超轻憎水陶粒混凝土配制与应用

汪学强 上官子昌 祝贺新

(大连海洋大学，辽宁 大连 116023)

0 引言

我国超轻混凝土发展在20世纪50年代以前几乎是一无所有，但随着超轻混凝土特殊的保温隔热等性能，超轻混凝土技术逐渐得到重视，至90年代末超轻混凝土技术水平大大提升[1]。

本论文研究的背景是利用超轻混凝土技术制作一种半潜式消浪结构，因此此种超轻混凝土单方体积质量必须不超过1 000 kg/m3，达到一定强度且具有良好的憎水性。普通传统的消浪结构使用材料五花八门，半潜式的消浪结构由于要能够浮于水，故而很少使用混凝土。但是混凝土运用广泛，取材方便，因此本论文探讨的是一种超轻憎水型陶粒混凝土，将这种混凝土运用到半潜式消浪结构中，不仅可以使半潜式消浪结构取材方便快捷而易于工程运用，而且制作材料多为废弃材料，故而能够废物利用，保护环境。

众所周知，900 kg/m3以下的超轻混凝土多采用陶粒、蛭石等集料配置，并且这种混凝土多为全轻多孔混凝土，其强度等级都在CL5 MPa以下[2]。相对而言，混凝土强度是比较容易满足的，关键是尽可能降低混凝土的体积质量[3]。

因此，本论文采用陶粒作为轻骨料，加入特殊的外加剂以达到消浪结构工程的实际需要。

1 试验原材料

1)水泥：普通硅酸盐水泥P.O32.5级。

2)粉煤灰：一级粉煤灰。

3)珍珠岩：密度在80 kg/m3～100 kg/m3，松脂光泽，无毒无味。

4)憎水剂：SJM-1 500。

5)减水剂：萘系减水剂FDN-C。

6)发泡剂：主要成分松香酸钠。

7)陶粒：特轻容重陶粒(容重<200 kg/m3)，平均直径20 mm，由废弃黏土或工业废料烧制而成。

2 试验

由于试验条件有限，无法选择物理发泡的方法进行混凝土发泡，因此采用化学发泡的方式进行发泡。模型尺寸是10 cm×10 cm×5 cm的六面图，中间有直径为5 cm的圆孔，见图1。

经过前期摸索试验发现：水泥的掺量控制着模型强度，粉煤灰的掺量控制着模型致密性和强度，减水剂的加入可以有效减少水的掺量，珍珠岩和陶粒的掺量决定模型容重和是否能成型，发泡剂的掺量影响不大。通过试验，发现水泥与粉煤灰的掺量多少控制着模型是否塌模或下沉，经过不断调整水泥粉煤灰的掺量，找到了一个合适的范围能够满足本次模型试验需要。因此做了以下三种试验对比，见表1。

表1 试验对比 g

最终结果显示，序列2可以完美符合本次模型制作需要，能够完好浮于水面并且拆模不会出现塌模现象，实际运用中主要关注的是水泥与粉煤灰的用量，这两者的用量是模型制作是否满足此次工程实际的关键，用量在400 g～450 g之间皆可，400 g是塌模的零界点，450 g则是在水中下沉的零界点，介于两者之间的425 g是比较合适的水泥用量，也是本论文实际的配比，如果对强度要求高的话，可以增加水泥用量，但最好不要超过450 g这个界限。模型完成后在实验水槽中的效果见图2(四个模型通过扎带连在一起)。

3 生产和浇筑

生产和浇筑的过程中需要注意的事项：

1)振捣时间要注意控制，振捣久了陶粒会向上浮起，露出表面。

2)拆模时间比普通混凝土试件拆模时间要长，控制在2 d左右。

3)模具最好选用可拆卸的，不容易破坏模型的完整度，选用打气拆模的模具容易出现缺边少角。

4)其他过程严格按照混凝土生产浇筑规范进行。

4 结语

1)水泥的用量直接控制着模型强度和容重，因此水泥用量要精准控制。

2)粉煤灰对模型致密性影响很大，不掺加粉煤灰的模型表面孔隙较多，在入水之后会大量吸水，不能满足模型的实际需要，因此粉煤灰尽量与水泥用量相等。

3)憎水剂的掺入可以使模型表面微小孔隙得到密封，有效达到憎水的要求，是模型具备憎水性必不可少的添加剂，养护期间憎水剂会在模型表面析出结晶。

4)减水剂能够有效降低模型用水量，使得模型容重降低，是必不可少的外加剂之一。

5)珍珠岩是本论文讨论的超轻憎水混凝土用量最多的细骨料，有效保证了模型的容重，但是掺入过多会使模型塌模。

6)发泡剂对模型影响不大，可能由于此次模型体积较小，化学发泡起不到良好效果的缘故，但实际运用中建议掺入并在有条件的情况下使用物理发泡方法。

7)陶粒作为模型的粗骨料，在发泡剂作用不大的情况下，是最重要的减少模型容重的材料，直接决定了模型是否能够浮于水，因此陶粒种类选择至关重要，尽量选择容重小于200 kg/m3的特轻陶粒。

[1] 薛 羲.轻骨料混凝土技术的发展与展望[N].中国建材报,2004-11-09(B03).

[2] 冯乃谦.实用混凝土大全[M].北京：科学出版社,2001：720.

[3] 李彦昌,杨荣俊,张春林,等.超轻陶粒混凝土的配制与应用[J].市政技术,2004(2):126-128.