全轻陶粒混凝土骨料上浮、和易性差咋回事、咋办！

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【所属期刊】《混凝土》栏目：原材料及辅助物料  （2017年03期） 

全轻陶粒混凝土专用外加剂的研究

刘登贤;吴鑫;江晓君;

105-108

【机构】  四川华西绿舍建材有限公司；

【摘要】 为了解决全轻陶粒混凝容易出现不同程度的骨料上浮现象,拌合物和易性差,容易离析,不能泵等问题,提出采用添加由引气剂与增稠剂组成的全轻陶粒混凝土专用外加剂来解决全轻陶粒混凝土不能泵送的问题。研究表明:硅烷类引气剂引气效果较好,掺量在0.01%~0.013%(按胶凝材料用量算)效果最佳。HPMC20 W黏度更加适合配制陶粒混凝土专用外加剂,其最佳掺量为0.002 6%;用全轻陶粒混凝土专用外加剂能配制出工作性能优异的混凝土,且密度1 300 kg/m3强度达到17.9 MPa。 更多还原

【关键词】 引气剂；增稠剂；全轻陶粒混凝土； 外加剂；       

0 引言

随着国家对建筑的节能环保要求的不断提升，建筑节能日益重要,越来越多的房屋建筑楼面地面，墙体等设计主要向自重轻、节能保温隔热性能好、隔音能力优越，且强度高、耐久性高、安全性高的方向可持续发展^[1]。陶粒混凝土作为一种有良好保温、隔热、隔音性能的轻质混凝土，同普通混凝土相比具有良好工作性、高强轻质、耐火、自保温性、防潮隔音性、体积稳定性和耐久安全性，因此在工程应用中越来越受到关注和认可^[2]。同时陶粒混凝土在减轻结构自重、节约材料用量、综合利用资源以及改善建筑物功能方面都取得了良好的经济和社会效益。

全轻陶粒混凝土是一种由轻砂做细骨料陶粒作为粗骨料配制而成的轻骨料混凝土。相比砂轻混凝土，全轻混凝土能够配制出容重更加低，保温隔热性能更加优异的混凝土，其配制的混凝土容重范围大致为1400～800kg/m³，多用于建筑物的顶层的节能保温方面。但由于目前的技术限制，现有技术配制出来的全轻陶粒混凝土均出现不同程度的骨料上浮现象，拌合物和易性差，容易离析，不能泵，这些情况严重影响了该产品的推广应用^【3，4】。造成这些问题的主要原因有两个方面，1、粗骨料陶粒的密度小于胶凝材料密度，因此配制大流动度全轻陶粒混凝土时胶凝砂浆粘度下降，使得骨料容易上浮；2、由于全轻陶粒混凝土使用陶砂作为细骨料，陶砂是一种由陶粒人工破碎收集或者陶粒在制作过程中产生的小于5mm的颗粒筛下后收集的人工砂，其颗粒级配差，吸水率高，这也使得了全轻陶粒混凝土拌合物和易性能差，容易离析^[6，7]。本文研究制备了一种全轻陶粒混凝土专用外加剂，旨在解决全轻陶粒混凝土上浮，易离析等缺点。

1 试验概况

1.1 原材料

1.1.1 水泥

本试验采用四川峨胜P.O 42.5R普通硅酸盐水泥，具体技术指标、化学成分见表1、2。

1.1.5其他化学试剂

纤维素醚：龙湖科技生产的10万单位粘度及20万单位粘度的纤维素醚

引气剂：十二烷基硫酸钠（K12）化学纯；松香皂，长安育才生产，浓度为37.5%，本试验稀释至浓度为1%时使用；硅烷类引气剂，长安育才生产，固含量为17.74%，本试验稀释至浓度为1%时使用。

1.1 混凝土试验配合比

本试验研究一种全轻陶粒混凝土专用外加剂，以解决全轻陶粒混凝土骨料易出现上浮现象，拌合物和易性差，容易离析，不能泵的难题。试验是在前期全轻陶粒混凝土配合比设计的研究成果上进行试验的，试验配合比如下表所示：

