陶粒页岩范文（精选7篇）
陶粒页岩 第1篇
关键词：淤泥,页岩,生物污泥,节能,人造轻集料,陶粒
随着我国大、中城市现代化的建设和发展,污水处理成为保护生态环境和水质资源、绿化城市的重要课题,污水处理厂建设正获得快速发展。以浙江台州地区为例,其所属3个辖区每天排放污泥约200 t。城市污水主要由生活污水、少量工业污水和部分雨水渗入混合组成,污水处理后产出的污泥呈黑色,含有大量水分(含水率80%~85%)、有机质和多种菌类,臭味很大,而且多数污泥含有絮凝剂,所以污泥呈胶凝状。如何处置污水处理厂产出的污泥是世界各国城市面临的大难题。
浙江方远建材科技有限于公司2008年接受浙江省科技厅、台州市科技局下达的研发和污泥处置生产陶粒的任务。本文重点介绍对污水厂污泥、江河淤泥和页岩处置和应用的研发及成功建成年产10万m3陶粒生产线的情况。利用浙江台州地区江河淤泥、生物污泥、页岩等生产超轻、普通和高强陶粒,其产品质量好,生产成本低(污泥废物利用可享受国家政策补贴),因采用高温焙烧,可彻底消除污泥的各种污染,有效保护生态环境、水质资源和土地资源。
1 江河淤泥和污泥处置
目前,国内外对江河淤泥及污泥处置有以下几种方法:
(1)疏浚的江河淤泥自然堆放。此法虽然成本低,但占地面积大。(2)污泥填埋。运行成本较低,不利于生态环境和水质保护。倾海填埋,会严重污染海滨水质,影响海水养殖,严重时会出现赤潮。(3)专用污泥填埋场处理。在欧美国家采用此法较多,我国现已建成污泥填埋场10多处。为保护土地资源,多数采用城市郊外的山谷型填埋场进行处置,一般设有污泥填埋区、污水收集区、处置场管理和生活区、场内道路和绿化工程等。污泥分层填埋、分层压实,分层用土或塑料薄膜覆盖。总厚度约1 m以上,再铺上0.3 m种植土进行绿化。此法可有效保护生态环境和水质资源,但运行成本很高。在经济和建设条件允许的情况下,可适当推广应用。(4)污泥焚烧处置。污泥焚烧会消耗大量能源(污泥含水率很高,一般在80%~85%),在焚烧时会产生有毒有害废气,需用特殊处理才能达到排放标准。该法运行成本很大,在国内推广应用难度较大。(5)利用江河淤泥做主要原料、用生物污泥做主要辅助原料生产节能型人造轻集料———陶粒。
2 利用江河淤泥、页岩、污泥试制陶粒
2.1 原料
利用打桩淤泥、河道淤泥、页岩为主要原料,以生物污泥为主要辅助原料,研制、生产节能型陶粒,原料的化学成分见表1。
%
2.2 试验
2.2.1 河道淤泥与生物污泥配比试验
河道淤泥与生物污泥试验的配比见表2,试验的预热温度均为300℃,预热时间均为20 min。
从表2可以看出,以河道淤泥为主原料,生物污泥的最佳掺入量为20%(干基),陶粒最低表观密度为800 kg/m3;掺入一定比例的生物污泥,物料的膨胀温度有所下降。
2.2.2 打桩淤泥与生物污泥配比试验
打桩淤泥与生物污泥试验的配比及结果见表3,试验的预热温度均为300℃,预热时间均为20 min。
从表3可以看出,以打桩淤泥为主原料,生物污泥的最佳掺入量为10%~15%(干基),物料的膨胀温度有所降低,最低表观密度为610 kg/m3;随着污泥掺入比例的增大,陶粒吸水率和表观密度亦随之增大。
2.2.3 河道淤泥、打桩淤泥和生物污泥配比试验
河道淤泥、打桩淤泥和生物污泥试验的配比及结果见表4,试验的预热温度均为300℃,预热时间均为20 min。
从表4可以看出,50%河道淤泥+30%打桩污泥+20%生物污泥为最佳配比(均为干基),陶粒的表观密度最低为650kg/m3,并且膨胀温度范围较宽(大于75℃)。
2.2.4 页岩破碎直接焙烧试验
对台州地区页岩进行调查取样,选择相对比较好的红色页岩,其质地较坚硬,匀质性较差,内含较多杂质,经破碎粒度为5~15 mm,页岩焙烧试验的结果见表5。
从表5可以看出,页岩破碎干法焙烧膨胀效果不佳,膨胀温度高于1200℃,并且膨胀温度范围窄(小于30℃)。
2.2.5 页岩改性试验
由于台州地区页岩存在匀质性差等因素,为了改善其物理和化学性质,把页岩粉磨细度不小于60目,粉磨页岩与淤泥、生物污泥改性试验的配比及结果见表6。
从表6可以看出,粉磨页岩与淤泥、生物污泥配比改性后可以烧制出轻质陶粒和高强陶粒。
3 陶粒生产
3.1 陶粒试产线及性能
我公司利用淤泥、页岩、生物污泥为生产原料,首次在国内建成年产10万m3陶粒生产线,2010年5月投入试生产。为改善粒型和料球的密实度增加了二次造粒滚筒筛,大大提高了物料的膨胀性能,使得陶粒的粒型系数和级配合理。通过对原料配比和焙烧工艺参数的调整、调试,可生产出超轻陶粒、普通陶粒和高强陶粒。生产工艺见图1。陶粒的主要性能指标见表7。
3.2 工艺技术创新
(1)根据塑化法生产工艺的特点,在国内陶粒行业首次选用行星式轮碾机混练造粒,使得原料充分混练,并能制出级配合理的物料颗粒。
(2)生产线燃料系统:国内陶粒行业首次选用干馏式煤气发生炉供应煤气,环保、节能、降耗,陶粒烧成质量稳定。
(3)除尘脱硫等减排方面,成功的综合利用尘降室、脉冲除尘器、脱硫系统于一体。此生产线首次在国内陶粒行业利用花岗岩高效喷淋脱硫系统(脱硫为主兼除尘)。该生产线除尘脱硫效果显著,达到了排放标准。
4 结语
(1)利用生物污泥与淤泥、页岩可生产出高性能的超轻、普通、高强陶粒。
