摘要：煤矸石陶粒是将符合烧胀要求的煤矸石经过破碎、预热、烧胀、冷却、分级等工艺生产出来的，是人造轻骨料中的一种，堆积密度不大于1200 kg/m3。装配式住宅由于具备节能、节时、节地、节材、节水，建筑垃圾减少90%，施工模板减少85%，人工节省20%-30%，且施工现场基本无粉尘、无噪声等诸多功能特点和环保优势，在节能环保建筑的推广应用中得到越来越广泛的应用。轻骨料混凝土不仅能保证强度，同时能大大减轻构件质量，极大减少了吊装和运输的成本，然而，为了进一步推广轻骨料混凝土在装配式住宅中的应用，需要将其做得更轻。目前，对于高强轻骨料混凝土的研究比较多，而对于轻骨料混凝土的轻质性关注的比较少，有学者用高性能陶粒配制轻骨料混凝土，28d抗压强度达到35.5MPa，因此在本文之中，主要是针对了煤矸石陶粒混凝土的轻质化及保温性能研究进行分析，在这个基础上提出下文中的内容。
关键词：煤矸石陶粒；混凝土；轻质化；保温性能；分析
引言：
干密度为1380 kg/m3；也有研究者探讨了1000-1400级轻骨料混凝土密度和强度的关系，但线性关系并不理想。在满足混凝土强度的前提下，轻骨料混凝土究竟能做到多轻，轻质化的极限又是怎样的，目前还没有进行深入的研究，轻骨料混凝土更优良的性能有待挖掘。因此，本研究利用废弃煤矸石烧制而成的环保型煤矸石陶粒和陶砂作为骨料对轻骨料混凝土进行轻质化的研究探讨，通过粉煤灰掺量和体积砂率等因素，研究其抗压强度和干表观密度的变化关系以及它们之间的具体关系，探讨不同强度等级下的最小干密度，为轻骨料混凝土在预制装配式住宅中的广泛应用提供理论基础和数据支撑
1.原材料及其相关参数
1.1陶粒
试验中根据成分、堆积密度、筒压强度等因素，选用3种不同产地的陶粒，陶粒1为粉煤灰陶粒，产自河南且粒径在3-5 mm之间；陶粒2为粉煤灰陶粒，产自山西且粒径在5-20 mm；陶粒3为页岩陶粒，产自河北且粒径在5-30 mm之间。
1.2自燃煤矸石人工砂
将自燃煤矸石破碎、筛分得到自燃煤矸石人工砂，颗粒级配良好。
1.3水泥
试验所用的水泥采用太原狮头水泥厂生产的“狮头”牌P•O42.5级水泥，其各项性能指标均符合国家标准。
1.4珍珠岩
珍珠岩采用产自河北，堆积密度为89.38 kg/m3，2h吸水率为200%的膨胀珍珠岩，其中主要化学成分：SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、K2O、Na2O、MgO、H2O。
1.5粉煤灰
试验所用的粉煤灰选用山西太原II级粉煤灰，堆积密度为646.39 kg/m3。
2.实验结果及讨论
2.1粉煤灰掺量对煤矸石陶粒混凝土性能的影响
不同粉煤灰掺量下煤矸石陶粒混凝土的7d、28d抗压强度和干表观密度。在净水胶比为0.30和0.36时，煤矸石陶粒混凝土的抗压强度均随粉煤灰掺量的逐渐增加先提高后降低，粉煤灰掺量为20%时抗压强度最高。煤矸石陶粒混凝土的7d抗压强度均达到了28d抗压强度的80%以上，前期强度发展很快，说明普通混凝土强度随龄期增长的规律不适用于轻骨料混凝土。煤矸石陶粒混凝土前期强度增长较快，其原因主要是由陶粒的多孔特性所决定的，经过预湿的煤矸石陶粒在水泥浆中具有明显的吸水和返水特性，当水泥水化逐渐消耗水分，水泥浆中的相对湿度小于陶粒中相对湿度时，陶粒中的水会逐渐释放出来，起到内养护作用，供水泥继续水化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外，煤矸石陶粒混凝土干表观密度随粉煤灰掺量的增加先增大后减小，和抗压强度的变化规律一致，干表观密度和抗压强度有一定的内在关系，相关的研究也表明，轻骨料混凝土的强度和干密度之间存在良好的正相关关系。
2.2体积砂率对煤矸石陶粒混凝土性能的影响
本研究使用的煤矸石陶粒为500级，筒压强度为3.2MPa，混凝土配合比中体积砂率为0.35-1.00，净水胶比为0.3，混凝土配制过程中没有出现离析和泌水的情况，成型后进行7d、28 d抗压强度以及28 d干表观密度的测试，从LS8到LS1，随着体积砂率的不断减小，煤矸石陶粒混凝土的28d干表观密度和抗压强度逐渐降低，当体积砂率大于0.48时，干表观密度和抗压强度减小的趋势较缓；当体积砂率小于0.48时，干密度和抗压强度减小幅度增大。煤矸石陶粒混凝土干密度和抗压强度随体积砂率减小而减小，主要是由于混凝土中的陶砂强度比500级陶粒的强度高、密度比陶粒的大，体积砂率小，混凝土中的陶粒砂所占体积就小，从而干密度和抗压强度逐渐减小。可见，提高体积砂率可以提高混凝土强度，但轻骨料混凝土的密度也随之增大。同时也可以看到，不同砂率下煤矸石陶粒混凝土的7d和28d抗压强度相近，前期强度发展较快。
2.3 LC10-LC20煤矸石陶粒混凝土的轻质化结果
为满足LC10-LC20强度等级下的28d抗压强度随28d干表观密度的变化规律。LC10-LC20强度等级下的28d抗压强度和干表观密度表现出良好的线性关系，通过线性拟合得到关系，强度等级为LC10-LC20的煤矸石陶粒混凝土进行最小干表观密度的结果评价可知：一是符合LC10级煤矸石陶粒混凝土最轻的是编号为WF0的配合比，其28d抗压强度为18.7MPa，干表观密度为1145kg/m3，密度等级达到1100级；二是符合LC15级煤矸石陶粒混凝土最轻的是编号为LS3的配合比，其28d抗压强度为22.1MPa，干表观密度为1220kg/m3，密度等级达到1200级；三是符合LC20级煤矸石陶粒混凝土最轻的是编号为LS7的配合比，其28 d抗压强度为28.6MPa，干表观密度为1297kg/m3，密度等级达到1300级。
2.4 LC10-LC20煤矸石陶粒混凝土的导热系数
得到LC10-LC20煤矸石陶粒混凝土的最小干密度后，对其导热系数进行测试，本研究处于最小干密度的LC10-LC20强度等级下煤矸石陶粒混凝土的导热系数分别为0.1941、0.2050和0.2341W/（m•K），与JGJ 51—2002要求的导热系数相比，分别降低了37.39%、43.06%和44.26%，该区段的结构保温混凝土的保温性能得到了较大的提升，这将促进结构保温一体化混凝土的发展和应用。
总结：
通过上述分析可以得出，通过调节粉煤灰掺量和体积砂率可以较好地控制轻骨料混凝土的干表观密度和强度，煤矸石陶粒混凝土强度等级为LC10级的最小干表观密度为1145 kg/m3，密度等级达到1100级；强度等级为LC15级的最小干表观密度为1220 kg/m3，
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论文作者:张人林
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/2/26
标签：陶粒论文; 煤矸石论文; 混凝土论文; 密度论文; 抗压强度论文; 表观论文; 骨料论文; 《基层建设》2018年第35期论文;