班生富
新疆建筑材料检测有限公司 830000
摘要：陶粒混凝土作为一种轻质混凝土，内部孔隙率较大，隔热保温性能好，用在建筑外墙、屋顶可起到很好的保温隔热、节约能源的作用。虽然陶粒混凝土在应用中还存在问题，但陶粒混凝土以其独特的优点，在高层建筑及桥梁工程等领域中发挥着特殊的作用。
关键词：碳纤维；混凝土；导电性能
1试验材料与方法
1.1试验材料
试验采用阜康天山水泥股份有限公司生产的普通硅酸盐水泥（P.O42.5），表观密度3100kg／m3。粗集料采用宜昌宝珠陶粒开发有限责任公司生产的800级陶粒混凝土（其中圆球形陶粒的表观密度1400kg／m3，1h吸水率5.5%；碎石形陶粒的表观密度1400kg／m3，1h吸水率9.8%），并采用普通卵石（表观密度2700kg／m3）作对比试验。细集料采用阜康市中沐砂料厂，细度模数2.6，表观密度2600kg／m3。掺合料使用Ⅱ级粉煤灰及新疆华电有限公司生产的硅灰。外加剂使用乌鲁木齐奥鑫砼友建材有限公司生产的HL—800聚羧酸高效减水剂（掺量1%—2%，减水率25%—35%）。
1.2试验方法
陶粒混凝土表面多孔，为防止轻骨料吸收新拌混凝土的水分，采用对轻骨料预湿处理的成型方法，即先将陶粒预湿处理，再去掉骨料表面明水，加砂、水泥、掺合料干拌1min，最后加入外加剂和净用水量继续拌合2min成型。试件尺寸为150mm×150mm×150mm。为了解骨料种类、粉煤灰掺量、硅灰掺量对混凝土的抗压强度、表观密度、比强度的影响，按松散体积法计算配合比。粉煤灰取代水泥量按等量取代法计算，硅灰则按减量取代法（即1份硅灰取代3份水泥）计算。
共进行7组实验，其中A—0为圆球型陶粒混凝土，B—0为碎石型陶粒混凝土，B—01、B—02、B—03为掺粉煤灰碎石型陶粒混凝土（掺量分别为10%、15%、20%），B—11、B—12为掺硅灰碎石型陶粒混凝土（掺量分别为5%、10%）。
2试验结果及讨论
2.1骨料种类对陶粒混凝土的性能影响
不同种类骨料配制的轻骨料混凝土性能测试结果。使用碎石型陶粒为骨料配制的陶粒混凝土与使用圆球型陶粒为骨料配制的陶粒混凝土相比，其表观密度略高，7d后强度提高38%，28d后强度提高30%，比强度由0.015提高至0.020，而同强度等级的普通混凝土比强度约为0.012）。因此，陶粒混凝土较之普通混凝土在轻质高强性能上均有改善。
由于陶粒表面多孔，陶粒经预湿处理后加入水泥干拌，其孔隙内将会吸附部分水泥形成低水灰比的水泥浆，硬化后与包裹在骨料外表面的水泥石形成坚硬整体，使硬化后的水泥石不仅紧密包裹在骨料的外部，还通过骨料的孔隙嵌入陶粒内部形成 “嵌锁结构”，既使陶粒结构变得更为致密从而增强了骨料自身的强度，同时也大幅度提高了骨料与水泥石的界面粘结强度。此外，陶粒强度较之普通混凝土所用粗骨料强度低，而陶粒与水泥石界面粘结力高，观察陶粒混凝土破坏特征，发现陶粒混凝土试件受压破坏时多产生纵向贯穿性裂缝，陶粒破坏断面清晰，很多裂缝贯穿陶粒和水泥石，碎石型陶粒混凝土较少出现陶粒从水泥石中脱落的现象，而圆球型陶粒混凝土则有少部分完整圆球从水泥石中脱出的现象。普通混凝土破坏时以界面破坏为主要形式，骨料较少发生破坏。由此可见，陶粒与水泥石由于嵌锁效应的影响［2］，能更好地形成坚固整体，在受压破坏时，两者协同作战，共同承受外加荷载，大幅度提升强度。而陶粒的表观密度远远低于普通混凝土所用集料，因而在获得与普通混凝土相同强度时可以大幅度提高其比强度。圆球型陶粒表面光滑呈较规则圆球状，碎石型陶粒表面粗糙多棱，因而碎石型陶粒与水泥石的界面粘结更强，破坏时不出现陶粒从水泥石中脱落的现象，因而用碎石型陶粒配制的陶粒混凝土比圆球型陶粒配制的陶粒混凝土强度更高，比强度也更大。
2.2粉煤灰对陶粒混凝土的性能影响
不同粉煤灰掺量配制的轻骨料混凝土性能测试结果。掺粉煤灰的陶粒混凝土表观密度略高，随着粉煤灰掺量的增大，陶粒混凝土的强度和比强度逐渐下降，在掺量超过15%后，强度下降明显。
