點擊藍字關注我們

本文選自《商品混凝土》雜志2024年第6期

膨脹珍珠巖配制輕骨料泵送混凝土的技術應用

路彬，王燕峰，張永強，孫志強

［摘要］本文詳細探討了利用膨脹珍珠巖配置輕骨料混凝土的研發過程、材料選擇、配合比設計、性能表現以及實際應用效果。通過實際工程案例的驗證，證明了 LC3.5 輕骨料泵送混凝土在實際施工中的可行性和有效性，為建筑行業的可持續發展貢獻了新的解決方案。

［關鍵詞］輕骨料混凝土；容重；可泵送性；隔熱保溫；耐火性

緒論

1.1研究背景及現狀

隨著全球對節能減排和綠色建筑理念的日益重視，建筑行業也在不斷尋求更加環保、高效、經濟的建筑材料。輕骨料混凝土作為一種能夠有效降低建筑自重、提高保溫隔熱性能的新型材料，逐漸成為了建筑領域的研究熱點。膨脹珍珠巖作為輕骨料的重要組成部分，其獨特的物理和化學性質使其在配制輕骨料混凝土中發揮著關鍵作用。

輕骨料混凝土內部含有豐富的氣泡，屬于多孔混凝土范疇。這類混凝土不僅能夠顯著降低建筑自重，還能有效提升建筑物的保溫隔熱性能，從而降低建筑能耗。本文將從輕骨料混凝土的發展歷程、原材料選擇、配合比設計、性能研究以及實際應用等方面進行全面闡述。

1.2 輕骨料混凝土的發展歷程

20世紀50年代以來，我國就開始了對輕骨料混凝土的研發和應用。早期主要將泡沫劑摻入水泥粉煤灰料漿中制備泡沫混凝土保溫材料和砌塊，這些材料被廣泛用作屋面保溫和墻體隔熱。隨著技術的不斷進步，加氣混凝土、陶粒加氣混凝土等新型輕骨料混凝土相繼問世，進一步豐富了輕骨料混凝土的種類和應用領域。

進入21世紀后，隨著環保意識的增強和建筑技術的提升，輕骨料混凝土的研究與應用也邁上了新的臺階。膨脹珍珠巖作為一種性能優異的輕骨料，逐漸在輕骨料混凝土中得到了廣泛應用。

膨脹珍珠巖是珍珠巖礦石經破碎、篩分、預熱，再在高溫中懸浮瞬間焙燒而成的一種具有封閉氣孔、輕質粒狀材料。它容重輕、保溫性好，且具有一定強度，是較好的輕骨料之一。國內外膨脹珍珠巖主要被用作建筑保溫和建筑灰漿的骨料。近年來亦開始用這種輕骨料配制成混凝土以用于承重結構。這樣可降低鋼筋混凝土結構重量的30%35%，增大裝配構件的尺寸，改善房屋保溫效果，降低造價。我國遼寧、河北、浙江等地擁有蘊藏量大的珍珠巖礦。由于珍珠巖的資源豐富、生產簡易、性能優越，故建筑工程中推廣和應用珍珠巖混凝土具有一定優勢。

本文所研究的容重800 kg/mLC3.5輕骨料泵送混凝土正是在這一背景下應運而生的新型輕骨料混凝土。

原材料的選擇和特性

膨脹珍珠巖輕骨料混凝土主要由膠結料（水泥）、摻合料（粉煤灰）、粗骨料（陶粒）、細骨料（膨脹珍珠巖砂）、外加劑、引氣劑和水所組成。合理的原材料選擇是保證混凝土性能的關鍵。

2.1水泥的選擇

水泥是混凝土的主要膠凝材料，其性能直接影響混凝土的強度和耐久性。選用烏海賽馬水泥股份有限公司生產的普通硅酸鹽水泥。該水泥具有早期強度高、標準稠度用水量低、適應性好等特點，能夠滿足輕骨料混凝土對膠凝材料的要求。具體性能指標如表所示。

