摘要：研究了兩種吸水率的頁巖陶粒所配制的輕集料混凝土力學(xué)性能、抗?jié)B性能及陶粒微觀結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明：隨著預(yù)濕程度的提高，吸水率大的頁巖陶粒混凝土強(qiáng)度及強(qiáng)度發(fā)展都優(yōu)于吸水率小的頁巖陶?；炷?。用吸水率較大頁巖陶粒的配制的混凝土，隨齡期的延長，其抗?jié)B性能改善程度越大。吸水率較大頁巖陶?？梢猿浞值匕l(fā)揮其在混凝土中的“微泵”作用，從而獲得優(yōu)良的性能。
關(guān)鍵詞：輕集料混凝土；頁巖陶粒；抗?jié)B性；吸水率；預(yù)濕程度
中圖分類號:TU528.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A
0前言
目前在標(biāo)準(zhǔn)中尚沒有對高性能陶粒的吸水率做出規(guī)定，所以高性能陶粒的吸水率成為工程界爭論的焦點(diǎn)。一種觀點(diǎn)認(rèn)為，高性能輕集料必須具有與普通集料相近的極低的吸水率，施工時(shí)不須對輕集料飽和預(yù)濕就可實(shí)現(xiàn)泵送[1]；另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，吸水率太小的輕集料其“微泵”作用有可能喪失，對改善界面結(jié)構(gòu)不利，且對其原材料及生產(chǎn)工藝的要求較高，勢必增加其成本和生產(chǎn)工藝的難度，所以主張24h吸水率應(yīng)不大于5%。 到底吸水率以多大為好，是否越小越好，還有待科學(xué)研究和工程實(shí)踐加以解決。本文采用了兩種不同吸水率的輕集料，研究其對所配制的輕集料混凝土力學(xué)性能、抗?jié)B性能的影響，以探究不同吸水率的輕集料對輕集料混凝土性能的影響規(guī)律，為制定輕集料混凝土有關(guān)規(guī)范提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
1. 原材料
水泥：哈爾濱生產(chǎn)的42.5級普通水泥。粉煤灰：哈爾濱三電廠Ⅱ級灰。細(xì)集料：普通河砂，視密度2.65g/m3，堆積密度1550kg/m3，細(xì)度模數(shù)2.45。粗集料：湖北宜昌生產(chǎn)的800級圓球型頁巖陶粒，最大粒徑20mm，1h吸水率為2.4％，筒壓強(qiáng)度為7.8MPa，陶粒表面有一層近乎瓷質(zhì)的釉層，表面較光滑，見圖1。哈爾濱賓縣生產(chǎn)的800級圓球型頁巖陶粒，最大粒徑20mm，1h吸水率7.1％，筒壓強(qiáng)度7.6MPa，陶粒表面有一層近乎陶質(zhì)層，表面有肉眼可見開放孔，表面粗糙，內(nèi)部含有大量連通的開放孔，見圖2。外加劑：UNF-5萘系高效減水劑和SJ-2引氣劑。
2. 試驗(yàn)方法
對吸水率小的陶粒只進(jìn)行了1h預(yù)濕處理，對吸水率大的陶粒進(jìn)行了1h及72h的預(yù)濕處理。采用水膠比相同的水泥砂漿，攪拌方式為先攪拌水泥砂漿，然后放入不同預(yù)濕處理的集料進(jìn)行攪拌，調(diào)整減水劑用量，保持工作性一致。
抗?jié)B性試驗(yàn)：采用清華大學(xué)研制的NEL法快速測定氯離子擴(kuò)散系數(shù)，評定輕集料混凝土抗?jié)B性；
3. 試驗(yàn)結(jié)果及分析
4.1兩種頁巖陶粒的吸水規(guī)律
對陶粒吸水速率進(jìn)行測定，湖北宜昌陶粒代號為RY， 哈爾濱賓縣陶粒代號為RY，結(jié)果見表1。
由表1可見，BY陶粒和RY陶粒浸水中后，10min吸水率分別為2.1%和5.5%，達(dá)1h吸水率的87.5%和77.5%，可見初期吸水速度極快；隨著時(shí)間延長，陶粒的吸水速度逐漸變緩，但BY陶粒在24h后吸水率變化緩慢，5d達(dá)到飽和狀態(tài)；而RY陶粒吸水過程較長，5d~6d后變化極其緩慢，到25d達(dá)到飽和。盡管兩者的孔隙率相近，但吸水率發(fā)展出現(xiàn)不同變化規(guī)律，這與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)。從圖1和圖2可知BY陶粒內(nèi)部存在大量封閉球型孔，而RY陶粒內(nèi)部存在大量連通不規(guī)則的孔，因此，RY陶粒的吸水率高且吸水時(shí)間長。
4.2 抗壓強(qiáng)度
抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果見表2。