表5：全轻陶粒混凝土配合比（单位m³/Kg）

1.2 试验方法

本试验前阶段采用砂浆性能的流动度测试方法的模具来对各种外加剂对全轻陶粒混凝土流动性进行评价，后期陶粒混凝土试验步骤和方法参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB50081—2002)、《轻集料及其试验方法》（GB/T 1743.1—2010）和《轻骨料混凝土技术规程》(JGJ/T 10—2010)，采用标准试验方法测试。其中，立方体抗压试件规格为100mm×100mm×100 mm

2 试验结果分析讨论

2.1 全轻陶粒混凝土专用外加剂试配思路及前期探索

全轻陶粒混凝土是一种由轻砂做细骨料、陶粒作为粗骨料配制而成的轻骨料混凝土。由于骨料与浆体存在很大的密度差异，导致配制大流动度全轻陶粒混凝土时胶凝砂浆粘度下降，容易出现上浮的现象；另外由于全轻陶粒混凝土使用陶砂作为细骨料，陶砂是一种由陶粒人工破碎收集或者陶粒在制作过程中产生的小于5mm的颗粒筛下后收集的人工砂，其颗粒级配差，吸水率高，这也使得了全轻陶粒混凝土拌合物和易性能差，容易离析。

本文作者考虑通过添加微细稳定的气泡来解决以上问题。因为气泡的添加能优化砂浆的级配，并且球状均匀小气泡的微珠效应也使得全轻陶粒混凝土的和易性得到很好的改善。气泡的加入降低了全轻陶粒混凝土中砂浆的容重，从而减少了陶粒与砂浆的容重差，降低了陶粒的上浮率。另外可以同时加入适量增稠及稳泡组分，一方面增稠组分增加了体系的粘度，从而抑制了陶粒的上浮，另一方面增稠组分的加入也使得气泡更加稳定存在于陶粒混凝土中。

由以上分析可知通过这种外掺的全轻陶粒混凝土专用外加剂其主要由增稠组分及引气组分组成。

2.2 引气剂种类及掺量对全轻陶粒混凝土流动性的影响

本试验讨论了两种常用类型的引气成分对全轻陶粒混凝土的流动性的影响。试验中分别讨论硅烷类引气剂、十二烷基硫酸钠（K12）这两种外加剂在不同掺量情况下混凝土的流动性能，其结果见表6及图1。本试验是在固定增稠剂HPMC（20w）掺量为0.002%的情况下进行，该掺量为前期摸索试验确定，后面还要对增稠剂的种类及掺量进行讨论。

由表6、图1可知，引气剂的加入能大大增加全轻陶粒混凝土的流动性，改善混凝土的和易性，使得全轻陶粒混凝土能够达到泵送的标准。由图可知随着硅烷引气剂掺量的增加全轻陶粒混凝土的流动度变大，混凝土的和易性能变好；当掺量达到0.013%时流动度达到了最佳状态。而掺加K12引气剂时随着引气剂掺量的增加全轻陶粒混凝土的流动度呈现先变大后减小的趋势，当掺量0.01%时，流动度达到了最佳状态。且掺加K12引气剂达到0.013%时，混凝土出现了冒大泡的不稳定现象，说明K12引气剂的稳定性较硅烷引气剂差。综上考虑该全轻陶粒混凝土专用外加剂的引起成分选择硅烷类引气剂，其掺量在0.01%~0.013%（按胶凝材料用量算）效果最佳。

2.3增稠剂对全轻陶粒混凝土流动性的影响

本试验讨论了三种常用类型的增稠剂对全轻陶粒混凝土的流动性的影响。试验中分别讨论HPMC（20w）、HPMC（10w）、HEC这三种外加剂在不同掺量情况下全轻陶粒混凝土的流动性能，其实验结果见表7及图2、3。本试验是在固定引气剂为硅烷引气剂，掺量为0.013%的情况下进行设计的。空白组即为单独掺加硅烷引气剂时混凝土的状态。

由表6、图1可知，增稠剂的加入能大大增加全轻陶粒混凝土的稳定性，减少全轻陶粒混凝土的坍落度损失。这是由于增稠剂的加入能够增加混凝土内液体的稠度，使得引气剂所引入的微小气泡能够在混凝土内部长时间稳定存在，从而达到保坍的目的^[8]。另外，增稠剂的加入也改善了混凝土的保水性能，减少了全轻陶粒混凝土的泌水问题。