(2)年产10万m3陶粒生产线每年可消耗城市污泥(含水率85%)6.6万~10.0万t,节约堆放场地约5.3万m2;消耗河道(建筑)干淤泥4万t,节约堆放场地约2.7万m2。实现了污泥处置的“无害化、减量化、资源化”。
轻质页岩陶粒混凝土屋面应用 第2篇
1陶粒分类和选择
陶粒就是陶质的颗粒。陶粒的外观特征大部分呈圆形或椭圆形球体, 但也有一些仿碎石陶粒不是圆形或椭圆形球体, 而呈不规则碎石状。陶粒形状因工艺不同而各异。它的表面是一层坚硬的外壳, 这层外壳呈陶质或釉质, 具有隔水保气作用, 并且赋予陶粒较高的强度。陶粒分为黏土陶粒、页岩陶粒、粉煤灰陶粒、煤矸石陶粒等。其中页岩陶粒是以板岩等经破碎、筛分, 或粉磨后成球, 烧胀而成的粒径在5㎜以上的轻粗集料为页岩陶粒。页岩陶粒按工艺方法分为:经破碎、筛分、烧胀而成的普通型页岩陶粒;经粉磨、成球、烧胀而成的圆球形页岩陶粒。密度500kg/m3的页岩陶粒取代混凝土中的碎石或卵石用于作用于屋面效果最佳。
2屋面构造
(1) 设计依据。陶粒混凝土屋面设计按《轻骨料混凝土结构技术规程》 (JGJ 12-2006) 。
(2) 陶粒混凝土生产和施工依据。陶粒混凝土生产和施工按《轻骨料混凝土技术规程》 (JGJ 51-2002) 。
(3) 陶粒原材料产品质量依据。产品质量执行标准《轻集料及试验方法第1部分:轻集料》 (GB/T 17431.1-2010) 和《轻集料及试验方法第2部分:轻集料试验方法》 (GB/T 17431.2-2010) 。
(4) 屋面构造, 见表1。
(5) 陶粒混凝土屋面节能效果。比较4种方案的节能效果, 见表2、表3。
3配合比设计
(1) 设计标号:LC20。
(2) 材料性能和配合比。
4质量控制要点
(1) 陶粒混凝土配合比设计; (2) 陶粒预湿。陶粒混凝土搅拌前应先对陶粒进行预湿, 待表面无明水后再进行配料和搅拌, 应严格控制用水量, 确保搅拌均匀, 使水泥浆均匀包裹于陶粒表面; (3) 搅抖。粗骨料、细骨料、掺合料、水泥预拌30S;加入高效减水剂、水一起搅拌150S; (4) 运输。拌合物从搅拌机卸料到浇入模内止的延续时间不超过45min。
5结论
(1) 页岩轻质陶粒混凝土具有密度小、强度高、保温、隔热、耐火、抗震性能好的特点, 在世界各国得到了迅速发展, 现在已经成为仅次于普通混凝土的用量最大的一种新型混凝土。
陶粒页岩 第3篇
轻质高强憎水处理页岩陶粒混凝土具备轻质、高强、保温性能好等特性, 属高性能混凝土的一种, 可广泛应用于高层建筑, 大跨度建筑, 绿色屋面的基层, 大跨度桥梁的主体结构, 旧桥面的改造等。
近年来我国轻集料混凝土遇到了前所未有的发展机遇, 2002年轻集料产量达7000万m3。与普通混凝土相比, 同强度等级的全轻混凝土密度可降低30%~40%, 保温隔热、耐火、隔音及抗震性也是普通混凝土无法比拟的。
通常所用的页岩陶粒表面粗糙、内部多孔, 比普通集料有更大的吸水率 (1h吸水率5%~10%) , 用其配制混凝土时, 必须将其经过饱和预湿处理。常用的方法[1]有:常温饱水预湿、常温高压预湿、真空预湿和高温浸水预湿等, 这些方法有的需时较长, 且达不到应有的效果;有的需专用设备且效率不高。因而不仅给施工带来很多麻烦, 且增加了工程造价, 同时对混凝土的耐久性也不利。
对普通页岩陶粒进行表面憎水处理, 可以有效降低页岩陶粒的吸水率。本研究所采用的憎水处理工艺[2]为:将页岩陶粒置于一定浓度的憎水溶液中浸渍几秒, 使得陶粒表面均匀粘附憎水溶液, 并在室内自然状态下干燥。可以非常显著地降低陶粒的吸水率, 采用经表面憎水处理后的陶粒能配制出抗压强度30MPa以上、表观密度低于1500kg/m3的全轻混凝土。
1 试验材料与方法
1.1 试验材料
水泥:525普通硅酸盐水泥。
掺和料:Ⅱ级粉煤灰;堆积密度254.1kg/m3的硅灰;HM高性能磨细矿渣。
轻细集料:细度模数3.4、堆积密度865kg/m3、1h吸水率5.2%的页岩陶砂, 具体级配如表1所示。
轻粗集料:普通页岩陶粒, 其基本性能指标如表2所示。
外加剂:SPR高效减水剂。
1.2 试验方法
陶粒物理性能测定:陶粒基本物理性能的测定按GB/T1743 1.2-1998《轻集料及其试验方法》进行。
陶粒憎水处理方法:采用表面浸渍处理的方法[3]。让页岩陶粒在GF-2溶液中浸泡5s, 使陶粒表面均匀粘附憎水溶液, 然后将处理后的陶粒在室内自然状态下干燥48h, 基本达到干燥效果。
轻集料混凝土拌合物性能测试按JGJ 51-2000《轻集料混凝土技术规程》进行。
混凝土试件成型及硬化混凝土试验:采用强制式搅拌机搅拌, 混凝土振动加压成型, 试件成型24h后拆模, 进行标准养护 (温度20±2℃, 湿度90%以上) 。混凝土强度测试按GBJ81-85《普通混凝土力学性能测试方法进行;混凝土抗渗性测定按GBJ82-85《普通混凝土长期性能和耐久性能》进行。
2 试验结果分析
2.1 憎水处理对陶粒物理性能的影响
通过憎水处理前后可以发现陶粒页岩发生了明显变化, 具体如表3所示。
由表3可知, 经过憎水处理的陶粒, 1h吸水率仅为未处理陶粒的20%;相应地, 前者的软化系数也比后者高, 原因在于陶粒的低吸水率使其内部拉应力变小[4], 微细裂缝应力腐蚀降低。而通过表4不难发现, 不论时间长短, 处理后的陶粒吸水率都低于处理前的, 随着浸水时间的延长, 两者差异逐渐缩小。
2.2 憎水处理对全轻混凝土拌合物性能的影响
