实践技术：膨胀珍珠岩配制轻骨料泵送混凝土的技术应用
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本文选自《商品混凝土》杂志2024年第6期
膨胀珍珠岩配制轻骨料泵送混凝土的技术应用
路彬，王燕峰，张永强，孙志强
［摘要］本文详细探讨了利用膨胀珍珠岩配置轻骨料混凝土的研发过程、材料选择、配合比设计、性能表现以及实际应用效果。通过实际工程案例的验证，证明了 LC3.5 轻骨料泵送混凝土在实际施工中的可行性和有效性，为建筑行业的可持续发展贡献了新的解决方案。
［关键词］轻骨料混凝土；容重；可泵送性；隔热保温；耐火性
绪论
1.1研究背景及现状
随着全球对节能减排和绿色建筑理念的日益重视，建筑行业也在不断寻求更加环保、高效、经济的建筑材料。轻骨料混凝土作为一种能够有效降低建筑自重、提高保温隔热性能的新型材料，逐渐成为了建筑领域的研究热点。膨胀珍珠岩作为轻骨料的重要组成部分，其独特的物理和化学性质使其在配制轻骨料混凝土中发挥着关键作用。
轻骨料混凝土内部含有丰富的气泡，属于多孔混凝土范畴。这类混凝土不仅能够显著降低建筑自重，还能有效提升建筑物的保温隔热性能，从而降低建筑能耗。本文将从轻骨料混凝土的发展历程、原材料选择、配合比设计、性能研究以及实际应用等方面进行全面阐述。
1.2 轻骨料混凝土的发展历程
20世纪50年代以来，我国就开始了对轻骨料混凝土的研发和应用。早期主要将泡沫剂掺入水泥粉煤灰料浆中制备泡沫混凝土保温材料和砌块，这些材料被广泛用作屋面保温和墙体隔热。随着技术的不断进步，加气混凝土、陶粒加气混凝土等新型轻骨料混凝土相继问世，进一步丰富了轻骨料混凝土的种类和应用领域。
进入21世纪后，随着环保意识的增强和建筑技术的提升，轻骨料混凝土的研究与应用也迈上了新的台阶。膨胀珍珠岩作为一种性能优异的轻骨料，逐渐在轻骨料混凝土中得到了广泛应用。
膨胀珍珠岩是珍珠岩矿石经破碎、筛分、预热，再在高温中悬浮瞬间焙烧而成的一种具有封闭气孔、轻质粒状材料。它容重轻、保温性好，且具有一定强度，是较好的轻骨料之一。国内外膨胀珍珠岩主要被用作建筑保温和建筑灰浆的骨料。近年来亦开始用这种轻骨料配制成混凝土以用于承重结构。这样可降低钢筋混凝土结构重量的30%35%，增大装配构件的尺寸，改善房屋保温效果，降低造价。我国辽宁、河北、浙江等地拥有蕴藏量大的珍珠岩矿。由于珍珠岩的资源丰富、生产简易、性能优越，故建筑工程中推广和应用珍珠岩混凝土具有一定优势。
本文所研究的容重800 kg/mLC3.5轻骨料泵送混凝土正是在这一背景下应运而生的新型轻骨料混凝土。
原材料的选择和特性
膨胀珍珠岩轻骨料混凝土主要由胶结料（水泥）、掺合料（粉煤灰）、粗骨料（陶粒）、细骨料（膨胀珍珠岩砂）、外加剂、引气剂和水所组成。合理的原材料选择是保证混凝土性能的关键。
2.1水泥的选择
水泥是混凝土的主要胶凝材料，其性能直接影响混凝土的强度和耐久性。选用乌海赛马水泥股份有限公司生产的普通硅酸盐水泥。该水泥具有早期强度高、标准稠度用水量低、适应性好等特点，能够满足轻骨料混凝土对胶凝材料的要求。具体性能指标如表所示。
2.2粗骨料
粗骨料在混凝土中起到骨架作用，对混凝土的强度、施工性能及体积稳定性有着重要影响。选用堆积密度低、吸水率低、筒压强度高的页岩陶粒作为粗骨料。这种骨料不仅能够有效降低混凝土的自重，还能提高混凝土的保温隔热性能。具体性能指标如表所示。
2.3 细骨料
细骨料主要用于填充粗骨料与水泥浆之间的空隙，对混凝土的密实度和施工性能有着重要影响。选用膨胀珍珠岩作为细骨料。具体性能指标如表所示。
