浅谈高强轻骨料混凝土性能及影响因素范文

摘要：高强轻骨料混凝土具有轻质高强、保温隔热的优点，在海洋工程和桥梁工程中应用广泛。文章选择掺和料粉煤灰和高强页岩陶粒制备强度等级在LC40以上的轻集料混凝土，并研究粉煤灰掺量、砂率和陶粒预湿时间对高强轻集料混凝土的工作性能和抗压强度的影响。结果表明：水胶比不变的情况下，采用砂率38%、粉煤灰掺量10%、对陶粒进行预湿处理0.5h等工艺，配制出的高强轻质混凝土的工作性能可以得到改善，抗压强度得到提高。

关键词：高强；轻集料混凝土；工作性能；强度

高强轻集料混凝土（HSLC）是用高强轻骨料、细集料、胶凝材料、水以及其他外加剂和矿物掺和料按照一定比例混合均匀硬化后形成的一种强度等级在LC40轻质混凝土。由于在制备过程中使用了高强轻质骨料，高强轻集料混凝土具有质量轻、强度高、保温性和隔热性能好等优点。目前，高强轻集料混凝土主要应用于海洋工程、桥梁工程及高层建筑中。但高强轻质骨料在使用过程中吸水率较大，使拌合物的和易性、坍落度等工作性能变差，导致硬化后的混凝土产生干缩裂缝。文章选择粉煤灰和高强页岩陶粒制备强度等级在LC40以上的轻集料混凝土，并研究粉煤灰掺量、砂率和陶粒预湿时间对高强轻集料混凝土的工作性能和抗压强度的影响，为这种高强轻集料混凝土的进一步应用打下试验基础。

1试验原材料与配合比设计

1.1试验原材料

（1）水泥。水泥为山东山水水泥集团有限公司生产的“山水东岳”牌P•O42.5级普通硅酸盐水泥，其各项物理性能指标，经试验测定水泥各项性能指标均符合国家相关标准要求。

（2）粉煤灰。粉煤灰为I级，华电潍坊发电有限公司产，其化学成分及主要技术指标。

（3）轻骨料。高强页岩陶粒为山东淄博产，主要性能技术指标。

（4）减水剂。采用聚羧酸高效减水剂为山东大元实业股份有限公司产，减水率15%。

（5）砂。采用普通中砂为潍坊安丘产河砂，细度模数为2.6。

1.2配合比设计

配合比设计采用绝对体积法，试配后在胶凝材料用料不变的情况下，改变粉煤灰掺量和砂率及陶粒的预湿时间，研究这三种因素对高强轻骨料混凝土工作性能和抗压强度的影响。其中，胶凝材料用料不变，粉煤灰掺量为胶凝材料质量的0%、10%、15%、20%；砂率选择34%、38%、42%及46%；陶粒预湿时间选择0、0.5h、1h、2h。水胶比为0.37，试配各材料的用料。

2结果及分析

2.1砂率对轻集料新拌混凝土工作性能的影响

在轻集料混凝土中的砂率是指细骨料体积占骨料总体积的比值。在高强轻骨料混凝土中，砂率增大时，集料中砂的体积增大，轻骨料体积相对减小，骨料的总表面积增大。当胶凝材料用量一定的情况下，浆体包裹在轻骨料和细骨料的表面，而骨料之间起润滑作用的水泥浆相对减少，因此新拌混凝土的流动性减小。当砂率减小时，拌合物中粗骨料体积相对较多，浆体量一定情况下不足以完全包裹住砂的表面，水泥砂浆的量相对较少，骨料之间的砂浆润滑层减小，拌合物的流动性同样减小，降低新拌轻集料混凝土的工作性能。在水胶比不变的情况下，改变砂率为34%、38%、42%及46%，研究高强轻骨料混凝土的抗压强度和工作性能的变化情况。当水胶比不变时，随着砂率增大，拌合物的坍落度先增大后减小，7d和28d抗压强度先增大后减小；砂率在38%时，新拌混凝土的坍落度值达到最大，此时高强轻骨料混凝土的工作性能最好，且28d抗压强度最高。随着砂率继续增大，轻集料混凝土的坍落度和28d抗压强度逐渐减小，工作性能变差。当砂率为46%时，现场拌制的混凝土出现泌水现象，甚至出现离析，说明此时砂率对高强轻集料混凝土的强度和工作性能影响较大。因此，在砂率为38%时，高强轻集料混凝土的工作性得到改善，28d抗压强度能够满足铺装要求。