2.2粗骨料

粗骨料在混凝土中起到骨架作用，對混凝土的強度、施工性能及體積穩定性有著重要影響。選用堆積密度低、吸水率低、筒壓強度高的頁巖陶粒作為粗骨料。這種骨料不僅能夠有效降低混凝土的自重，還能提高混凝土的保溫隔熱性能。具體性能指標如表所示。

2.3 細骨料

細骨料主要用于填充粗骨料與水泥漿之間的空隙，對混凝土的密實度和施工性能有著重要影響。選用膨脹珍珠巖作為細骨料。具體性能指標如表所示。

2.4粉煤灰

粉煤灰作為混凝土中的一種重要摻合料，不僅能夠有效降低水泥用量和容重，還能改善混凝土的耐久性和抗滲性能。選用級粉煤灰作為摻合料。具體性能指標如表所示。

2.5外加劑

為了改善混凝土的泵送性能和工作性，在800kg/mLC3.5輕骨料泵送混凝土中加入了聚羧酸高性能減水劑和引氣劑。這些外加劑能夠有效降低混凝土的水灰比和容重、提高混凝土的流動性和可泵性。供應商為江蘇蘇博特新材料股份有限公司。

輕骨料混凝土配比的設計及影響

膨脹珍珠巖混凝土的配比設計是一個復雜的過程，需要考慮多種因素的影響。本文基于珍珠巖松散容重和空隙率進行計算，采用絕對體積法確定了各原材料的用量。

3.1水膠比和水泥用量的影響

水膠比是決定混凝土強度的主要因素之一。通過試驗發現，在水膠比適中的情況下（0.450.85范圍內），隨著水膠比的增加，混凝土的強度會有所降低；反之，則強度提高。同時，水泥用量的增加也會提高混凝土的強度。這是因為增加水泥用量能夠降低水膠比、提高砂漿強度并加強混凝土的骨架作用。

3.2珍珠巖骨料容重的影響

膨脹珍珠巖的堆積密度對混凝土的容重有著顯著影響。試驗表明，堆積密度較低的膨脹珍珠巖所配制的混凝土容重相對較低；而堆積密度較高的膨脹珍珠巖所配制的混凝土容重相對較高。因此，在配比設計中需要根據具體要求進行合理選擇。

3.3配合比設計優化

3.3.1水膠比

經前期試驗數據分析，確定水膠比W/B，本文設計選取水膠比為0.8

膠凝材料密度

= 1/[] =330(kg/m

其中

——混凝土中的水泥、粉煤灰占比

——水泥、粉煤灰的表觀密度，kg/m

3.3.2骨料體系密度等于輕骨料表觀密度

= 280kg/m3

3.3.3設計容重下膠凝材料用量計算

設計容重為800950kg/m，設為800kg/m

水單方用量

= M[(W/B)/(1+W/B)] = 280(kg/m

其中

——混凝土設計容重kg/m

——膠凝材料密度，kg/m

3.3.4膠材單方用量

= M[1/(1+W/B)] = 370(kg/m

水泥單方用量 = m= 320(kg/m

粉煤灰單方用量 = m= 50(kg/m

減水劑單方用量，設計摻量2.7%則：

= m= 10(kg/m

3.3.5骨料用量計算

輕骨料單方用量：= m - m = 230(kg/m

通過多次試驗和調整，最終確定了容重800kg/mLC3.5輕骨料泵送混凝土的基準配合比，見表5。該配合比在保證混凝土輕質特性的同時，還具有良好的工作性能和隔熱保溫性能。

性能研究

為了驗證容重800kg/mLC3.5輕骨料泵送混凝土的性能表現，進行了多項力學性能和物理性能測試。結果表明，該混凝土在強度、隔熱保溫性能以及泵送性能等方面均表現出色。

