0引言

轻骨料混凝土是用轻粗骨料、轻砂（或普通砂）、水泥和水配制成的干表观密度不大于1950kg/m3的混凝土。轻骨料内部有大量的孔隙，这不仅会使其重量减轻，导热系数减小，保温性能提高，还可以改善混凝土的力学变形协调能力；轻骨料表面粗糙，可以改善骨料表面与水泥砂浆的界面粘结性能。

尽管轻骨料混凝土的单方造价比相同强度等级的普通混凝土高，但由于可以减小结构自重，缩小结构断面、增加使用面积、减少钢材用量、降低基础造价，因而具有显著的综合经济效益；另外，轻骨料可以由大量废弃物（如：煤矸石、粉煤灰、淤泥、污泥等）烧结而成，不但能够节约资源，而且有利于环境综合治理，具有重大的社会效益。

轻骨料混凝土无论在组成、结构还是性能方面，与普通混凝土相比，都有很大的不同，存在着不易控制其坍落度，轻骨料容易上浮，泵送难度大等问题，尤其是在泵压下，轻骨料混凝土坍落度损失大，容易出现堵塞输送管道的问题[4]。因此，开展轻骨料混凝土的研究，解决轻骨料混凝土的配制技术与泵送技术，具有十分显著的意义。

本文通过原材料选择、配合比设计、中试试验，研究了干表观密度小于1200kg/m3的、性能良好的LC10级轻骨料混凝土的配制技术与泵送技术，为此类轻骨料混凝土的研制与应用提供参考。

1 原材料及试验方法

1.1 原材料

(1) 水泥：选用江西某厂P·O 42.5水泥，主要技术指标如表1。

(2) 减水剂：选用深圳某厂生产聚羧酸减水剂，A型是没有额外复合引气剂的，B类是额外复合引气剂，其主要技术指标如表2与表3。

(3) 粉煤灰：采用湖北某电厂生产的F类Ⅰ级粉煤灰，细度6.6%，烧失量1.04%，需水比92%，表观密度2.07g/cm3。

(4) 增粘剂：为提高轻骨料混凝土的粘聚性和抗离析性，采用自制增粘剂。

(5) 粗轻骨料：选用某陶粒厂生产的600级页岩陶粒，堆积密度为550kg/m3，粒径为5~20mm，连续级配，5min吸水率3.8%，30min吸水率4.2%，180min吸水率5.4%。

(6) 细轻骨料（轻砂）：采用某陶粒厂生产的700级页岩陶砂，堆积密度为620kg/m3，细度模数2.0，连续级配，30min吸水率12.3%。

(7) 河砂：采用湖北某地出产的Ⅱ区中砂，细度模数2.5，含泥量为1.1%，泥块含量0.3%，级配为连续级配，表观密度为2.61g/cm3。

(8) 水：自来水。

1.2 试验方法

为了配制出干表观密度小于1200kg/m3的、性能良好的LC10级的轻骨料混凝土，本文通过改变胶凝材料的用量、采用增粘剂等量取代部分水泥、调整河砂的用量和调整减水剂的组分，设计出以下不同配合比（见表4），分析这些因素对轻骨料混凝土密度、工作性能、工作度保持能力和后期力学性能的影响。

本文中轻骨料混凝土检测的主要技术指标有：坍落度与扩展度、湿表观密度、干表观密度、抗压强度，按照JGJ51-2002《轻骨料混凝土技术规程》、GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》、GB/T50081-2019《普通混凝土力学性能试验方法标准》等相关标准进行检测。

2 试验结果与分析

2.1试验结果

对表4中轻骨料混凝土各项性能进行检测，试验结果见表5。

2.2分析与讨论

2.2.1 减水剂对轻骨料混凝土性能的影响

减水剂对轻骨料混凝土的表观密度影响较大，1配合比使用的是没有额外复合引气剂的减水剂，干表观密度为1210kg/m3，大于设计要求（干表观密度不大于1200kg/m3）；2~4配合比使用的是额外复合引气剂的减水剂，干表观密度为1140~1160kg/m3，满足设计要求（干表观密度不大于1200kg/m3）。这是由于使用高引气量的减水剂，在混凝土浆体中引入大量微小气泡，降低了的浆体密度，从而降低了轻骨料混凝土的密度，同时也降低了浆体与骨料之间的密度差，减小了骨料向上的趋势，提高了轻骨料混凝土的匀质性。