全轻混凝土的用水量分为净用水量和总用水量, 相应的水灰比也分为净水灰比和总水灰比。净用水量是指不包括轻集料1h吸水量的混凝土用水量, 对应的水灰比为混凝土的净水灰比;总用水量是指包括轻集料1h吸水量的用水量, 相应的水灰比为混凝土的总水灰比。本文的干陶粒混凝土用水量为总用水量, 预湿陶粒和憎水陶粒净用水量与总用水量基本一致, 用水量的确定以使混凝土达到相同坍落度 (490±20mm) 为准。具体对全轻混凝土拌合物的性能影响如表5所示。
表中: (1) 为外加剂掺量为胶凝材料总量的1.6%; (2) 为掺和料:1-硅灰、2-粉煤灰、3-矿渣粉; (3) 为轻集料:I-预湿1h集料、Ⅱ-憎水处理集料、Ⅲ-干集料; (4) 为140s压力泌水量。
经时坍落度损失值是检验泵送混凝土可泵性的重要指标之一。如图1所示, 干陶粒配制的混凝土坍落度损失较大, 1小时坍落度只有初始坍落度的1/4, 而憎水陶粒及预湿陶粒混凝土坍落度损失则小得多, 1小时坍落度仍有初始坍落度的3/4左右。原因在于干陶粒吸水率较大, 吸取水分使拌和物流动性变差, 而憎水陶粒因表面孔隙被憎水剂堵塞, 处于混凝土内部环境几乎不吸水, 所以坍落度损失减少, 几乎保持与预湿陶粒混凝土相一致。
轻集料混凝土拌合物含气量一般都比普通混凝土含气量高, 普通混凝土含气量为1.5%左右, 而页岩陶粒混凝土含气量则在2.5%~3.5%范围内, 而且干陶粒混凝土的含气量大于憎水陶粒混凝土及预湿陶粒混凝土的。可解释为陶粒本身的开口或闭口孔隙较多, 容易吸附一定的空气, 陶粒表面状态不同, 吸附量也不一样。
本试验陶粒混凝土压力泌水很少, 压力泌水率不能更直观的比较它们之间的泌水性能差异, 所以采用140s压力泌水量来衡量。如表5所示, 憎水陶粒混凝土在压力状态下泌水很少, 保水性好于另两种陶粒混凝土。干陶粒由于吸水率较大, 在成型过程中会吸取较多的水, 而预湿陶粒本身就含有较多的水分, 在有压力的情况下, 这部分吸收水将会泌出, 使混凝土容易离析, 造成施工困难, 甚至使混凝土强度和耐久性下降。
2.3 憎水处理对全轻混凝土抗压强度的影响
全轻混凝土后期强度受轻集料本身强度的限制一般都增长不大 (3d强度已达28d强度的80%左右) ;且由于陶粒强度低于水泥石强度, 界面区已不是最薄弱环节, 所以混凝土破坏都以集料破坏为主。从表6可知, 憎水陶粒和预湿陶粒混凝土强度高于干陶粒混凝土, 而相比于预湿陶粒混凝土, 憎水陶粒混凝土又有一定程度提高。原因可能在于, 虽然干陶粒吸水率较大, 但它在混凝土中的吸水率变小, 且只在混凝土内部局部吸水, 造成混凝土水灰比偏大;预湿陶粒混凝土强度低于憎水陶粒混凝土的原因则是由于陶粒的“微泵”作用, 原先吸附的水在混凝土成型养护过程中释放出来, 在集料与水泥浆基体间形成一层水膜, 造成水泥水化产物Ca (OH) 2富集于陶粒—水泥石界面, 形成的Ca (OH) 2晶粒粗大且有取向, 使得混凝土强度有所下降[5]。
由于混凝土的表观密度对其强度影响较大, 表*用比强度 (即材料单位密度的强度) 来反映陶粒憎水处理对全轻混凝土强度的影响, 结果表明陶粒憎水处理有利于提高全轻混凝土的比强度。
纵观表5和表6还可看出, 全轻混凝土强度与其含气量密切相关, 掺硅灰的混凝土, 由于含气量高, 强度并不一定比掺粉煤灰和矿渣粉的混凝土高。
2.4 憎水处理对全轻混凝土抗渗性的影响
表7是表5中4、5号配合比全轻混凝土及普通混凝土抗渗试验结果, 从中不难发现全轻混凝土抗渗性高于同强度的普通混凝土, 且憎水陶粒混凝土抗渗性也稍优于预湿陶粒混凝土。混凝土的抗渗性与它的密实度密切相关, 活性矿物掺合料的加入能改善轻集料界面区粘结性能和混凝土密实度, 使其更均匀、致密, 构成有效的水流屏障, 而且还可以有效地改善混凝土拌和物的工作性, 从而提高硬化混凝土的强度和耐久性。
3 结论
⑴普通页岩陶粒经表面处理能有效地降低其吸水率, 本研究所用的陶粒经过一定工艺改进的憎水剂处理后1h吸水率及90%, 吸水率分别为未处理陶粒的20%.和73%, 软化系数也得到了一定程度的提高。
⑵相比于干陶粒, 憎水陶粒使全轻混凝土坍落度损失及压力泌水率明显减小, 不仅降低了混凝土施工难度, 而且还能明显地提高混凝土强度。
⑶虽然预湿陶粒全轻混凝土的工作性与憎水陶粒全轻混凝土的相当, 但由于其预湿过程历时较长, 且吸附水的不确定性会使全轻混凝土强度不同程度下降。
摘要：本文试用憎水处理技术对页岩陶粒进行处理, 从而配制出抗压度强、环保、轻质的全轻混凝土。
关键词：憎水处理,页岩陶粒,全轻混凝土
参考文献
[1]龚洛书.积极研究与开发高性能轻集料混凝土.第六届全国轻骨料及轻骨料混凝土学术讨论会论文集, 1999
[2]Asai Y, Itoh Y, et al.Study on the Characteristics of High-Stength Lightweight Concrete Icy waters, proceeding of the4th international Offshore and Polar Engineering congference, Osaka, Japan, 1994 (4) :363-368
[3]卢浩.陶粒表面憎水处理及其混凝土性能研究初步.重庆建筑大学硕士学位论文, 1999.
[4]严吴南等.建筑材料性能学.重庆大学出版社, 1993.