4.1力學性能

通過抗壓強度、抗拉強度等力學性能測試發現，容重800kg/mLC3.5輕骨料泵送混凝土的力學性能能夠滿足設計要求。其中抗壓強度達到了設計要求的標準值以上。

4.2隔熱保溫性能

容重800kg/mLC3.5輕骨料泵送混凝土由于采用了膨脹珍珠巖等輕質骨料，因此具有優異的隔熱保溫性能。試驗表明該混凝土的導熱系數遠低于傳統混凝土材料，能夠顯著降低建筑物的能耗并提高室內舒適度。

4.3 泵送性能

在泵送施工過程中容重800kg/mLC3.5輕骨料泵送混凝土表現出良好的流動性和可泵性，泵送時未出現堵管現象，確保了施工的連續性和高效性。這主要得益于混凝土中加入了適量的外加劑，且膠凝材料、骨料合理級配，優化了混凝土的工作性能。

應用實例與效果分析

5.1國內西北某公司的工程應用

國內西北某公司在某工程項目中成功應用了LC3.5輕骨料泵送混凝土。該項目主要需求為降低建筑自重、提高保溫隔熱性能以及滿足泵送施工要求。通過采用陶粒與珍珠巖的配合比設計成功制備出容重為800kg/m的輕骨料泵送混凝土并在實際施工中展現出優異的性能。

泵送效果：在泵送施工過程中LC3.5輕骨料泵送混凝土表現出良好的流動性和可泵性，未出現堵管現象，確保了施工的連續性和高效性。

容重與隔熱效果：實測容重完全符合設計要求，同時其隔熱性能顯著優于傳統混凝土，有效降低了建筑能耗，提高了室內舒適度。

力學性能：通過現場取樣測試LC3.5輕骨料泵送混凝土的抗壓強度、抗拉強度等力學性能，均滿足設計要求，確保了結構的安全性。

5.2效果分析

節能環保：LC3.5輕骨料泵送混凝土采用輕質骨料和環保材料，降低了生產過程中的能耗和排放，符合可持續發展理念。其優異的隔熱性能也有助于減少建筑能耗，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，縮短了工期，減少了人力成本。同時混凝土良好的流動性和可泵性，確保了施工過程的順暢進行，降低了施工難度和風險。

結構性能：通過優化配合比設計和嚴格的質量控制，LC3.5輕骨料泵送混凝土在保持輕質特性的同時確保了良好的力學性能和耐久性，滿足了結構安全性的要求。

經濟效益：從長期來看，使用容重800kg/mLC3.5輕骨料泵送混凝土，能夠降低建筑的總成本，包括材料成本、運輸成本、施工成本以及后期的維護成本。同時其節能環保的特點也有助于提升建筑的市場競爭力和品牌價值。

發展趨勢

隨著科技的不斷進步和建筑行業的不斷發展，LC3.5輕骨料泵送混凝土的研究與應用將呈現以下發展趨勢：

（1）綠色化：采用更加環保的原材料和生產工藝，降低混凝土生產過程中的能耗和排放。

（2）高性能化：通過優化配合比設計和采用新型外加劑、摻合料等手段，提高混凝土的力學性能和耐久性能。

（3）智能化：利用智能化技術實現混凝土生產、運輸和施工的自動化和智能化控制，提高施工效率和質量。

結論與展望

通過初步試驗和應用實踐可以看出，容重800kg/mLC3.5輕骨料泵送混凝土在超輕、隔熱保溫、施工方便等方面具有顯著優勢，能夠滿足一般承重和非承重結構工程配制混凝土的需要。尤其對靠近珍珠巖礦且有焙燒條件的地區，珍珠巖混凝土具有廣闊的發展前景。

未來隨著科技的進步和建筑行業的不斷發展，容重800kg/mLC3.5輕骨料泵送混凝土將在更多領域發揮重要作用。相信在不久的將來，容重800kg/mLC3.5輕骨料泵送混凝土將成為建筑行業中不可或缺的新型材料，為建筑行業的可持續發展做出更大的貢獻。

