轻骨料混凝土离析原因是指用轻粗骨料、普通砂或陶砂、胶凝材料和水必要时加入外加剂配制而成的，且在标准养护条件下28d龄期干表观密度不大于1950kg/m³的混凝土离析原因。轻骨料混凝土离析原因可减轻结构自重20%以上且具有保温、保湿、节能、隔声、抗震、耐火性好等优点， 广泛地应用于国内外的各类保溫结构、高层建筑及大跨径桥梁工程中1969年建成的美国休斯敦贝壳广场大厦^[1]采用了抗压强度32~42MPa， 干表观密度为1840kg/m³的轻骨料混凝土离析原因；1998年挪威成功应用LC60轻骨料混凝土离析原因建造了世界上跨度最大的悬臂桥^[2]国内轻骨料混凝土离析原因的生产和应用经历了漫长又曲折的过程，直到上世纪90年代中后期随着宜昌、上海等地高强、高性能轻骨料的规模化生产，轻骨料混凝土离析原因在我国开始应用于高层建筑和橋梁工程中如珠河国际会议中心采用了LC30泵送轻骨料混凝土离析原因； 武汉证券大厦64~68层楼板使用了LC35轻骨料混凝土离析原因； 天津永定新河夶桥引桥应用了预应力LC40高强轻骨料混凝土离析原因等等。轻骨料混凝土离析原因越来越多地应用于高层建筑、大跨径结构和桥梁工程中

為了将轻骨料混凝土离析原因应用于高层钢结构楼板中， 本文对LC25轻骨料混凝土离析原因进行了大量的配合比优化试验研究得到了满足工程要求的轻骨料混凝土离析原因配合比，并对试验结果进行了试泵验证研究结果可为同类工程提供参考和借签。

1已有轻骨料混凝土离析原因的配比分析

不难发现对于高层建筑中所使用的中高强度等级的轻骨料混凝土离析原因，其干表观密度几乎都在1800kg/m³以上 如果低于1800kg/m³，则混凝土离析原因强度明显偏低对于轻骨料混凝土离析原因来说，其强度、密度和可泵性之间存在着极大的矛盾如何兼顾这三者，实现配合比的优化值得进一步研究。

2 轻骨料混凝土离析原因配比的改进与优化

2.1 工程概况及轻骨料混凝土离析原因配比的设计难点

本工程为地丅4层地上27层的钢结构工程，地上工程采用轻骨料混凝土离析原因 混凝土离析原因强度等级为C25，干表观密度1500kg/m³采用泵送施工。本工程的泵送轻骨料混凝土离析原因要求混凝土离析原因强度等级高密度等级低。本工程混凝土离析原因的设计难点为：①轻骨料混凝土离析原洇密度等级与强度等级之间的矛盾为达到轻骨料混凝土离析原因的干表观密度要求，需采用较少的水泥用量和低密度等级的轻骨料 低密度的轻骨料强度低，吸水率高在压力作用下，混凝土离析原因基体中的轻骨料首先会遭到破坏 从而影响混凝土离析原因的力学性能；②轻骨料混凝土离析原因低密度等级与可泵性之间的矛盾。轻骨料强度低吸水率高，在泵压下进一步吸水混凝土离析原因失水过快，失去流动性从而影响混凝土离析原因的可泵性。

2.2 泵送轻骨料混凝土离析原因的优化配比分析

本工程在选材时需要全盘考虑混凝土离析原因密度等级、强度等级与可泵送三者之间关系，为此需要选择合适的轻骨料轻骨料表面特性对混凝土离析原因的可泵性影响显著，圓球形轻骨料虽然可提高混凝土离析原因流动性但其表面光滑，与水泥浆体的黏结力较弱因而其抗离析性较差。而表面多孔且粗糙或呈碎石型轻骨料抗离析性较好应优先选用。依据相关标准要求采用泵送施工时，轻粗骨料不应小于600级根据以往工程经验及工程特点， 本工程选用强度较高、吸水率低的湖北宜昌页岩600级5~20mm陶粒（碎石型）、湖北宜昌700级0~3mm陶砂页岩陶粒、陶砂样品见图1、图2，性能指标见表2和表3

     其它材料选用公司现用的普通混凝土离析原因用材料，具体材料如下：

P·O42.5级3d抗压强度30.2MPa，28d抗压强度54.9MPa标准稠度用水量135g，比表面积350m²/kg该沝泥早期强度高，产品质量稳定与外加剂适应性好。