陶粒页岩 第4篇
页岩陶粒混凝土作为一种新型建筑材料,与传统混凝土相比具有轻质、高强、隔热、抗震、环保等诸多优势,在建筑结构保温和高层建筑、桥梁等大跨度结构工程中具有广阔应用前景[1]。
目前对页岩陶粒混凝土的研究主要在高强轻骨料混凝土、自密实轻骨料混凝土和轻骨料混凝土的抗冻性、耐久性、隔热性和工作性等方面[2,3],而不同养护温度环境及页岩陶粒的预湿处理对页岩陶粒混凝土的强度影响研究较少。本文在对页岩陶粒混凝土的配合比、外掺料研究基础上,探究在不同养护温度下页岩陶粒混凝土强度变化规律及其作用机理,并对页岩陶粒进行不同程度的预湿处理,探究预湿处理对降低“高温负效应”的作用规律,以减少页岩陶粒混凝土在较高养护温度下的后期强度损失。
1 试验
1.1 原材料
水泥:焦作市中晶水泥厂P·O42.5水泥,主要性能指标如表1所示。砂:天然中砂,颗粒级配为Ⅱ级,细度模数为2.8。粉煤灰:焦作电厂生产的Ⅱ级粉煤灰。页岩陶粒:河南美赛克科技有限公司生产的700级碎石型陶粒,主要性能指标如表2所示。水:普通自来水。
1.2 试验初步设计
根据JGJ 51—2002《轻骨料混凝土技术规程》,选用绝对体积法进行配合比试算;并借鉴文献[4-5]中的方法进行试配和调整,得到页岩陶粒混凝土的初步配合比(kg/m3)为:水泥∶水∶细骨料∶粗骨料=490∶214∶780∶390。
1.3 试验方法
混凝土单轴抗压实验参照JGJ 51—2002和GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行。将拌合后的页岩陶粒混凝土均制成100 mm×100 mm×100 mm非标准立方体试块,在养护箱内养护到一定龄期后,用SYE-2000型压力试验机以0.5~0.8 MPa/s的速度均匀连续加荷,当试块破坏后,记录破坏荷载;因试块为非标准立方体试块,所得强度值再乘以系数0.95进行换算。
2 试验结果与分析
2.1 骨胶比对抗压强度的影响
在初步配合比的基础上,保持水泥用量、水灰比和砂率不变,选择不同骨胶比进行页岩陶粒混凝土抗压强度试验。试块在标准养护箱内养护,试验设计与结果如表3所示。
由表3可以看出,页岩陶粒混凝土的抗压强度随着骨胶比的增大呈增大趋势。当骨胶比由3.0∶1.0增加到3.4∶1.0时,页岩陶粒混凝土的28 d抗压强度由30.06 MPa增加到33.68MPa,并且混凝土早期抗压强度也有不同程度的提高。
这是因为页岩陶粒混凝土可以看作由3部分组成:页岩陶粒、水泥砂浆和两者界面过渡区。页岩陶粒混凝土的陶粒与水泥砂浆的界面过渡区有很好的啮合力,且水泥砂浆的强度高于页岩陶粒,因此,破坏主要发生在骨料处[6]。页岩陶粒作为混凝土的粗骨料,承担着主要骨架作用;在水泥用量适宜时,粗骨料用量的增加,有助于提高混凝土骨架结构的稳定性,从而提高了页岩陶粒混凝土的抗压强度。因此,页岩陶粒作为粗骨料,在水泥用量适宜时,随着骨胶比提高,抗压强度也逐渐提高。
2.2 粉煤灰对抗压强度的影响
根据2.1部分试验结果及页岩陶粒混凝土的结构特点,同时为提高骨架结构的稳定性,进一步优化骨料的颗粒级配,基准配合比(kg/m3)为:水泥∶水∶细骨料∶粗骨料=490∶214∶750∶395。
粉煤灰颗粒基本是由玻璃体和极少数碳粒组成,这些球状玻璃体能够显著降低混凝土拌合物的屈服剪切应力,从而提高混凝土拌合物的和易性[7]。为探究粉煤灰对页岩陶粒混凝土的强度影响,参考普通混凝土粉煤灰掺量,选取10%、15%、20%的粉煤灰掺量,等质量替代水泥。试块均在标准养护箱内养护,试验设计及结果如表4所示。
由表4可以看出,粉煤灰掺量由0增加到20%时,页岩陶粒混凝土早期强度增长变缓,且不同掺量的粉煤灰试块早期强度均低于未掺粉煤灰的试块;但在养护后期,掺有粉煤灰的混凝土强度增长率变大,各组试件的28 d抗压强度无明显差别。
在掺入粉煤灰的页岩陶粒混凝土中,水泥发生水化反应生成氢氧化钙,并释放水化热,而包裹在页岩陶粒外部的粉煤灰并未发生水化反应,但能够吸收水化热,降低混凝土内部的温度,使得混凝土的早期强度增长变缓。因此,在养护初期,粉煤灰仅起填充作用,并未发生化学反应。在养护后期,随着粉煤灰颗粒表面的水化产物逐渐增多,粉煤灰与氢氧化钙发生二次水化反应,产生大量的水化硅酸钙和水化铝酸钙纤维状晶体。这些水化硅酸钙和水化铝酸钙纤维状晶体能够填塞页岩陶粒的内部孔隙,提高页岩陶粒的强度;且晶体有良好的粘结性,相互交叉连接在页岩陶粒与水泥砂浆之间,使得水化硅酸钙和水化铝酸钙晶体、页岩陶粒和水泥砂浆之间紧密连接,形成了稳定的骨架结构,并增强了页岩陶粒混凝土的内部密实度,从而使得后期强度增长率较大。
如果粉煤灰掺量过大,在二次水化作用后,包裹在页岩陶粒外部的粉煤灰颗粒会形成一层界面覆盖在浆体周围,造成混凝土内部产生多层界面,使得内部稳定性变差,直接影响页岩陶粒混凝土的强度,造成掺量与强度成反比[8]。
2.3 养护温度对抗压强度的影响
混凝土凝结硬化过程主要是通过水泥的水化作用来实现的,混凝土的养护温度和湿度对水泥的水化快慢及均匀程度有着直接影响,尤其是在页岩陶粒混凝土的养护初期阶段,影响更为明显。为探究养护温度对页岩陶粒混凝土强度的影响,试验采用基准配合比,将拌制的页岩陶粒混凝土试块放在湿度皆为96%,温度分别为20、40、60℃的养护箱内养护,试验设计与结果如表5所示。
从表5可以看出,60℃养护条件下1 d强度相对20℃条件下提高76.6%在40℃和60℃的条件下,1 d抗压强度大幅度提高,但混凝土后期强度增长率明显降低,28 d抗压强度较20℃条件下降低很多,尤其60℃条件下下降更为明显,28 d强度仅为20℃条件下的68.1%,呈现出“高温负效应”现象。