兩種陶粒隨著預(yù)濕程度的增加，早期(7d)強(qiáng)度降低，后期(56d)強(qiáng)度增加。但用吸水率小的陶粒所配制的混凝土B系列早期強(qiáng)度下降較大，B1較B0下降了12.1%；用吸水率大的陶粒所配制的混凝土R系列早期強(qiáng)度下降幅度相對較小，R1較R0下降了僅5.9%；普通混凝土(N2)早期和后期強(qiáng)度增長率都是最低的。而且同是干陶粒，雖然B0陶粒的筒壓強(qiáng)度較R0陶粒略高，但R0混凝土強(qiáng)度明顯高于B0混凝土。出現(xiàn)這種結(jié)果的主要原因是由于兩者吸水率明顯不同，導(dǎo)致混凝土中陶粒界面處的水膠比不同，由于R0陶粒的吸水率高，使得R0混凝土界面處的凈水膠比小于B0混凝土陶粒界面處的凈水灰比，R0混凝土陶粒界面處水泥石密實(shí)度更高，其次B0陶粒與水泥石的界面機(jī)械嚙合力低于R0陶粒也導(dǎo)致了其強(qiáng)度降低。因此，不能單純以陶粒的筒壓強(qiáng)度來評價(jià)輕集料混凝土的抗壓強(qiáng)度，而應(yīng)以混凝土的合理強(qiáng)度來評價(jià)[2]。同時(shí)不能忽視陶粒表面與水泥漿間的水化反應(yīng)對輕集料混凝土強(qiáng)度的影響[3, 4, 5]。
對比未預(yù)濕陶?；炷料嗤g期的強(qiáng)度， R0早期和后期抗壓強(qiáng)度(56d)比B0的分別提高了13.7%和10.6%。這主要是由于吸水率大的頁巖陶粒，界面處水膠比降低幅度大，水泥石致密度高；其次后期自養(yǎng)護(hù)能力強(qiáng)，導(dǎo)致水泥石致密度進(jìn)一步提高；另外，其表面粗糙，也增加了集料和水泥石的黏結(jié)強(qiáng)度。從強(qiáng)度發(fā)展來看，高性能輕集料也不是像有人認(rèn)為的吸水率越低越好。本研究的結(jié)論證明1h吸水率為7.1%的陶粒混凝土強(qiáng)度及強(qiáng)度發(fā)展都優(yōu)于吸水率小的陶?；炷?。
4.3抗?jié)B性能
為與同強(qiáng)度等級普通混凝土作對比，增加一組配合比N1。抗?jié)B性試驗(yàn)結(jié)果見表3。
由表3可知：吸水率不同的頁巖陶粒，在相同的預(yù)濕處理?xiàng)l件下對抗?jié)B性能的影響不同。B系列陶?；炷量?jié)B性比R系列陶?；炷恋牟?，且更接近普通混凝土N2 (為同體積配合比普通混凝土)。因此，就提高抗?jié)B性而言，配制混凝土?xí)r宜選用吸水性強(qiáng)的陶粒。
用預(yù)濕程度不同、吸水率不同的陶粒配制的混凝土隨養(yǎng)護(hù)齡期發(fā)展，對抗?jié)B性的影響規(guī)律明顯不同。R系列混凝土，隨預(yù)濕程度增加，28d抗?jié)B性降低，而隨養(yǎng)護(hù)齡期的延長，陶粒“微泵”作用的逐漸發(fā)揮，抗?jié)B性明顯提高。如28d時(shí)R2的抗?jié)B性低于R0；而90d時(shí)R2的氯離子擴(kuò)散系數(shù)較28d的降低了60.8%，且R2抗?jié)B性超過了R0，說明預(yù)濕處理更有利于后期抗?jié)B性能提高，僅用28d的抗?jié)B性評價(jià)陶粒混凝土不能真實(shí)反映其抗?jié)B性。
在相同強(qiáng)度等級下，R1與N1比，28d時(shí)的氯離子擴(kuò)散系數(shù)降低42%，90d時(shí)氯離子擴(kuò)散系數(shù)降低64%，說明陶?；炷帘绕胀ɑ炷量?jié)B性好，且后期抗?jié)B性降低幅度大。在體積配合比相同的條件下，LC30陶?；炷?R1)比C60普通混凝土(N2)抗?jié)B性好。由此可見，頁巖陶粒預(yù)濕程度越高，其返水能力越強(qiáng)，隨養(yǎng)護(hù)齡期的延長，集料與水泥石界面結(jié)構(gòu)改善更加明顯，其抗?jié)B性提高幅度越大，對提高抗?jié)B性越有利。
通過本試驗(yàn)研究得知，頁巖陶粒吸水率越小，其自養(yǎng)護(hù)能力越差，用陶粒所配制的混凝土的抗?jié)B性也較差，尤其是后期的抗?jié)B性提高幅度有限。本人認(rèn)為若從耐久性考慮，高性能陶粒應(yīng)當(dāng)具有≮5%的吸水率。
4. 結(jié)論
(1) 用吸水率大的陶粒配制的混凝土早期和后期抗壓強(qiáng)度都比用吸水率小的陶粒配制的混凝土高，且早期強(qiáng)度下降幅度小。
(2)預(yù)濕處理后的陶?；炷量?jié)B性降低；而高吸水率陶粒90d時(shí)抗?jié)B性，隨陶粒預(yù)濕程度提高而提高。
?。?）對于用含水率高的陶粒配制的混凝土，僅以28d評價(jià)抗?jié)B性往往不能真實(shí)反映陶?；炷量?jié)B性能力。
?。?）用吸水率大的陶粒配制的混凝土的抗?jié)B性比用吸水率小的陶粒配制的混凝土好。用適當(dāng)預(yù)濕處理的高吸水率的陶粒配制混凝土，可以充分發(fā)揮陶粒自養(yǎng)護(hù)能力,以確保陶?；炷辆哂袃?yōu)良的抗?jié)B性。
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