粉煤灰的主要矿物组成是玻璃体，这些球形玻璃体表面光滑、粒度细、质地致密、内比表面积小、对水的吸附力小，因此，粉煤灰的加入使混凝土制备需水量减小，降低了混凝土早期干燥收缩，使混凝土密实性得到很大提高；粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在水泥颗粒之中，不仅能填充水泥颗粒间的空隙，而且能改善胶凝材料的颗粒级配，并增加水泥胶体的密实度。因此，掺粉煤灰的陶粒混凝土表观密度略高于未掺粉煤灰的陶粒混凝土 。粉煤灰中主要含活性SiO2、Al2O3、Fe2O3，在水泥熟料水化生成的Ca（OH）2作用下激发活性发生水化反应。采用等量取代法掺入粉煤灰，随着粉煤灰掺量的增大，水泥用量减少，起激发作用的Ca（OH）2量减少，此外在初期粉煤灰中活性玻璃微珠吸附一层水膜，粉煤灰活性难以很快激发。因此，随着粉煤灰的掺量增大陶粒混凝土的7d和28d强度及比强度逐渐下降 。
2.3硅灰对陶粒混凝土的性能影响
掺入硅灰后，陶粒混凝土的强度和比强度均得到大幅度提高，尤其是在硅灰掺量由0%增长至5%时，其28d强度提高了43%，比强度提高了40%；硅灰掺量由5%增长到10%，强度和比强度仅有微小增幅，变化平缓。
3陶粒混凝土应用研究中的问题
目前国内外对陶粒混凝土的研究内容大部分在于其耐久性和力学性能等方面，在工作性能上，对陶粒混凝土的研究还不深入，基本仍处在表面的认识阶段。这方面存在的很多问题还没得到很好的解决。工作性能上的不足，使得陶粒混凝土很难来满足现代化施工对建筑材料工作性能越来越高的要求，这不利于其在高层建筑和大跨度结构等工程中的应用与发展。主要表现在：一方面，干燥陶粒，空隙率大，吸水能力强，这在一定程度上加快了混凝土拌合物坍落度的损失。随着陶粒吸水率的变大，坍落度损失也跟着变快。另一方面，由于陶粒与水泥砂浆的密度相差较大，使得两者之间在拌合、运输、泵送的过程中易产生离析分层等不良现象。这是高性能陶粒混凝土在实际工程应用中的技术难点，也是在推广高性能陶粒混凝土的过程中重点急需解决的难点问题。国内外在这方面的研究只对工作性能的大致规律有较多的认识，但还未得到很好的切实可行的解决方法。虽然在对泵送陶粒混凝土技术的研究过程中，美国等发达国家获得了一定进步，但是从根本上来说，在泵送施工中的重难点问题如分层离析、易造成泵管堵塞，还没有得到妥善的处理与解决。国内一些工程施工中对这个问题更多的是采用一些经验性的做法，虽然也有一定成效，但还难以形成一套基于试验的完整理论依据的解决方法。要使陶粒混凝土能真正在高层、超高层建筑中得到推广使用，这方面的问题还须进一步的研究。
由于陶粒较轻所导致的陶粒上浮现象，也是在对陶粒混凝土研究过程中的急需解决的另一个重难点问题。欧洲国家针对这一问题通常的做法是在陶粒混凝土拌合的过程中加入减水剂和稳定剂，以此来增加泵送过程中的运输距离，并获得了相应的实践经验。国内有学者经研究总结出一些改进的技术措施，如根据水灰比添加粉煤灰等掺合料、控制混凝土坍落度、根据混凝土粘聚度控制混凝土振捣时间。但目前还缺少对陶粒混凝土工作性能进行全面评定的科学有效的方法。
结语
（1）无论是碎石型陶粒混凝土还是卵石型陶粒混凝土其比强度均远高于普通混凝土，碎石型陶粒混凝土较同配比的卵石型陶粒混凝土的比强度要高。
（2）随着粉煤灰掺量的增加，陶粒混凝土的比强度逐渐降低，在粉煤灰掺量超过15%后，比强度下降较快。故粉煤灰掺量不宜超过15%。
（3）掺入硅灰后，陶粒混凝土的强度和比强度均得到大幅度提高。
参考文献
[1]蒋文婷。高温后陶粒混凝土性能试验研究[J].工业建筑，2014,（2）：103-107.
[2]杨伟军。页岩陶粒混凝土剪力墙抗震性能试验研究[J].建筑结构学报，2012（7）：164-172.