在页岩陶粒混凝土养护初期,水泥浆内部湿度较大,高温条件会促进水泥水化反应,加速混凝土的凝结硬化,使得强度快速增长。因此,页岩陶粒混凝土的1 d强度随着养护温度的提高大幅度提高。在养护后期,养护温度越高,水化反应的程度越高,消耗的自由水分也越多,且养护温度过高会导致页岩陶粒混凝土的表面湿度比较低,甚至出现没有表面吸附水的现象,导致水泥浆内部湿度较低;另一方面,随着养护温度的提高,因页岩陶粒自身内部孔隙较多,吸水率较大,使得页岩陶粒不断吸收混凝土内部自由水分,水泥浆湿度进一步降低。因此,页岩陶粒混凝土在高温养护条件下,由于养护后期内部自由水分较少,水泥浆湿度过低,无法保证水化反应得以继续进行,导致后期抗压强度损失较大,出现“高温负效应”现象。高温负效应的产生是由于水化速度不均衡、水化产物分布不均匀引起的,因此,可以采取降低混凝土的水灰比或掺入硅灰、粉煤灰、矿渣等方法部分消除高温负效应[9]。
2.4 预湿对抗压强度的影响
页岩陶粒作为混凝土粗骨料,因自身多孔和吸水率较大的特性,使其在拌制和装模过程中吸收混凝土拌和物中的水分较多,而导致混凝土拌和物的黏聚性降低,坍落度损失较快;而且从2.3试验结果可以看出,在较高养护温度下抗压强度损失较大。因此,为了保证页岩陶粒混凝土拌合物的和易性,同时提高高温养护条件下混凝土的后期强度。
本试验在基准配合比的基础上,参考2.2试验结果,掺加15%粉煤灰,并对页岩陶粒进行不同程度预湿处理,探究预湿处理对高温养护条件下页岩陶粒混凝土抗压强度的影响。对页岩陶粒分别预湿10 min、1 h、24 h,将没有预湿和经不同时间预湿的页岩陶粒混凝土试块放在湿度为96%,温度为60℃的养护箱中养护,试验设计与结果如表6所示。
从表6可以看出,随着页岩陶粒的预湿时间由0增加到24 h,页岩陶粒混凝土的早期和后期强度都得到提高,尤其是对页岩陶粒预湿24 h后,页岩陶粒混凝土的抗压强度提高较明显。28 d强度较未预湿的页岩陶粒混凝土提高18.4%。
在高温养护条件下,高温会促进水泥水化反应,从而使得混凝土内部自由水和周围的水泥基体不断进行水分转移,以保证水泥水化作用的不断进行;较快的水化反应消耗自由水速度加快,水泥浆体内部湿度降低。若页岩陶粒没有预湿处理,且高温养护条件下混凝土表面湿度较低,水分的缺乏导致水泥水化速度降低;而预湿后的页岩陶粒处于饱和面干状态,陶粒孔隙中包含的水分在湿度差压力下,从孔隙内部转移到水泥基体,可以起到“微泵”的作用,供水泥继续水化[10],使得页岩陶粒与水泥砂浆的界面过渡区水化程度相对较高,界面过渡区的啮合力也相对提高。因此,预湿处理可以促进高温养护下页岩陶粒混凝土抗压强度的增长。
3 结论
(1)在水泥用量适宜且不变的条件下,抗压强度随着骨胶比增大而逐渐增大,骨胶比由3.0∶1.0增加到3.4∶1.0时,其28d抗压强度由30.06 MPa增加到33.68 MPa。
(2)粉煤灰掺量为0~20%时,随着掺入量的增加,页岩陶粒混凝土的前期强度增长逐渐变缓,但28 d强度影响不大;当掺入量大于一定量时,随掺量增加,混凝土后期强度降低;粉煤灰掺量为10%~15%比较合适。
(3)页岩陶粒混凝土在不同养护温度下养护,早期强度会随着温度的提高而显著提高,60℃养护条件下,1 d强度相对20℃条件下提高76.6%,但后期强度增长会随着养护温度的提高明显下降,28 d强度仅为20℃条件下的68.1%。
(4)粗骨料进行不同程度的预湿处理对“高温负效应”有一定减缓作用;试验范围内,对页岩陶粒预湿处理24 h较好,28 d强度较未预湿的页岩陶粒混凝土提高18.4%。
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陶粒页岩 第5篇
关键词：页岩陶粒泡沫混凝土,孔结构,施工工艺
页岩陶粒泡沫混凝土作为一种新型材料已经在美国、德国、意大利等欧美国家以及日本、韩国等亚洲国家中被用于挡土墙、隔墙等围护结构中, 为建筑的超高层发展提供保证[1]。我国随着墙体材料改革与65%建筑节能政策的推行, 节能型建筑材料的开发和应用受到广泛的重视。然而, 过去的研究集中于普通混凝土和蒸压砌块, 对页岩陶粒泡沫混凝土的研究甚少, 严重制约页岩陶粒泡沫混凝土的应用。页岩陶粒泡沫混凝土因其强度高和良好的保温隔热等特性逐渐被人们认识, 并且开始在围护结构中使用。
1 页岩陶粒泡沫混凝土的原材料和特性
1.1 原材料
页岩陶粒泡沫混凝土的生产原材料包括发泡剂、减水剂、粉煤灰、水泥、陶粒和水等。
发泡剂采用HT复合发泡剂, 减水剂选用高效减水剂, 均应符合现行国家标准GB 8076混凝土外加剂的规定。
水泥宜选用32.5强度等级的复合硅酸盐水泥, 并应符合国家标准GB 1-75通用硅酸盐水泥的规定;粉煤灰应符合GB J-146粉煤灰混凝土应用技术规范的规定。
陶粒泡沫混凝土搅拌用水应符合现行行业标准JGJ 63混凝土用水标准有关规定。
陶粒采用的是0 mm~8 mm的页岩陶粒, 应符合国家标准GB/T 17431.1轻集料及其实验方法第一部分轻集料有关规定。
1.2 陶粒泡沫混凝土的特点
1) 轻质高强。普通混凝土的表观密度为1 950 kg/m3~2 500 kg/m3, 陶粒泡沫混凝土的表观密度为300 kg/m3~1 200 kg/m3, 相当于普通混凝土的1/5~1/10[2]。
2) 保温隔热。材料的导热系数越小, 绝热性能越好。λ≤0.23 W/ (m·K) 的材料称为绝热材料。普通混凝土的导热系数为1.3 W/ (m·K) ~1.49 W/ (m·K) [3], 而陶粒泡沫混凝土的导热系数仅为0.12 W/ (m·K) ~0.30 W/ (m·K) [2]。由此可见其具有较好的保温性能。
3) 吸声性能好。普通混凝土的吸声系数介于0.01~0.02之间。而陶粒泡沫混凝土的吸声系数α介于0.8~1.4[5]之间。
4) 安全、防火、耐候性能佳。陶粒泡沫混凝土与建筑物基层粘结牢固, 抗风压、耐冲击、耐候性好, 为无机不燃材料;陶粒泡沫混凝土为水泥制品, 其寿命与建筑物主体寿命相同。
2 页岩陶粒泡沫混凝土内部的孔结构
陶粒泡沫混凝土中有两个孔系统, 一个是陶粒中的孔系统, 另一是水泥石中的孔系统。由于陶粒是高温烧结而成, 内部有很多的微小空隙使其具有较强吸水性, 以致陶粒混凝土难以成型密实, 其水泥石中存在着不规则的大孔, 并且分布较散如图1所示;当掺入泡沫后, 产生六边形较小气孔如图2所示, 气孔形状规则且排列密集代替了原来不规则的大孔。陶粒混凝土中引入泡沫所产生的孔, 使水泥石中的孔结构得以改善。而陶粒混凝土中孔的孔径大, 而且形状不规则, 必然使陶粒泡沫混凝土的许多性能优于陶粒混凝土。
