1600 級 LC30 全輕混凝土的研究與應(yīng)用

瞿國銘（上海建工建材科技集團(tuán)股份有限公司第五分公司， 上海 201210）

隨著時代的飛速發(fā)展，各種材料的更新迭代，作為建筑基礎(chǔ)材料之一的混凝土也隨著時代的步伐不斷優(yōu)化。輕集料混凝土因其輕質(zhì)高強(qiáng)、抗震性好、隔熱保溫、耐火抗凍等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)在近年來的建筑中得到越來越多的應(yīng)用。其中，由普通砂或普通砂中摻加部分輕砂做細(xì)集料配制而成的輕集料混凝土稱為砂輕混凝土，由輕砂做細(xì)集料配制而成的混凝土稱為全輕混凝土[1]。全輕混凝土由于粗細(xì)集料均采用輕質(zhì)材料，相較于砂輕混凝土在減小密度[2]方面具有更大的優(yōu)勢，對于減輕混凝土結(jié)構(gòu)自重，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)具有重要意義[3]。本文結(jié)合 1600 級 LC30 輕集料混凝土的系列試驗，對全輕混凝土的基本性能進(jìn)行了探索，為相關(guān)工程應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 工程概況

上海市黃浦江沿岸 E8 單元 17-4 地塊商業(yè)辦公項目東至崮山路，南至昌邑路，西至 E17-3 地塊，北起濱江路，地塊現(xiàn)狀地形平坦。項目用地面積 7 693 m2，地上計容面積達(dá) 19 232.50 m2。本項目包含 A 、B 兩棟樓，主要功能為高端辦公及商業(yè),地上 11 層，地下 2 層，商業(yè)空間位于地面層，其中 B 樓核心筒樓板采用輕質(zhì)陶?；炷粒O(shè)計強(qiáng)度LC30，密度等級為 1600 級，計劃混凝土用量為 3 000 m3。

2 原材料與試驗方法

2.1 原材料

（1）水泥。水泥選用安徽某公司生產(chǎn)的 P.Ⅱ52.5，物理性能指標(biāo)如表 1 所示。

表1 銅陵海螺 P.Ⅱ52.5 水泥的物理性能指標(biāo)

（2）粉煤灰。粉煤灰選用上海外高橋某公司 C 類 Ⅱ級產(chǎn)品，表觀密度為 2 100 kg/m3，45 μm 方孔篩篩余為17%，需水量比為 99%，燒失量為 1.3%。

（3）細(xì)集料。選用宜昌光大陶粒制品有限公司供應(yīng)的0～3 mm 700 級頁巖陶砂，堆積密度 697 kg/m3。

（4）粗集料。選用宜昌某公司供應(yīng)的 5～20 mm 700級頁巖陶粒，堆積密度 625 kg/m3，筒壓強(qiáng)度 3.8 MPa，吸水率 3%。

（5）外加劑。選用上海某材料工程有限公司生產(chǎn)的SCG301T 增稠型減水劑，摻量 1.0% 時，減水率 17.6%。SCG301 普通型減水劑，摻量 1.0% 時，減水率 18.1%。

（6） 水。水用自來水。

2.2 試驗方法

混凝土配合比、干表觀密度設(shè)計按照 JGJ/T 12—2019《輕集料混凝土應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》采用松散體積法、整體試件烘干法進(jìn)行，混凝土拌合物性能檢測按照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行，混凝土力學(xué)性能檢測按照 GB/T 50081—2019《混凝土物理力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。

3 試 驗

3.1 技術(shù)路線

采用 P.Ⅱ52.5 水泥降低水泥用量，摻加粉煤灰取代部分水泥，改善拌合物性能，減小混凝土表觀密度。對陶砂、陶粒進(jìn)行預(yù)濕潤處理[4]，降低集料拌合過程中吸水對混凝土性能的影響。使用增稠型減水劑增加漿體黏度，改善混凝土拌合物分層[5]及陶粒上浮等情況。基準(zhǔn)配合比如表 2 所示。

表2 基準(zhǔn)配合比 單位：kg/m3

3.2 外加劑的影響

通過使用普通型減水劑與增稠型減水劑的 2 組試驗對比，增稠型減水劑能顯著增加漿體黏度。黏度越大，陶粒在拌合物中移動上浮速度越小。合理摻量的增稠型減水劑能明顯改善拌合物黏聚性，有利于增強(qiáng)混凝土抗離析性能，提高可泵性。普通型與增稠型對比試驗結(jié)果如表 3 所示。