2.2粉煤灰掺量对轻集料混凝土性能的影响

粉煤灰是活性火山灰质材料，主要化学成分为Fe2O3、CaO和SiO2、Al2O3，占粉煤灰总量的85%以上。粉煤灰由于其特殊的玻璃体结构，具有滚珠作用，填充在结构中；且粒径较小约为1～50μm，比表面积高达780m2/kg，为水泥比表面积的2～3倍；粉煤灰中的活性成分与水泥水化产物发生二次水化反应，形成化合物。因此，粉煤灰在混凝土中的作用一般被称为“形态效应”、“活性效应”和“微集料效应”。在胶凝材料总量不变的情况下，粉煤灰掺量占胶凝材料质量的0%、10%、15%、20%，研究矿物掺和料粉煤灰对高强轻集料混凝土抗压强度和工作性能的影响。对于高强轻集料混凝土来说，当粉煤灰掺量增加时，其坍落度增大，拓展度增大，工作性能得到改善；当粉煤灰掺量增大到20%时，拌合物的稳定性变差，且此时现场拌制的拌合物出现了泌水和离析现象。随着粉煤灰掺量的增加，高强轻集料混凝土的短期和长期强度逐渐降低，在掺量为10%之前，7d抗压强度和28d抗压强度降低幅度最小；当粉煤灰掺量超过10%后，轻集料混凝土抗压强度特别是7d抗压强度急剧降低。高强轻集料混凝土中，一方面由于其自身保温隔热性能较好，水泥水化放出的热量不能及时释放，而储存的水化热使混合物内部处于温度较高的环境中，有利于水泥的进一步水化；另一方面，水泥水化反应快，碱性水化产物含量相对较多，有利于粉煤灰火山灰活性的激发，产生二次水化反应，增加水化硅酸化合物的量，提高轻集料混凝土的强度。在保持水胶比不变的情况下，粉煤灰掺量为10%时，高强轻集料混凝土的工作性得到改善，28d抗压强度能够满足铺装要求。

2.3陶粒预湿时间对轻集料混凝土性能的影响

高强页岩陶粒试验前处于饱和面干状态并进行预先处理，浸水时间为0、0.5h、1h、24h。研究预湿时间对高强轻质混凝土的抗压强度和工作性能的影响。页岩陶粒经过预湿后，坍落度明显增大，7d抗压强度和28d抗压强度增大，即经过预湿处理后，轻集料混凝土的工作性能得到改善，强度得到提高；随着预湿时间的增加，轻集料混凝土的抗压强度均出现了先增大后减小的趋势，在预湿0.5h时，轻集料混凝土的3d、7d、28d抗压强度最大。这是因为页岩陶粒在大量吸水后界面水胶比发生变化，表面软化，界面强度降低，进而高强轻集料的强度降低。

3结论

（1）在水胶比不变的情况下，随着砂率增大，拌合物的坍落度先增大后减小，7d和28d抗压强度先增大后减小；砂率为38%时，高强轻集料混凝土的工作性得到改善，28d抗压强度能够满足铺装要求。

（2）在保持水胶比不变的情况下，拌合物的坍落度随着粉煤灰掺量的增大而增大；粉煤灰掺量为10%时，高强轻集料混凝土的工作性得到改善，28d抗压强度能够满足铺装要求。

（3）页岩陶粒经过预湿后，坍落度明显增大，7d抗压强度和28d抗压强度增大，即经过预湿处理后，轻集料混凝土的工作性能得到改善，强度得到提高。随着预湿时间的增加，轻集料混凝土的抗压强度均出现了先增大后减小的趋势，在预湿0.5h时，轻集料混凝土的3d、7d、28d抗压强度最大。

参考文献：

[1]巴恒静,黄智山,潘雨.大坍落度高性能轻集料混凝土新拌混合料性能的研究[J].混凝土,2000,(8):25-27.

[2]张明,李敏.粉煤灰掺量对混凝土耐久性的影响[J].住宅与房地产,2017,(3):105-107.

[3]王艳,欧阳青,王鹏.轻骨料砼搅拌成型工艺试验研究[J].公路与汽运,2010,(1):90-91.

作者：崔磊 单位：山东交通职业学院公路与建筑学院