3 页岩陶粒泡沫混凝土的工程应用
3.1 工程简介
郑州华润悦府位于二七区铭功路以东, 西太康路以南, 民主路以西, 自由路以北, 由华润置地 (郑州) 有限公司开发。
郑州华润悦府将是河南第一个超高层住宅小区 (地上54层) , 也是郑州住宅小区的最高标准, 占地面积36 666 m2, 建筑面积220 000 m2, 容积率为6.20, 绿化率28%。该项目围护结构采用现浇页岩陶粒泡沫混凝土, 泵送高度160 m, 现浇墙体高度为4 m, 墙体厚度0.2 m, 模板采用铝合金模板。
3.2 施工工艺
1) 施工准备:按照页岩陶粒泡沫混凝土配合比进行配料计算, 购买各种原材料;安装并调试机械设备, 建立完善的操作规程和岗位责任制;对作业人员进行技能和安全培训, 确保施工能井然有序进行。2) 基层处理:在铝合金模板安装前, 对基层上的浮灰、散落的混凝土及其他建筑杂物进行清理, 并洒水湿润, 使基层干净平整。3) 铝合金模板安装:根据图纸确定门窗洞口、预留洞口的位置和标高并弹出墙体轴线、墙边线、洞口控制线, 安装模板并刷涂脱模剂。4) 模板校准:铝合金模板安装后反复检查模板的平整度和垂直度, 尤其是模板间的接缝, 清理安装过程中残留在模板内部的垃圾, 封堵可能漏浆的孔洞, 核对图纸与模板安装的结果并整改。5) 页岩陶粒泡沫混凝土的制备:将页岩陶粒、水泥、粉煤灰放入搅拌机料斗干混均匀后开始加水及减水剂等其他外加剂制备浆体。开启发泡设备, 将所制的泡沫冲入浆体中进行混泡。6) 浇筑墙体:将制备好的陶粒泡沫混凝土放入泵车, 通过泵管送到安装好的铝合金模板内, 如图3所示。7) 拆模、养护:拆模必须满足拆模时所需混凝土抗压强度, 在自然环境下养护并做好成品保护, 如图4所示。
4 结语
页岩陶粒泡沫混凝土具有强度高、良好的保温隔热性和耐火耐候性, 其应用于围护结构性能将会优于普通混凝土、蒸压砌块和GRC隔墙板。另外, 页岩陶粒泡沫混凝土用于现浇墙体是重大的技术突破, 其一次成型、施工快、无裂缝, 同时墙体使用量要远大于屋面和地面。因此, 若这一技术得以推广, 不但会降低工程总造价, 而且现浇墙体还将成为页岩陶粒泡沫混凝土第一大应用领域, 让我们拭目以待。
参考文献
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陶粒页岩 第6篇
页岩陶粒混凝土是一种轻骨料混凝土, 掺钢纤维后, 页岩陶粒混凝土的强度得到提升, 内部的微裂缝受到抑制。目前, 有关钢纤维增强页岩陶粒混凝土的试验研究较全面, 而关于钢纤维阻裂增强页岩陶粒混凝土机理分析仍有待总结。因此, 本文对钢纤维阻裂增强页岩陶粒混凝土机理进行了分析, 并依据机理建立了新增强模型, 拟合了钢纤维体积掺量和抗压强度的线性关系。
1 钢纤维阻裂机理分析
抑制微裂缝产生和扩展是钢纤维实现增强增韧页岩陶粒混凝土基体的途径。它的阻裂作用主要从两方面展开:
1) 浇筑养护时抑制微裂缝生成。浇筑成型页岩陶粒混凝土后, 由于内部水分的流动形成了很多孔隙。由于混凝土外部的失水蒸发速率大于内部, 水会通过这些孔隙由内向外运动, 使得孔隙的液面成为凹形液面, 产生拉应力, 促使微裂缝的产生。将4钢纤维掺入页岩陶粒混凝土后, 一方面使水移动的有效面积减少, 增加了水分迁移的难度, 减弱了孔隙失水收缩的张力;另一方面, 钢纤维与页岩陶粒混凝土基体之间形成的粘结力和咬合力, 增强了混凝土开裂所需的能量, 减少微裂缝的产生。2) 承载时阻止微裂缝扩展。承受荷载时, 混凝土内部微裂缝的两端容易应力集中, 一旦裂缝端头的集中应力大于混凝土局部承载力, 裂缝会急剧扩展, 加速形成宏观裂纹, 使混凝土断裂破坏。掺入钢纤维后, 有两种情形:当相邻钢纤维的间距大于微裂缝的长度时, 微裂缝向前的扩展会受到钢纤维的阻力, 强迫裂缝改变扩展方向, 加大了裂缝扩展的能量消耗;当相邻钢纤维的间距小于微裂缝的长度时, 钢纤维将横跨裂缝, 传递裂缝所受的应力, 减轻裂缝两端的应力集中, 使混凝土内部的应力场更加均匀分布。综合两种情形可见, 钢纤维的掺入对混凝土微裂缝扩展有较强的阻止作用。
2 钢纤维增强机理分析
关于钢纤维增强机理的解释尚无统一标准, 其中以复合材料理论和纤维间距理论引用解释次数较多。两种理论从不同的角度解释钢纤维增强机理, 效果都较好。1) 复合材料理论。复合材料理论最初用于解释高弹模纤维增强延性材料的作用机理, 一般将高弹模纤维和延性材料形成的复合材料视为多相体系, 整体的力学性能为单相组分性能的和值。该理论假定所有纤维都均匀分布, 且方向与受力方向相同;纤维与延性材料应变相等, 无交错滑动;纤维与延性材料均发生弹性变形。将复合材料理论[1]应用于钢纤维混凝土, 得到钢纤维混凝土内部应力为:δc=δtρf+δmρm。其中, ρf, ρm分别为钢纤维与混凝土基体的体积率, 和为1;δc, δt, δm分别为钢纤维混凝土、钢纤维和混凝土基体所受的应力大小。但是, 钢纤维在混凝土基体三维空间内杂乱分布且不连续。混凝土基体发生初裂后, 应变也与钢纤维的应变有所不同。由此可见, 复合材料理论的假设过于理想化, 为贴近钢纤维混凝土的实际力学响应, 必须考虑钢纤维的有效方向系数、钢纤维和混凝土基体的粘结程度和钢纤维长径比等因素。2) 纤维间距理论。纤维间距理论以断裂力学为基础, 认为普通混凝土在承载前已经存在微裂缝。当混凝土承受荷载时, 微裂缝的两端发生应力集中, 继续向前扩展, 与附近其他微裂缝汇合形成更大的裂缝, 最后发展至贯穿混凝土的宏观裂纹。掺入钢纤维后, 钢纤维在混凝土基体破坏时对开裂的水泥浆体提供粘结力, 阻止延缓混凝土的继续破坏。所以, 纤维间距理论主要在于强调钢纤维对混凝土裂缝产生发展的抑制作用。综合分析两种理论, 发现钢纤维在页岩陶粒混凝土基体中的增强效果主要取决于两种因素:钢纤维的掺量和自身特性。页岩陶粒混凝土基体在破坏前, 内部的微裂缝持续扩展, 基体呈现开裂的趋势。钢纤维处于开裂基体的两端, 对开裂基体起到桥联的作用, 能够抑制裂缝继续扩展, 并且钢纤维掺量的增加能增强桥联的效果。而钢纤维的自身特性包括钢纤维的长径比和形状, 这些因素影响钢纤维与页岩陶粒混凝土基体的粘结力大小, 决定着单根钢纤维对混凝土基体的桥联作用强弱。因此, 选择合适的钢纤维掺量和类型在钢纤维增强页岩陶粒混凝土基体效果中至关重要。
