岭x析、骨料上浮等問題，配制出輕質(zhì)高強(qiáng)陶?；炷痢Ｔ囼?yàn)結(jié)果表明，當(dāng)新型共聚超塑化劑摻量為1.0%時(shí)，混凝土具有最佳的流動性和黏聚性；隨塑化劑摻量增大，含氣量增大，混凝土表觀密度逐漸減小，抗壓強(qiáng)度先提高后降低，當(dāng)摻量為1%時(shí)抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大。

新型超塑化劑；輕質(zhì)高強(qiáng)；陶?；炷?/p>

陶粒作為混凝土骨料，與普通集料有較大的差異，由于其較小的密度，與水泥漿的密度相差較大，因而易產(chǎn)生陶粒上浮，加大離析，因此，如何解決陶?；炷林屑仙细〉膯栴}成為保證陶?；炷临|(zhì)量的關(guān)鍵[1]。本課題采用龍巖地區(qū)高嶺土尾礦、煤矸石及粉煤灰為原料燒成的陶粒為骨料[2-4]，摻入實(shí)驗(yàn)室自行配制的新型共聚超塑化劑，研制出具有優(yōu)良性能的輕質(zhì)高強(qiáng)陶粒混凝土。

1 原材料

1.1 陶粒

所用陶粒為以龍巖地區(qū)高嶺土尾礦、煤矸石、粉煤灰為原料，并摻入試驗(yàn)室自行配制的新型外加劑燒制而成，其公稱粒徑20 mm，顆粒級配5～20 mm，堆積密度782 kg/m3，1 h吸水率2.8%，筒壓強(qiáng)度6.4 MPa，表觀密度1290 kg/m3，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、低吸水性等特點(diǎn)。

1.2 水泥

選用紅獅牌P·O42.5R水泥，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量28.6%，初凝時(shí)間171 min、終凝時(shí)間233 min，3 d和28 d抗折強(qiáng)度分別為5.4、8.2 MPa，3 d和28 d抗壓強(qiáng)度分別為26.6、49.8 MPa。

1.3 粉煤灰

采用石獅熱電廠的Ⅱ級粉煤灰，細(xì)度（0.045 mm篩篩余）12.3%，燒失量2.02%，28 d抗折強(qiáng)度比86.6%，28 d抗壓強(qiáng)度比82.5%。

1.4 細(xì)骨料

河砂，細(xì)度模數(shù)2.6，堆積密度1520 kg/m3。

1.5 超塑化劑

試驗(yàn)用新型共聚超塑化劑為試驗(yàn)自行配制，主要成分為異戊烯基聚醚接枝羧甲基纖維素醚，具有增稠和引氣效果，解決陶粒易分層離析、上浮及混凝土坍落度損失較大等問題。

1.6 減水劑

采用福建建工建材科技開發(fā)有限公司生產(chǎn)的TW-PS聚羧酸高效減水劑，減水率26%，泌水率比33%，含氣量2.6%，1 h坍落度保留值175 mm，28 d抗壓強(qiáng)度比142%。

2 試 驗(yàn)

2.1 配合比設(shè)計(jì)

在初期研究的基礎(chǔ)上，確定砂率為35%、粉煤灰摻量為20%，配制LC30、LC45、LC60陶?；炷粱鶞?zhǔn)配合比，見表1，著重研究超塑化劑摻量對各強(qiáng)度等級陶?；炷练謱与x析及工作性能的影響。配比中的陶粒為干燥狀態(tài)下的用量，試驗(yàn)時(shí)經(jīng)過3 h預(yù)濕處理。

2.2 試驗(yàn)方法

陶?；炷撂涠取⒑瑲饬堪碐B/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行測試；立方體抗壓強(qiáng)度按GB/T50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行測試；干表觀密度按JGJ51—2002《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行測試；均勻性系數(shù)、均布系數(shù)參考文獻(xiàn)[5]采用類似砂漿分層度筒的試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行測試，其中均勻性系數(shù)、均布系數(shù)試驗(yàn)所用設(shè)備（上浮試驗(yàn)筒）為類似砂漿分層度筒的試驗(yàn)設(shè)備，其底部筒高由100mm改為200mm。陶粒上浮試驗(yàn)設(shè)備示意見圖1。