參考文獻

[1] 曾三海，王光輝，筆桿旭光．輕骨料混凝土配合比設計的試驗研究[J]．新型建筑材料，2013,40(10): 55-57+76

[2] 仇益梅，曾宗文，陽利君．頁巖陶粒輕骨料混凝土配合比設計及應用[J]．混凝土，2011(05): 97-98+101

[3] 牛建剛，邊鈺，劉威亨，等．高強輕骨料混凝土配合比設計方法及試驗研究[J]．硅酸鹽通報，2020,39 (11): 3480-3487

[4] 石凡銳．輕骨料混凝土配合比設計[J]．黑龍江科技信息，2013(27): 256

[5] 劉新義，沈贛新，何明勝．輕骨料混凝土配合比設計的試驗研究[J]．石河子大學學報（自然科學版），2007(02): 232-235

供稿人：路彬，王燕峰等

編輯員：李海亮

審核人：孫繼成，寧夏

【標準規范】

《建筑固廢再生砂粉應用技術規范》行標

《建筑物綠色拆除與建筑垃圾綜合利用技術規程》CECS

《預拌混凝土使用說明書》團標

《砂漿和混凝土用石屑》團標

《預拌混凝土產品質量追溯規范》團標

【會議培訓】

2025全國混凝土行業創新發展與廢棄物資源再生技術交流大會

第十屆全國建筑固廢和尾礦泥漿處理及資源化利用大會暨中國砂石協會建筑固廢利用分會年會

2025第二十一屆全國商品混凝土可持續發展論壇暨2025中國商品混凝土年會

預拌（商品）混凝土應用技術和工藝技能線上培訓

混凝土（砂漿）試驗檢測方法實操教學線上培訓

【咨詢服務】

科技成果評價

預拌混凝土質量追溯研究

高速公路及橋涵高性能混凝土技術咨詢

課題研究

研發中心建設

產品檢測

綠色建材產品認證

[綠滿庭院]《HJ建筑圍護結構自保溫技術體系》推廣等

【建材“雙碳”業務】

低碳膠凝材料研發與制備

復合摻合料和再生復合摻合料研發與制備

建筑垃圾處置與資源化利用

建筑垃圾再生砂粉應用技術

建筑垃圾再生輕粗骨料技術

碳化再生骨料制備技術

【期刊著作】

《新技術在混凝土中的應用》圖書

《常見預拌混凝土質量事故分析百例》圖書

《預拌混凝土企業標準化試驗室建設指南》圖書

混凝土技術發展中心（以下簡稱“中心”）隸屬建筑材料工業技術情報研究所，主要職能是跟蹤分析和研究國內外混凝土行業科技前沿動態，為全國混凝土行業開展技術服務工作，包括出版技術期刊、研究制定標準、開展技術咨詢、舉辦技術會議、承擔行業培訓、從事認證評價和開發研究等，中心是建材情報所主要業務部門之一。中心擁有員工10人，其中博士3人，正高職稱3人，副高職稱4人。中心掛靠的行業協會分支機構包括中國散裝水泥推廣發展協會混凝土專業委員會、中國散裝水泥推廣發展協會預制建筑產業專業委員會、中國砂石協會建筑固廢利用分會、建筑材料工業技術情報研究所雙碳研究中心。依托中心成立的平臺有預拌混凝土質量追溯公共服務平臺、混凝土行業數字化服務平臺、中國商品混凝土行業企業專家委員會（擁有200余名行業一線專家）、北京砼享未來工程技術研究院（會員制技術和管理服務）。

中心每年參與多個混凝土技術咨詢和技術服務項目，包括雄安新區混凝土項目咨詢、河北省多個高速公路高性能混凝土技術咨詢、固廢基膠凝材料和再生復合摻合料研發和制備技術，以及數十個混凝土企業的技術服務工作。開展預拌混凝土綠色產品認證和科技成果評價工作。

咨詢電話：孫繼成 焦素芳 李海亮 13520073698 13521286915

---

聲明：本文系轉載自互聯網，請讀者僅作參考，并自行核實相關內容。若對該稿件內容有任何疑問或質疑，請立即與鐵甲網聯系，本網將迅速給您回應并做處理，再次感謝您的閱讀與關注。