3 新增强模型的建立
钢纤维掺入页岩陶粒混凝土基体后, 起着增强的作用。本文建立一种新增强模型, 用文献[2]中的抗压试验强度数据代入模型进行拟合, 求得模型参数, 找出增强效果最好时的钢纤维掺量, 抗压试验强度数据见表1。
新模型以钢纤维页岩陶粒混凝土某一截面为研究对象, 对截面的力学关系进行分析:
其中, ρf为钢纤维体积率;δc为钢纤维页岩陶粒混凝土所受应力的大小, 即为抗压强度;δt为钢纤维所受应力大小, 而钢纤维一般被拔出, 非破坏, 所以δt又可表示为钢纤维与页岩陶粒混凝土基体的界面强度;δm为页岩陶粒混凝土基体所受应力大小, 即页岩陶粒混凝土基体抗压强度。
由于所用钢纤维为单一类型, 长径比和形状不变, 而ρf相关的一次线性函数不能精准反映钢纤维掺量变化对钢纤维页岩陶粒混凝土的影响, 所以认为模型中δt只与ρf相关。对公式进行改造, 得:
其中, 可视为钢纤维对页岩陶粒混凝土增强效果的系数, 又记为K, 则K也只与ρf相关。假设K与ρf成二次关系, 即。则:
将文献[2]5种不同钢纤维页岩陶粒混凝土的抗压强度数据代入模型中, 用Matlab软件调用cftool工具箱进行拟合, 得出模型参数A=24.15, B=749.7, 相关系数R=0.996 5, 拟合效果较好, 模型的拟合效果见图1, 可知钢纤维增强效果最好时钢纤维掺量为1.6%。
摘要：主要分析了钢纤维阻裂增强页岩陶粒混凝土的机理, 并通过机理利用抗压强度数据拟合了钢纤维体积掺量和抗压强度的线性关系, 指出将钢纤维掺入页岩陶粒混凝土, 能起到阻裂增强的作用。
关键词：钢纤维,页岩陶粒混凝土,阻裂,增强
参考文献
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陶粒页岩 第7篇
关键词：页岩陶粒,吸水率,预湿处理,轻集料混凝土,强度
0 引言
陶粒混凝土是一种新型轻集料混凝土, 具有自重较轻、强度高、保温隔热、抗震性好等优点。本实验主要以页岩陶粒进行预湿处理后对混凝土强度的影响, 以及预湿程度与混凝土性能之间的关系做探究。页岩陶粒作为轻集料由于其中含有大量的孔隙, 存在“微孔微管”系统, 在混凝土拌合时有一定的吸水性, 而在混凝土硬化时又能排出部分所吸收的水分, 以供给水泥浆体的持续硬化。即陶粒的自养护能力增强, 混凝土内部这种自养护比依靠外界条件养护更有利。这种自养护增强效应可保证陶粒混凝土的长期强度稳步增长, 对提高混凝土工程的安全性具有重要意义。另陶粒自身具有火山灰活性, 能与Ca (OH) 2反应, 生成水化产物, 陶粒界面粘结强度增强, 所以其后期强度增加较明显。这种孔隙吸水性也造成混凝土坍落度损失, 降低施工性能, 所以混凝土拌合之前一般需要进行对其进行预湿处理, 这也是轻集料混凝土施工工艺不同于普通混凝土的一个主要特征。预处理的目的主要是使轻集料在混凝土拌和过程中不继续吸水, 以减小混凝土的坍落度损失和满足泵送施工的技术需要。
对页岩陶粒不同程度的预湿处理 (不预湿的陶粒、饱和吸水不同时间的陶粒) , 测定其制备的轻集料混凝土的强度及水泥浆和集料界面结构的密实程度。轻骨料孔隙率和吸水率目前在标准中尚没有做出规定。因此, 页岩陶粒的吸水率的高低对混凝土强度的影响如何, 还有待进一步研究证明解决。故本次研究目的是对页岩陶粒进行不同程度的预湿处理, 测试其对混凝土抗压强度的影响, 并观察页岩陶粒与水泥浆体的界面结构的密实程度[1]。
1 实验原料
水泥:闽福P·S 42.5矿渣硅酸盐水泥。
粉煤灰:厦门重嘉电厂收尘系统排放的干排粉煤灰, 属II级灰。
细集料:中粗河砂, 细度模数2.8, 堆积密度1500kg/m3。
外加剂:Point-400S高性能聚羧酸减水剂 (标准型) 。
轻集料:河南省巩义市元亨净水材料厂生产的粒径5~8mm碎石形页岩陶粒 (A) ;生产的10~20mm碎石形页岩陶粒 (B) 。外观见图1, 相关性能见表1。
2 结果与分析
2.1 陶粒预湿处理
预湿方法有喷淋和浸泡两种。这里采用的是浸泡的方法, 将需要预湿的两种不同吸水率的陶粒进行预湿处理, 对干陶粒按不同预湿时间进行预处理备用, 预湿程度分为干陶粒和5min吸水、1h吸水、24h吸水、72h吸水陶粒。凝土试样编号分别为LAO、LA0.5、LA1、LA24、LA72。达到规定预湿时间后, 将陶粒放在干布子来回擦拭6~8次, 滤去陶粒表面挂水。
2.2 陶粒吸水性能以及对混凝土结构的影响
本次试验将自制的陶粒在常压下浸泡一定时间, 得到两种陶粒吸水率随时间变化的试验结果见表2。
由表2可以看到自制陶粒在常压下的吸水率随着浸泡时间的延长而增加, 浸泡24h的陶粒吸水几乎饱和。粒径大的陶粒吸水率大于粒径小的陶粒吸水率, 由于粒径大的陶粒表面微孔更多, 并且吸水速率快。经过观察和分析陶粒在水中的吸水趋势, 可以认为陶粒浸入水中后, 陶粒的开口孔开始吸水 (即所谓的微泵和自真空作用) 。在吸水过程中, 部分孔隙和毛细孔内的气体排除体外, 部分孔隙内的气体并未随着吸水时间的延长而排除体外, 而是由于在水的表面张力形成的毛细管力作用下挤压在陶粒内部相互贯通的孔隙中[2]。这一部分气体因为受到毛细管力的挤压而产生一定的微压, 随着孔隙内气体压力的增加, 陶粒吸水的过程将逐步变缓慢而趋于平衡, 但是在毛细管力和被挤压的气体的微泵没有达到平衡前, 陶粒将继续缓慢的吸水。