2.4粉煤灰
粉煤灰作为混凝土中的一种重要掺合料，不仅能够有效降低水泥用量和容重，还能改善混凝土的耐久性和抗渗性能。选用级粉煤灰作为掺合料。具体性能指标如表所示。
2.5外加剂
为了改善混凝土的泵送性能和工作性，在800kg/mLC3.5轻骨料泵送混凝土中加入了聚羧酸高性能减水剂和引气剂。这些外加剂能够有效降低混凝土的水灰比和容重、提高混凝土的流动性和可泵性。供应商为江苏苏博特新材料股份有限公司。
轻骨料混凝土配比的设计及影响
膨胀珍珠岩混凝土的配比设计是一个复杂的过程，需要考虑多种因素的影响。本文基于珍珠岩松散容重和空隙率进行计算，采用绝对体积法确定了各原材料的用量。
3.1水胶比和水泥用量的影响
水胶比是决定混凝土强度的主要因素之一。通过试验发现，在水胶比适中的情况下（0.450.85范围内），随着水胶比的增加，混凝土的强度会有所降低；反之，则强度提高。同时，水泥用量的增加也会提高混凝土的强度。这是因为增加水泥用量能够降低水胶比、提高砂浆强度并加强混凝土的骨架作用。
3.2珍珠岩骨料容重的影响
膨胀珍珠岩的堆积密度对混凝土的容重有着显著影响。试验表明，堆积密度较低的膨胀珍珠岩所配制的混凝土容重相对较低；而堆积密度较高的膨胀珍珠岩所配制的混凝土容重相对较高。因此，在配比设计中需要根据具体要求进行合理选择。
3.3配合比设计优化
3.3.1水胶比
经前期试验数据分析，确定水胶比W/B，本文设计选取水胶比为0.8
胶凝材料密度
= 1/[] =330(kg/m
其中
——混凝土中的水泥、粉煤灰占比
——水泥、粉煤灰的表观密度，kg/m
3.3.2骨料体系密度等于轻骨料表观密度
= 280kg/m³
3.3.3设计容重下胶凝材料用量计算
设计容重为800950kg/m，设为800kg/m
水单方用量
= M[(W/B)/(1+W/B)] = 280(kg/m
其中
——混凝土设计容重kg/m
——胶凝材料密度，kg/m
3.3.4胶材单方用量
= M[1/(1+W/B)] = 370(kg/m
水泥单方用量 = m= 320(kg/m
粉煤灰单方用量 = m= 50(kg/m
减水剂单方用量，设计掺量2.7%则：
= m= 10(kg/m
3.3.5骨料用量计算
轻骨料单方用量：= m - m = 230(kg/m
通过多次试验和调整，最终确定了容重800kg/mLC3.5轻骨料泵送混凝土的基准配合比，见表5。该配合比在保证混凝土轻质特性的同时，还具有良好的工作性能和隔热保温性能。
性能研究
为了验证容重800kg/mLC3.5轻骨料泵送混凝土的性能表现，进行了多项力学性能和物理性能测试。结果表明，该混凝土在强度、隔热保温性能以及泵送性能等方面均表现出色。
4.1力学性能
通过抗压强度、抗拉强度等力学性能测试发现，容重800kg/mLC3.5轻骨料泵送混凝土的力学性能能够满足设计要求。其中抗压强度达到了设计要求的标准值以上。
4.2隔热保温性能
容重800kg/mLC3.5轻骨料泵送混凝土由于采用了膨胀珍珠岩等轻质骨料，因此具有优异的隔热保温性能。试验表明该混凝土的导热系数远低于传统混凝土材料，能够显著降低建筑物的能耗并提高室内舒适度。
4.3 泵送性能
在泵送施工过程中容重800kg/mLC3.5轻骨料泵送混凝土表现出良好的流动性和可泵性，泵送时未出现堵管现象，确保了施工的连续性和高效性。这主要得益于混凝土中加入了适量的外加剂，且胶凝材料、骨料合理级配，优化了混凝土的工作性能。
应用实例与效果分析
5.1国内西北某公司的工程应用