均布系數(shù)kp、km按式（1）、式（2）計(jì)算。

式中：kp——輕集料混凝土勻質(zhì)性系數(shù)，通常kp≤1，kp越接近1，表明混凝土質(zhì)量越均勻；

km——輕集料均布系數(shù)，通常km≤1，km越接近1，表明輕集料上浮作用越?。?/p>

w1、w2——上浮試驗(yàn)筒上、下筒內(nèi)的輕集料混凝土拌合物的質(zhì)量。

m1、m2——上浮試驗(yàn)筒上、下筒內(nèi)的輕集料質(zhì)量。

3 結(jié)果與分析

超塑化劑摻量對陶?；炷列阅艿挠绊懸姳?。

3.1 超塑化劑摻量對勻質(zhì)性影響的分析

由表2可知，自行配制的新型共聚超塑化劑摻量由0增大到1.0%時(shí)，不同厚度等級陶粒混凝土勻質(zhì)性系數(shù)及均布系數(shù)都有比較明顯的提高，新拌陶?；炷岭x析、上浮分層現(xiàn)象明顯降低，但當(dāng)超塑化劑摻量超過1.0%時(shí)，其勻質(zhì)性系數(shù)及均布系數(shù)反而呈下降趨勢。

隨新型共聚超塑化劑摻量從0增加至1.0%時(shí)，新拌陶?；炷恋暮瑲饬亢统跏继涠纫苍诓粩嘣龃螅軌蝻@著改善新拌陶?；炷岭x析、上浮的問題。在超塑化劑摻量由0增大到1.0%時(shí)，陶粒混凝土坍落度平均增量為15 mm左右，摻量由1.0%增加到1.2%時(shí)，其坍落度平均增量為60 mm左右，過大的坍落度也不利于改善新拌陶?；炷岭x析、上浮的問題。因?yàn)槌芑瘎┚哂幸欢ǖ脑龀?、引氣作用，有利于改善新拌陶?；炷恋碾x析、上浮以及坍落度損失較大的問題。當(dāng)超塑化劑摻量從0增加至1.0%時(shí)，由于超塑化劑的增稠作用，膠凝材料易粘附在陶粒表面，對集料的包裹力逐漸提高，使集料所受的浮力、重力以及恢復(fù)力達(dá)到平衡（見圖2）。

3.2 超塑化劑摻量對含氣量與坍落度的影響

由于超塑化劑的作用，從而降低了新拌陶?；炷岭x析、上浮的現(xiàn)象，同時(shí)超塑化劑帶有一定的引氣成分，當(dāng)超塑化劑摻量為1.0%時(shí)，引入的含氣量約為1.2%～1.3%，LC30含氣量為3.5%，LC45含氣量為3.8%，LC60含氣量為3.9%，均小于4.0%，此時(shí)的陶粒混凝土既有良好的粘聚性又有良好的流動性，在一定程度上彌補(bǔ)了因陶粒吸水特性引起的坍落度損失較大問題。而當(dāng)超塑化劑摻量繼續(xù)增加至1.2%時(shí)，通常會認(rèn)為新拌陶?；炷岭x析、上浮現(xiàn)象更少，但實(shí)際結(jié)果則相反，其主要原因在于燒制陶粒其本身吸水率相對較低，并經(jīng)過預(yù)濕3 h處理，同時(shí)隨超塑化劑摻量由1.0%增加至1.2%時(shí)，陶?；炷恋暮瑲饬烤^了4.0%，此時(shí)含氣量對拌合物的流動性貢獻(xiàn)增加，超塑化劑引起的坍落度增加作用超過了增稠作用，一定程度導(dǎo)致了陶粒混凝土離析、上浮現(xiàn)象。