陶粒是一种多孔结构的人造轻骨料。其内部孔隙分为开口孔和封闭孔两大类, 开口孔有毛细孔吸水功能。因此, 陶粒混凝土内陶粒和水泥浆体存在双重微孔系统。在陶粒混凝土硬化过程中, 由于两者的孔隙结构特征、温度差和压力差, 引发陶粒从水泥浆体吸收水分和向水泥浆体返还水分的过程, 使陶粒混凝土内部结构发生以下变化:
(1) 当陶粒与水接触时, 其表面的开口孔吸入水分。在陶粒混凝土拌和物中, 则能吸收水泥浆的水分, 使陶粒周围水泥浆的水灰比局部降低, 密实度增加。
(2) 在陶粒混凝土硬化过程中, 陶粒孔隙所蓄水分又能向水泥浆返还, 使水泥浆体处于优良的潮湿养护环境条件。所以陶粒混凝土中水泥的水化程度提高, 也将使水泥浆体的密实度增加。
(3) 普通混凝土中由于各组分的离析和泌水, 往往在粗集料下方形成“水穴”, 影响界面的豁结力。而在陶粒混凝土中, 由于陶粒的吸水作用, 不易形成“水穴”, 使界面黏结力增强。
(4) 陶粒在混凝土中吸水的同时, 一部分水泥浆也被吸入开口孔内, 在界面处形成了“机械铆固”, 进一步增加了界面戮结力。
(5) 混凝土拌制过程中, 陶粒借助毛细管作用吸收水分, 在开口孔内部不可避免地要产生“密闭空气”, 阻止水分进一步吸入。这样, 在陶粒混凝土内部形成了许多类似引气作用产生的“储备孔”。
从上可见, 由于多孔陶粒的吸水作用, 使陶粒混凝土的内部结构与普通混凝土有较大的区别。这些区别必然会影响混凝土的强度和工作性, 以及高强高性能混凝土的体积稳定性等。
2.3 坍落度
混凝土的泵送性能与诸多因素有关, 是一个综合性能[3], 目前尚无确切的统一评价方法。在实际施工中, 往往根据坍落度来判断:坍落度越小, 泵送所需要的泵送压力越高。从表可以看出, 预湿陶粒混凝土LA1与干陶粒混凝土LA0的初始坍落度基本一致, 但LA1扩展度更大, 并且1h后有比较大的坍落度和扩展度保留值, 说明预湿陶粒混凝土的可泵性较好。这进一步说明了陶粒的预湿处理可改善轻集料混凝土的可泵性能。
通过测试不同预湿时间的陶粒混凝上的坍落度及坍落度的经时损失见表3, 结果表明:页岩陶粒经过预湿处理后, 其混凝上的初始坍落度明显增加 (预湿处理24h, 混凝上坍落度可到215mm, 同配比的干陶粒混凝上坍落度仅为190mm) 。这是因为预湿24h以后, 页岩陶粒基本不从浆体中吸收水分, 坍落度损失主要是由于外界气候导致浆体水分蒸发。
2.4 抗压强度
本次试验中陶粒预湿程度对混凝土强度的影响结果见图2, 并对影响其早期强度与后期强度进行分析。
2.4.1 页岩陶粒混凝土早期强度
由表3知, 陶粒随着预湿程度的增加 (由LA0~LA72) , 混凝土早期强度逐渐降低。经预湿1h的陶粒混凝土 (LA1) 与未预湿的陶粒混凝土 (LA0) 比, 7d强度下降约10%, 下降幅度较大。LA0~LA72混凝土7d强度达28d强度的82%~93%, 具有较高的早期强度, 而且早期强度明显高于普通混凝土, 这与文献[4]的实验结果基本一致。LA1混凝土, 7d强度达28d强度的67.5%, 较LA0的降低了13.6%。但也与普通混凝土的相当。显示出随着陶粒预湿程度的增加, 早期强度下降幅度较大, 但陶粒混凝土的早期强度仍然较高。主要是由于随着陶粒预湿程度的增加, 陶粒从水泥砂浆中的吸水能力随之减弱, 陶粒界面处水泥砂浆的水灰比 (W/C) 降低幅度减小, 界面粘结强度随之降低, 导致陶粒混凝土早期强度下降较大。
2.4.2 页岩陶粒混凝土后期强度
由实验结果可知, 经5min预湿的陶粒混凝土LA24, 28d的强度已经过超了混凝土LA0的强度;混凝土LA24和LA72, 28d的强度接近或超过了混凝土LA0的强度, 28d强度增长率分别达21.5%, 几乎是LA0强度增长率的1.5倍。可见, 随着陶粒预湿程度的增加, 后期强度下降逐渐缓慢, 并有超过混凝土LA0的趋势;陶粒混凝土随龄期的强度增长率逐渐加大。这主要是由于随着时间的延长, 水泥水化消耗水分, 水泥浆中相对湿度逐渐降低, 早期时相对湿度变较快, 后期相对湿度变化较慢。当水泥浆中的相对湿度小于陶粒中相对湿度时, 陶粒中的水就会逐渐释放出来, 起到混凝土内部“自养护”的作用, 使陶粒界面处的水泥水化更充分。其供水能力又随着页岩陶粒预湿程度的增加而增加。即陶粒的“自养护”能力随着页岩陶粒预湿程度的增加而增强。混凝土内部这种“自养护”比依靠外界条件养护更有利。所以其后期强度及强度增长率也随之增大。在早期, 混凝土LA24中的陶粒吸水能力很弱, 几乎不吸水, 其集料与水泥石界面处的水灰比几乎与水泥浆基体相同, 早期强度最低。但其返水作用能力最强, 提供水泥后期水化更充分, 弥补了由于早期水灰比过大而造成的强度损失。这也进一步说明陶粒返水作用对混凝土“自养护”有很重要的影响, 这种“自养护”增强效应可保证陶粒混凝土的长期强度稳步增长。
3 结论
(1) 无预湿处理的陶粒在轻骨料混凝土中吸水能力强, 吸水量大, 但返水能力较差, 对于有预湿处理的陶粒, 陶粒预湿程度越高, 陶粒在轻骨料混凝土中吸水量越小, 但返水能力越强。
(2) 页岩陶粒随预湿程度的提高, 陶粒混凝土的早期强度降低较大。
(3) 与普通混凝土比, 轻集料混凝土早期强度高。未预湿处理的页岩陶粒混凝土7d强度达28d强度的93%;经5min和60min吸水预湿处理后的页岩陶粒混凝土7d强度达28d强度的81%~86%。
(4) 随着陶粒预湿程度的增加, 后期强度差距减小, 并有超过未预湿的陶粒混凝土的趋势。强度增长率随龄期逐渐增加。
(5) 自然预湿陶粒与水泥石界面区基本无裂纹, 水泥浆已渗透到集料内部, 集料与水泥石机械咬合很好, 不存在普通混凝土中的“墙壁效应”, 这是轻集料混凝土早期强度高的主要原因。
(6) 预湿处理提高了混凝土的抗分层离析性能, 减小了坍落度损失和压力泌水, 有助于混凝土可泵性的改善, 并对其抗压和劈拉强度有一定的提高作用。延长预湿处理时间, 对混凝土的工作性和抗压强度影响甚微。
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