国内西北某公司在某工程项目中成功应用了LC3.5轻骨料泵送混凝土。该项目主要需求为降低建筑自重、提高保温隔热性能以及满足泵送施工要求。通过采用陶粒与珍珠岩的配合比设计成功制备出容重为800kg/m的轻骨料泵送混凝土并在实际施工中展现出优异的性能。
泵送效果：在泵送施工过程中LC3.5轻骨料泵送混凝土表现出良好的流动性和可泵性，未出现堵管现象，确保了施工的连续性和高效性。
容重与隔热效果：实测容重完全符合设计要求，同时其隔热性能显著优于传统混凝土，有效降低了建筑能耗，提高了室内舒适度。
力学性能：通过现场取样测试LC3.5轻骨料泵送混凝土的抗压强度、抗拉强度等力学性能，均满足设计要求，确保了结构的安全性。
5.2效果分析
节能环保：LC3.5轻骨料泵送混凝土采用轻质骨料和环保材料，降低了生产过程中的能耗和排放，符合可持续发展理念。其优异的隔热性能也有助于减少建筑能耗，提高能源利用效率。
施工效率：采用泵送的施工方式提高了施工效率，缩短了工期，减少了人力成本。同时混凝土良好的流动性和可泵性，确保了施工过程的顺畅进行，降低了施工难度和风险。
结构性能：通过优化配合比设计和严格的质量控制，LC3.5轻骨料泵送混凝土在保持轻质特性的同时确保了良好的力学性能和耐久性，满足了结构安全性的要求。
经济效益：从长期来看，使用容重800kg/mLC3.5轻骨料泵送混凝土，能够降低建筑的总成本，包括材料成本、运输成本、施工成本以及后期的维护成本。同时其节能环保的特点也有助于提升建筑的市场竞争力和品牌价值。
发展趋势
随着科技的不断进步和建筑行业的不断发展，LC3.5轻骨料泵送混凝土的研究与应用将呈现以下发展趋势：
（1）绿色化：采用更加环保的原材料和生产工艺，降低混凝土生产过程中的能耗和排放。
（2）高性能化：通过优化配合比设计和采用新型外加剂、掺合料等手段，提高混凝土的力学性能和耐久性能。
（3）智能化：利用智能化技术实现混凝土生产、运输和施工的自动化和智能化控制，提高施工效率和质量。
结论与展望
通过初步试验和应用实践可以看出，容重800kg/mLC3.5轻骨料泵送混凝土在超轻、隔热保温、施工方便等方面具有显著优势，能够满足一般承重和非承重结构工程配制混凝土的需要。尤其对靠近珍珠岩矿且有焙烧条件的地区，珍珠岩混凝土具有广阔的发展前景。
未来随着科技的进步和建筑行业的不断发展，容重800kg/mLC3.5轻骨料泵送混凝土将在更多领域发挥重要作用。相信在不久的将来，容重800kg/mLC3.5轻骨料泵送混凝土将成为建筑行业中不可或缺的新型材料，为建筑行业的可持续发展做出更大的贡献。
参考文献
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供稿人：路彬，王燕峰等
编辑员：李海亮
审核人：孙继成，宁夏
【标准规范】
【会议培训】
第十届全国建筑固废和尾矿泥浆处理及资源化利用大会暨中国砂石协会建筑固废利用分会年会
2025第二十一届全国商品混凝土可持续发展论坛暨2025中国商品混凝土年会
【咨询服务】
预拌混凝土质量追溯研究
高速公路及桥涵高性能混凝土技术咨询
课题研究
研发中心建设
[绿满庭院]《HJ建筑围护结构自保温技术体系》推广等
【建材“双碳”业务】
低碳胶凝材料研发与制备
复合掺合料和再生复合掺合料研发与制备
建筑垃圾处置与资源化利用
建筑垃圾再生砂粉应用技术
建筑垃圾再生轻粗骨料技术
碳化再生骨料制备技术
【期刊著作】
《常见预拌混凝土质量事故分析百例》图书
《预拌混凝土企业标准化试验室建设指南》图书
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