3.3 超塑化劑摻量對表觀密度與抗壓強(qiáng)度的影響

由表2可知，不同強(qiáng)度等級的陶?；炷?，隨著含氣量增加，干表觀密度減小，抗壓強(qiáng)度則先提高后降低。這是由于在各相同強(qiáng)度等級混凝土中，除了超塑化劑摻量不同，其它單方質(zhì)量均相同，當(dāng)含氣量增加，單位混凝土中固體含量略有減少，從而改善了陶粒混凝土的表觀密度。適量的含氣量能夠改善抗壓強(qiáng)度，這是由于隨著微小獨(dú)立氣泡的引入，水泥漿體及水泥漿與骨料的界面層中的水膜被破壞，使其內(nèi)部水泥水化均勻，水分分散均勻，有助于排出多余水分，從而使水泥漿體硬化后結(jié)構(gòu)密實(shí)，但隨著含氣量繼續(xù)增加，氣泡的間距太小，形成連接界面，降低界面強(qiáng)度，導(dǎo)致強(qiáng)度降低。

4 結(jié)語

（1）適量的新型超塑化劑既能改善陶粒凝土的粘聚性，減少離析、上浮現(xiàn)象，同時(shí)也能夠改善其流動性，達(dá)到雙控的效果。

（2）適量的超塑化劑對陶?；炷辆哂幸龤庑Ч苊黠@改善陶?；炷恋墓ぷ餍裕瑫r(shí)能降低陶?；炷恋谋碛^密度。

（3）當(dāng)超塑化劑摻量大于1.0%時(shí)，陶粒混凝土的含氣量均超過4.0%，超塑化劑對改善拌合物流動性的效果超過了超塑化劑的增稠效果，對改善新拌陶?；炷恋碾x析、上浮等現(xiàn)象不利，因此，新拌陶粒混凝土中超塑化劑最佳摻量為1.0%。

（4）隨塑化劑摻量增大，含氣量增大，混凝土表觀密度逐漸減小，抗壓強(qiáng)度先提高后降低，當(dāng)摻量為1%時(shí)抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大。

[1]張承志.建筑混凝土[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.

[2]張蔚.高嶺土-煤矸石燒制輕質(zhì)高強(qiáng)陶粒的研究[J].新型建筑材料，2012（10）：81-84.

[3] 周敏.高嶺土尾礦-煤矸石-粉煤灰燒制輕質(zhì)高強(qiáng)陶粒的研究[J].新型建筑材料，2013（2）：59-60，67.

[4]周敏.外加劑對輕質(zhì)高強(qiáng)高嶺土尾礦-煤矸石-粉煤灰陶粒影響的研究[J].新型建筑材料，2014（3）：45-47，51.

[5]王志偉.高性能輕集料混凝土試驗(yàn)研究[D].青島：青島理工大學(xué)，2006.

Study on preparation of high-strength concrete with the new copolymer superplasticizer

ZHOU Min
（Key Lab of Green Building Technology in Fujian Province，F(xiàn)ujian Academy of Building Research，F(xiàn)uzhou 350025，F(xiàn)ujian，China）

The article described that the new copolymer superplasticizer could solve the segregation and floating problem when preparing the light-weight and high-strength concrete with the kaolin tailings-gangue-fly ash haydite.The results show that the concrete with good fluxility and viscosity would have been made with 1%new superplasticizer admixture；with the increase of superplasticizer，air content increases，apparent density of concrete decreases gradually，compressive strength first improves the decreases，the compressive srtength reaches the maximum when the dosage is 1%.

the new superplasticizer，light-weight and high-strength，haydite concrete

TU55+1.33

A

1001－702X（2015）06－00

福建省科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（2011Y0017）

2014-11-10

周敏，男，1978年生，福建福州人，碩士，高級工程師。