2.2.2 河砂对轻骨料混凝土性能的影响

轻砂均为人工破碎而成，棱角多、颗粒形状差，拌制成的混凝土流动性差，在轻骨料混凝土中掺入部分河砂，在轻骨料混凝土内部起到润滑作用，可以改善轻骨料混凝土的流动性，而且使用河砂取代部分轻砂后，减小了由于轻骨料吸附浆体中的水和减水剂后对轻骨料混凝土工作度损失大的影响，有利于轻骨料混凝土工作度的保持。因此，使用了部分河砂的2、3、5、6配合比混凝土工作度保持能力相对较好。

2.2.3 增粘剂对轻骨料混凝土性能的影响

轻骨料质轻，密度小于水泥浆体，易产生轻骨料上浮现象，影响混凝土的匀质性，提高混凝土的匀质性是轻骨料混凝土高性能化必须解决的问题。通过采用自制的增粘剂，可以增加混凝土拌和物的粘聚性，提高轻骨料混凝土的匀质性，解决轻骨料容易上浮的问题。增粘剂与河砂同时使用时，有利于减少轻骨料混凝土的损失。增粘剂的掺量在3~7%范围内，其用量为5%时，5配合比轻骨料混凝土的工作度保持能力相对较好。

3 中试试验

为使轻骨料混凝土满足泵送施工的要求，本文初步选定了干表观密度小于1200 kg/m3以及工作度保持能力较好的2与5配合比进行模拟生产、泵送中试试验，研究轻骨料混凝土的泵送技术。泵送中试试验LC10轻骨料混凝土生产工艺如下：在生产轻骨料混凝土时，根据页岩陶粒与陶砂的用量及各自的吸水率，计算出其吸水量，将轻骨料吸水所需的用水量与混凝土的拌和用水，即混凝土总的用水量一同加入搅拌机，并适当延长搅拌时间，待轻骨料充分吸水后，再将混凝土卸入搅拌运输车，运往模拟施工试点。这样不仅可以大幅度缩短轻骨料的预湿时间，还可以极大地减小轻骨料混凝土的坍落度经时损失，改善其工作度保持能力。

LC10轻骨料混凝土泵送模拟生产试验相关性能检测结果见表6。

在中试试验过程中，2配合比生产的轻骨料混凝土泵送成功后，停顿11min后再次进行泵送，泵管发生堵塞现象，说明该配合比的轻骨料混凝土匀质性保持性能较差，不能满足工程应用的要求；5配合比生产的轻骨料混凝土施工性能良好，泵送时顺利，并且在中试过程中停顿14min后，依然能够顺利泵送，说明该配合轻骨料混凝土比能够满足工程应用实际施工的要求。

从模拟生产试验选择的两种配合比分析可得，虽然由生产取样的结果显示，两个配合比各项性能都较好，但是在泵压下，2配合比发生离析现象，无法满足泵送要求。而5配合比中由于用5%自制增粘剂等量取代了5%的水泥，使得轻骨料混凝土的抗离析性能、匀质保持性能较好，满足泵送的要求。这是由于自制增粘剂是一种多孔材料，在新拌混凝土中，自制增粘剂将游离水吸附到孔隙中，使水不容易泌出，因而表现出较好的稳定行为。掺入自制增粘剂后，水泥浆变得较为粘稠，增大了骨料运动的阻力，有效地防止了轻骨料混凝土发生离析现象。

由模拟生产、泵送中试试验结果可得，掺入自制增粘剂的5轻骨料混凝土能够满足泵送施工要求。

4 结论

(1) 使用高引气量的减水剂，不仅使轻骨料混凝土的干表观密度满足小于1200kg/m3的设计要求，而且减小了骨料向上的趋势，提高了轻骨料混凝土的匀质性。

(2) 使用河砂取代部分轻砂，提高了轻骨料混凝土的工作度保持能力。

(3) 采用自制的增粘剂，可以增加混凝土拌和物的粘聚性，提高轻骨料混凝土的匀质性，解决轻骨料容易上浮的问题，其较佳掺量为胶凝材料总量的5%。

(4) 由中试试验可知，利用轻质页岩陶粒和页岩陶砂，通过掺用5%自制增粘剂、在减水剂中复合引气剂、采用部分河砂取代轻砂，生产的干表观密度小于1200kg/m3的、性能良好的LC10级轻骨料混凝土满足泵送施工要求。

摘自《混凝土与水泥制品》公众号

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