表3 普通型與增稠型對比試驗結(jié)果

3.3 集料預(yù)濕潤的影響

試驗通過集料預(yù)先濕潤、不濕潤以及使用附加水 3 種方案進(jìn)行對比，其結(jié)果如表 4 所示。由表 4 可知，集料不濕潤的混凝土抗壓強(qiáng)度最高，其次是采用附加用水的強(qiáng)度，采用預(yù)濕潤的強(qiáng)度在三者中最低。這主要是由于未濕潤的集料吸收漿體中的水后，使得漿體的水膠比變小。在不采用預(yù)濕潤以及附加水的情況下，集料的吸水量最多，水膠比也就最小，因此其在 3 個試樣中強(qiáng)度最高。同時，隨著集料的吸水情況，混凝土拌合物性能也呈反向關(guān)系。集料吸水量越少，混凝土保持良好拌合物性能的能力越強(qiáng)。使用未濕潤集料的混凝土 1 h 后拌合物性能大幅降低，難以達(dá)到泵送的要求。在強(qiáng)度富裕的情況下，輕集料的預(yù)濕處理具有高優(yōu)先級，有利于泵送施工。

表4 集料預(yù)濕潤、不濕潤、使用附加水試驗結(jié)果

3.4 陶砂摻量的影響

試驗將全陶砂方案與摻入 20%、30%、40% 的天然砂逐一進(jìn)行對比試驗，結(jié)果如表 5 所示。由表 5 可知，組樣品的抗壓強(qiáng)度差異不明顯，相同砂率下，細(xì)集料中陶砂的比例變化對混凝土抗壓強(qiáng)度影響不大。試件的干表觀密度隨著天然砂使用的比例增加而增大，細(xì)集料全部采用陶砂有利于降低混凝土的干表觀密度。

表5 全輕與砂輕對比試驗結(jié)果

4 全輕混凝土生產(chǎn)施工

（1）輕集料預(yù)濕處理。輕集料在混凝土生產(chǎn)前進(jìn)行預(yù)濕處理，通過堆場噴灑設(shè)備將陶砂與陶粒充分預(yù)濕，處理時間為 24 h。拌制混凝土前，預(yù)濕的輕集料充分瀝水。

（2）混凝土攪拌。專機(jī)生產(chǎn)，投料攪拌順序按照先加入集料和膠凝材料預(yù)先攪拌 20 s，之后加入外加劑和凈用水進(jìn)行攪拌 90 s。

（3）混凝土運(yùn)輸。采用小型罐車，減少攪拌對混凝土拌合物分層離析的影響。混凝土出廠至卸料控制在 90 min內(nèi)完成，卸料前采用快檔旋轉(zhuǎn)攪拌罐 30 s。

（4） 混凝土澆注。采用振搗棒機(jī)械振搗成型，振搗時間不宜過長，以拌合物表面泛漿為宜。澆筑成型后，采用拍板、刮板、輥子或振動抹子等工具及時將浮在表面的陶粒壓入混凝土內(nèi)，陶粒上浮面積較大時，采用表面振動器復(fù)振，使砂漿返上，再作抹面。

（5）混凝土養(yǎng)護(hù)。抹壓完成后立即采用塑料薄膜覆蓋，避免由于混凝土表面失水引起收縮裂縫。臨近初凝時，掀開薄膜進(jìn)行第二道抹面。終凝后持續(xù)澆水養(yǎng)護(hù)，保持混凝土表面濕潤，濕養(yǎng)護(hù)時間≥7 d。

（6）質(zhì)量跟蹤。每個樓層澆筑均留置試件，試驗數(shù)據(jù)如表 6 所示。由表 6 可知，干表觀密度平均值為 1 608 kg/m3，28 d 抗壓強(qiáng)度平均值為 37.8 MPa，即黃浦江沿岸商業(yè)辦公項目的 LC30 混凝土基本達(dá)到了設(shè)計要求。

表6 LC30 混凝土干表觀密度和 28 d 抗壓強(qiáng)度結(jié)果

5 結(jié) 語

本文結(jié)合全輕混凝土的配合比設(shè)計思路，根據(jù)外加劑性能、集料濕潤情況以及全輕與砂輕的對比選擇，通過控制變量的方法進(jìn)行試驗，得出如下結(jié)論。

（1）P.II 52.5 水泥與粉煤灰是合理的膠凝材料組合，有利于提供足夠富裕的強(qiáng)度并可降低水泥用量，增強(qiáng)泵送性能。

（2）使用增稠型外加劑能有效改善陶粒的上浮情況，提升混凝土抗離析性能。

（3）集料的預(yù)濕潤處理對減少混凝土坍落度的經(jīng)時損失有明顯效果，使混凝土能持續(xù)保持良好的可泵性。

（4）細(xì)集料采用全輕的形式，全部使用陶砂能顯著降低混凝土的表觀密度。

根據(jù)試驗總結(jié)經(jīng)驗，在黃浦江沿岸商業(yè)辦公項目中實現(xiàn)了 1 600 級 LC30 混凝土的工程應(yīng)用，可為其他類似工程提供借鑒。