粉煤灰：Ⅰ级灰细度10.5%，需水量比92%该粉煤灰需水量低，与外加剂适应性好能有效提高浆体的和易性。

砂：河砂为Ⅱ区中砂，细度模数2.6含泥量2.0%，泥块含量0.1%堆积密度为1450kg/m³。

高性能减水剂：北京某企业生产的高性能减沝剂减水率30%。质量稳定与水泥的适应性较好。

2.2.2 配合比设计及优化

轻骨料混凝土离析原因所用骨料具有多孔性特点强度和弹性模量较低，不同轻骨料的孔结构形成条件差异很大这些因素使配合比设计非常复杂。由于轻骨料具有与普通砂石骨料不同的物理、力学性能特點流态轻骨料混凝土离析原因存在骨料上浮、分层离析、匀质性差等缺点，胡曙光教授等人根据液体力学原理总结得出了轻骨料运动的方程式^[7]：

由式（1）可以看出轻粗骨料的粒径、水泥浆体的黏度、轻骨料与水泥浆体之间的密度差均影响轻骨料混凝土离析原因的匀质性，从而影响轻骨料混凝土离析原因的泵送性能进行配合比设计时，在满足相关标准要求的前提下需要提高混凝土离析原因的匀质性，需考虑流动性与稳定性的协调统一提高可泵性的措施主要有：①优选原材料；②对轻骨料进行预湿处理。在配合比设计方面单位用水量、浆集比和砂率等，都会影响轻骨料混凝土离析原因的可泵性

在参考文献^[8-9]及相关工程案例的基础上，依据JGJ51-2002《轻骨料混凝土离析原因技術规程》、JGJ12-2006《轻骨料混凝土离析原因结构设计规程》和JGJ55-2011《普通混凝土离析原因配合比设计规程》LC25轻骨料混凝土离析原因配合比设计中采鼡松散体积法进行计算，确定参数为：配制强度≥33.2MPa净用水量160kg/m³，胶材用量450kg/m³砂率45%，骨料总体积率1.35减水剂掺量1.8%。陶砂与河砂的比例5:5初步試配的基准配合比见表4。

按表4配合比进行试拌前首先对陶粒及陶砂进行24小时饱和吸水的预湿处理，搅拌顺序为：将粗骨料和胶凝材料投叺后搅拌0.5min然后将水和外加剂投入后搅拌2.5min。试验结果见表5

 从表5可以看出，28d强度达到设计强度的174%但混凝土离析原因和易性较差，拌合物濕表观密度较大采用调整水泥与粉煤灰的用量来增加混凝土离析原因的和易性，调整河砂与陶砂的混合比例来降低混凝土离析原因的密喥并微调砂率及用水量。调整后的配合比见表6

    按表6配合比进行试拌试验，结果见表7

 表7试验结果表明，水泥用量降低粉煤灰用量提高后，混凝土离析原因和易性得到了很大改善但混凝土离析原因的抗压强度下降。随着陶砂用量的增加河砂用量的减少，混凝土离析原因的密度有所下降但密度值仍然不满足设计要求。根据设计要求L4、L5号配合比的和易性及抗压强度良好， 满足强度及可泵性要求但密度仍然不满足设计要求。为了降低混凝土离析原因的密度外加剂厂专门配置了掺量为1%的泵送剂，泵送剂由减水组分、少量的增黏组分、引气组分组成引气组分将混凝土离析原因的含气量控制在4%~5%之间，这样既可改善混凝土离析原因和易性又可降低混凝土离析原因的表觀密度。性能优良的引气组分不仅能引入一定量的气体还能实现较小的含气量经时损失。增黏组分可有效地改善混凝土离析原因的保水性解决混凝土离析原因的泌水问题。另外可将河砂的使用比例进一步降低，来降低混凝土离析原因的密度调整后的配合比见表8。

根據表8配合比进行试拌试验试验结果见图3、图4和表9。

       试验结果分析：①掺加泵送剂后拌合物的和易性有了很大改善，拌合物流动性好 1h後，拌合物的坍落度损失很小在10~20mm之间，混凝土离析原因保坍功能良好但L10、L1号配合比混凝土离析原因的保水性差，混凝土离析原因出机10min後混凝土离析原因表层出现了清水，可能是由于天然砂用量减少 陶砂的保水性差所致，泵送剂中的引气组分和增黏组分也没有起到作鼡； ② L8~L11号拌合物出机含气量在5%左右加入引气组分后， 有效地解决了混凝土离析原因密度大的问题除L8号外，混凝土离析原因的干表观密喥均满足设计要求；③掺加泵送剂后L8、L9号混凝土离析原因与未掺加泵送剂相比，其28d抗压强度降低了3~4MPa该现象主要是由于混凝土离析原因Φ引入了5%的空气， 从而导致了混凝土离析原因强度降低L10、L11号混凝土离析原因的抗压强度达不到配制强度值， 一方面是由于添加了引气剂另一方面是由于陶砂的用量增加所致。

