陶粒钢纤维混凝土流动性的试验研究

　　（1.哈尔滨建筑大学材料科学与工程系，黑龙江哈尔滨150006；2.鸡西市建筑有限责任公司预制构件厂，黑龙江将其制成陶粒钢纤维混凝土。该试验研究了钢纤维掺量在0 ~2（体积百分比）变化条件下的陶粒钢纤维混凝土的流动性，探讨了水泥浆数量、水泥浆稠度、骨料大粒径、砂率及钢纤维掺量对陶粒钢纤维混凝土的影响。实验结果对陶粒钢纤维混凝土的发展及应用具有指导作用。

　　0前言近年来，随着我国建筑业的迅速发展，高层、超高层及建筑节能建筑逐年增多，对作为主要建材的混凝土提出了更高的要求，即向轻质、高强、多功能性方向发展。而轻骨料混凝土具有轻质、高强、保温隔热、防火、抗震、耐久等优点，具有明显的发展优势。目前，应用较多的为陶粒混凝土。

　　据统计，全国1996年陶粒产量已达28万m3（是70年代平均年产量的5倍），预计到2000年，全国陶粒产量将达500万m3，陶粒制品产量超过600万m3.其中用陶粒制作结构构件会带来显著的经济效益，与普通混凝土相比，减轻自重10，减少钢筋25 ~50，降低结构造价3.当完全用陶粒混凝土建造高楼时，可降低建筑物自重30 ~40，减少劳动强度20，减少材料运输30~40，降低工程造价10⑴。由此可见，采用陶粒混凝土作为结构用混凝土是建材发展方向之一，在未来建筑中所占比例会越来越大。

　　但结构用陶粒混凝土仍属脆性材料，其抗压强度越高，脆性也越大，改善其韧性是发展结构用陶粒混凝土的技术关键。众所周知，普通混凝土中掺人低于2的钢纤维（体积）制成普通钢纤维混凝土后，其性能较普通混凝土优越得多，尤其是禚性得到明显提高，这种混凝土曾吸引许多学者进行了广泛的研究工作，并在很多工程得到成功的应用m，在我国已有设计和施工规范，但其仍存在自重大的缺点，鉴于此，我们尝试在轻骨料陶粒混凝土中掺人钢纤维制成一种新型复合材料。经研究发现该混凝土既具有轻骨料混凝土轻质高强的特点，又具有纤维混凝土钿性好的特点，是一种性能优异的混凝土复合材料。为加快其在实际工程中的推广应用，我们对陶粒钢纤维混凝土的施工性质（流动性）进行了研究，研究结果将对陶粒钢纤维混凝土的配合比设计及施工提供一定的理论根据，对陶粒钢纤维混凝土的发展及应用具有指导作用。

　　1实验条件1原材料性质水泥：牡丹江水泥厂产425R普通水泥。

　　轻骨料：采用黑龙江省穆棱县八面通页岩陶粒厂的陶粒和陶砂。陶粒的堆积密度为570kg/m3，颗粒体积密度为9501/1113，111吸水率为10.2，筒压强度为2.813；陶砂的堆积密度为6911/1113，颗粒体积密度为1320kg/m3.钢纤维：庆安熔抽碳素钢纤维，规格为0.1 1.2试验方法将粗、细骨料、水泥、水、外加剂等几种材料共混搅拌均匀后，加人钢纤维再搅拌至均匀。陶粒钢纤维混凝土拌合物的流动性采用维勃时间衡量，测定方法按GB80 -85普通混凝土拌合物性能试验方法的规定进行。

　　2试验结果与分析2.1水泥浆稠度和水泥浆数量的影响水泥浆稠度用WVC表示，水泥浆数量用水泥用量表示（取/C保持不变）。经试验W/C和水泥用量对钢纤维掺量一定时的混凝土拌合物流动性影响见。

　　试验结果表明，w/C和水泥用量对流动性的影响比较显著。随着见/C的减小，混凝土拌合物的VB值增大，流动性减小，这是由于TF/C越小，水泥浆稠度越大，使混凝土流动性显著降g低，并使粘聚性也因混凝土拌合物发涩而变差，i且在一定施工条件下难以成型或不能保证成型质量。随着水泥用量的增加，水泥浆数量越多，包裹在骨料、钢纤维表面的水泥浆层越厚，其润滑作用也越强，因而使混凝土的流动性增加，但水泥用量过多，将会产生流浆、泌水、分层现象，图从而使混凝土的强度和耐久性大大降低。在本试验条件下，< 53时，钢纤维与水泥浆之间易产生分层、离析现象；即> 25s时，试件成型较困难。因此，对钢纤维陶粒混凝土WVC和水泥用量的选用要适宜，WVC要以满足强度和耐久性为前提，水泥用量应以流动性为准。

　　2.2砂率的影响=2.0时，砂率变化对陶粒钢纤维混凝土的影响见。

　　从图中可见，虽然钢纤维掺量不同，但混凝土拌合物流动性随砂率变化而变化的规律十分相似，即随着砂率的增加，流动性逐渐增加，但当到达某一值后，再继续增大砂率，混凝土拌合物的流动性开始逐渐减小。也就是说，对应于每一纤维掺量，都存在一个佳砂率。而且随着钢纤维掺量的增加，佳砂率也逐渐增大。因此在进行钢纤维陶粒混凝土配合比设计时，砂率的选择要依钢纤维掺量的不同做适当的调整。

　　2.3骨料大粒径的影响40，衿=1.5，改变骨料的大粒径，测试混凝土拌合物的流动性变化。结果发现，随着大粒径的增大，混凝土的流动性有所增加，但变化幅度不十分明显。但是在施工时，在满足结构构件尺寸限制条件下，尽可能选用大粒径较大的骨料，一方面可使流动性有所提高，另一方面也可节省水泥用量。

　　2.4钢纤维掺量的影响许多研究结果表明，钢纤维掺量越大，对混凝土性能的改善越显著，尤其是韧性。但同时，钢纤维掺量对混凝土硬化前的性质的影响也十分明显，实验结果见。

　　0，混凝土拌合物的ra值由6s增至25s，流动性明显降低。这主要是由于：1.钢纤维的长径比大，自身流动性差；2.钢纤维的比表面积较大，掺量稍有增加时，总表面积却增加许多，使包裹骨料和钢纤维的水泥浆层减薄，润滑作用减弱；3.钢纤维掺量增加，钢纤维间的相互作用增强，易产生交叉搭接现象。以上这几方面原因致使混凝土拌合物的流动性显著降低。因此钢纤维掺量是影响陶粒钢纤维混凝土拌合物流动性的主要因素之一，要获得一定的流动性，必须控制钢纤维的掺量，或者要增加钢纤维掺量，须采取其它配制技术，如加人高效减水剂和细矿物质粉料。

　　3结论随着水泥浆稠度的减小和水泥浆数量的增加，陶粒钢纤维混凝土的流动性显著提高，但稠度过小或水泥浆数量过多，混凝土拌合物易产生陶粒上浮，钢纤维下沉的分层离析现象。

　　不同钢纤维掺量的陶粒混凝土都有其适宜的佳砂率值，且随着钢纤维掺量的增加，佳砂率值也随之增加。

　　随着骨料大粒径的增大，陶粒钢纤维混凝土拌合物的流动性有所提高。

　　钢纤维掺量对陶粒钢纤维混凝土的流动性影响十分明显，随钢纤维掺量的增加，混凝土拌合物的流动性明显降低。