对比HPMC（20w）、HPMC（10w）、HEC这三种增稠剂对混凝土流动性的影响可知，HPMC（20w）＞HEC＞HPMC（10w），其中羟丙基甲基纤维素（HPMC）20w粘度的保水增稠效果较好, HPMC20w的最佳掺量为0.0026%；粘度10w的HPMC的最佳掺量为0.004% ；羟乙基纤维素(HEC）保水增稠效果较好，添加HEC时最佳掺量为0.005%。综合性能和价格考虑HPMC20w粘度更加适合配制陶粒混凝土专用外加剂。

2.4全轻陶粒外加剂对混凝土性能的影响

    表8所示为全轻陶粒外加剂对混凝土性能的影响，本试验选用以上实验所得到的结论：最佳引气剂选用硅烷类引气剂，掺量在0.01%～0.013%；最佳增稠剂为羟丙基甲基纤维素（HPMC）20w粘度，掺量在0.0021%～0.0026%。在最佳掺量的范围内进行微调，组合出三种全轻外加剂，并研究了这三种外加剂对混凝土工作性能及力学性能的影响。具体见表8.

由表8可知，由硅烷引气剂与HPMC（20w）组合而成的全轻混凝土专用外加剂对于全轻陶粒混凝土的各项性能均有改善。当没有添加该外加剂时，混凝土泌水严重，无流动性，其容重也较高，为1415kg/m³。当加入专用外加剂后，混凝土的性能得到大大的改善，拌制出来的混凝土流动性好，粘聚性及保水性较好，且1.5h几乎没有坍落度损失；在容重方面来看，专用外加剂的加入引入了大量气泡，使得陶粒混凝土的容重大大降低，气泡的引入了大概在7%～10%；从强度方面看，HS004号在容重低115 kg/m³的情况下达到了与空白组HS001号相当的强度。从以上数据综合来看，专用外加剂的加入能够解决全轻陶粒混凝土骨料上浮现象，拌合物和易性差，容易离析，不能泵送等问题。

3 试验结论

3.1 引气剂

硅烷类引气剂：引气效果较好，掺量在0.01%～0.013%（按胶凝材料用量算）效果最佳。十二烷基磺酸钠：引起效果好，但是稳泡效果较硅烷类引气剂差，最佳掺量为0.01%。综合性能考虑硅烷类引气剂较好。

1. 3.2 增稠剂

羟丙基甲基纤维素（HPMC）20w粘度的保水增稠效果较好, HPMC20w的最佳掺量为0.0026% ；粘度10w的HPMC的最佳掺量为0.004%；羟乙基纤维素(HEC）保水增稠效果较好，添加HEC时最佳掺量为0.005%。综合性能和价格考虑HPMC20w粘度更加适合配制陶粒混凝土专用外加剂。

3.3 使用引气剂与增稠剂复配而成的全轻陶粒混凝土专用外加剂能够有效的解决全轻陶粒混凝土骨料上浮现象，拌合物和易性差，容易离析，不能泵送等问题。

参考文献

[1] 屠志磊,张文平.轻集料混凝土的试验研究[J]. 建筑技术开发,2001(9):24-26

[2] 李长永,钱晓军,赵顺波.全轻混凝土基本力学性能试验研究[J].混凝土,2010( 5):79-82.

[3] 王春芳,王涛等.陶粒最大粒径和颗粒级配对低强泵送陶粒混凝土的影响[J].江苏建材，2015（4）：28-31

[4] 康苏芳.用于楼地面保温的全轻混凝土性能影响因素研究[D].重庆:重庆大学,2014

[5] JGJ51-2002 轻骨料混凝土技术规程[M].北京:中国标准出版社,2002.

[6] Lo Y, Gao X F, Jeary A P,Microstructure of pre- wette daggreg ate on lightweight concrete[J], BuildEnviron, 1999(34):759-764

[7] Chen H J, Yen T, Lia T P,et al, Determination of the Dividing Strength and its Relation to the ConcreteStrength in Lightweight Aggregate Concrete[J], Cement and Concrete Composites,1999(21):29-37

[8] 康苏芳等.纤维素醚和砂率对全轻混凝土性能影响研究[J].硅酸盐通报,2007(10).

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