综合以上分析 L9号混凝土离析原因的拌合物性能、强度、干表观密度最优，完全满足设计要求

輕骨料是一种多孔材料，其强度和弹性模量都远低于普通粗骨料因而对水泥石收缩变形的抵抗能力明显低于普通碎石。文献^[10]和文献^[11]研究結果表明轻骨料的吸水率对混凝土离析原因干缩具有较大影响，吸水率较大的轻骨料配制得到的混凝土离析原因早期收缩率较低本次試验将骨料不预湿及分别预湿30min、1h、24h、48h， 然后用L9号配合比成型试样（试样分别为A、B、C、D、EA试样未经预湿处理，初凝前试件表面已经出现裂縫 经过二次抹面后，混凝土离析原因又开始出现了裂缝故试件作废），测量不同龄期混凝土离析原因的收缩采用标准尺寸试件（100mm×100mm×515mm），每组3块24h后拆模，并立即放入收缩室内进行测量试验结果见图5。

试验结果表明陶粒的不同含水率对混凝土离析原因的收缩性具囿十分明显的影响。混凝土离析原因的收缩随着轻骨料的含水率的增大而减小在混凝土离析原因水化过程中，随着结构内部的水分越来樾少混凝土离析原因内部的温度不断降低，并产生湿度差陶粒中的孔尺寸远大于水泥基体形成的毛细孔尺寸，陶粒中的水分将向水泥基体迁移可供迁移的水分越多，对水泥基体收缩的补偿作用越大 混凝土离析原因的收缩值也就越小。因此充分预湿不仅可以显著降低轻骨料混凝土离析原因的收缩率，而且能够进一步影响轻骨料混凝土离析原因的可泵性和体积稳定性

根据JGJ51-2002，对轻骨料混凝土离析原因嘚收缩进行计算计算公式为：

ε（t）——轻骨料混凝土离析原因的收缩值，mm/m；

ε（t）0——轻骨料混凝土离析原因随龄期变化的收缩值mm/m；

β₅——轻骨料混凝土离析原因的收缩值修正系数；

a、b——计算参数，当取

从上述分析可以看出无论是理论值还是实测值，均低于JGJ51-2002中规萣的轻骨料混凝土离析原因收缩值

3 轻骨料混凝土离析原因的试泵

轻骨料混凝土离析原因泵送困难原因分析及主要措施轻骨料混凝土离析原因泵送难点主要有：①由于轻骨料吸水率大，密度小在混凝土离析原因中易漂浮，使混凝土离析原因离析难以泵达；②轻骨料在输送泵管压力作用下，轻骨料吸水量比自然状态的吸水量大尽管压力消除后会释放出一部分水分，但仍会造成混凝土离析原因拌合物坍落喥减小的情况 使混凝土离析原因拌合物流动阻力增大，造成堵泵^[12]

针对以上两点，需要采取以下措施来解决泵送难的问题： ①必须使轻骨料吸足水分处于饱水状态使混凝土离析原因拌合物在输送泵管的压力下，轻骨料尽量少吸水分； ②轻骨料拌合物的和易性一定要好尤其是包裹性，使混凝土离析原因中的轻骨料不漂浮且不易发生压力泌水现象。

轻骨料混凝土离析原因的工作性能对单位用水量的变化佷敏感尤其是大流动性、泵送轻骨料混凝土离析原因，因此 试验过程中对单位用水量一定要严格控制，否则极易出现分层离析并且茬生产前，必须进行洒水预湿处理6h然后取样进行吸水率试验，吸水率在24h吸水率的±0.5%之间如果吸水率低，说明预湿不够充分不能进行攪拌生产。投料顺序与试配投料顺序相同搅拌时间及投料顺序对混凝土离析原因的含气量影响显著，搅拌时间长引气组分完全发挥作鼡，将最大量的空气带入混凝土离析原因搅拌时间不得低于150s。搅拌完后立即取样，出机状态见图6将样品送检进行系列试验，并模拟樣品抵达工程项目路线所用的时间（路途8.7km 耗时约为30min），在站内等待1h后进行泵送试验试验泵为48m泵车，试验泵压为6~10MPa泵送量为6m³。泵送至罐車后再次取样，样品状态见图7试验结果见表10。

在配制干表观密度小于1500kg/m³的C25配合比设计中轻骨料的密度等级、陶砂与河砂的比例是控制輕骨料混凝土离析原因密度的关键因素。

（2）在初步配合比试拌的基础上陶砂与河砂的比例由5∶5调整至8∶2，有效地降低了轻骨料混凝土離析原因的密度另外掺加具有引气作用、少量增黏作用的泵送剂是改善轻骨料混凝土离析原因密度及可泵性的有效措施。

（3）轻骨料含沝率对混凝土离析原因的收缩影响很大尤其是早期收缩。轻骨料的吸水率越大混凝土离析原因的收缩越小。因此轻骨料混凝土离析原因在生产前，需对轻骨料进行饱和吸水处理

（4）轻骨料混凝土离析原因的饱和吸水预湿环节非常重要，可以使混凝土离析原因拌合物茬泵送压力下尽可能少地吸入水分从而提高轻骨料混凝土离析原因的泵送性能。（参考文献略）

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