陶粒混凝土在工程中的应用及质量措施控制

陶粒混凝土在工程中的应用及质量措施控制

胡  聪，陈余耀，黄书炎

（中建八局第二建设有限公司，山东 济南 250000）

摘要：随着绿色建造、节能减排的理念逐渐深入，建筑节能材料广泛应用于工程中，而陶粒混凝土具有轻质、保温、隔声等显著特征，常被用于室内地坪以及屋面保温层，然主要存在强度较低、陶粒上浮等主要问题。本文基于深圳市山姆会员超市项目，对陶粒混凝土的工程特性进行了分析，并阐述了从原材料进场到混凝土浇筑完成后养护整个施工过程及注意事项，其施工工艺可靠成熟，为陶粒混凝土施工提供了参考。

关键词：陶粒混凝土；绿色施工；质量控制

The application and quality control measures of ceramsite concrete in engineering

HU Cong,  CHEN Yu-yao,  HUANG Shu-yan

(The Second Construction Limited Company of China Construction Eighth Engineering pision, Ji’nan, Shangdong 250000, China)

Abstract: With the gradual deepening of the concept of green construction, energy conservation and emission reduction, building energy-saving materials are widely used in projects, and ceramsite concrete has significant characteristics such as lightweight, thermal insulation, sound insulation, etc., and is often used for indoor flooring and roof insulation layers, but there are mainly major problems such as low strength and floating ceramsite. Based on the Sam's Club project in Shenzhen, this paper analyzes the engineering characteristics of ceramsite concrete, and expounds the entire construction process and precautions from the entry of raw materials to the completion of concrete pouring.

Keywords: ceramsite concrete; green construction; quality control

0  引  言

随着我国经济的高速增长以及建筑行业的快速发展，各类公共、民用建筑、基础设施等大量进行建设。自混凝土材料发现以来逐渐广泛应用于各类建筑及构筑物当中，其在强度、耐久性以及可模性方面均有较好的表现，混凝土的产量也呈现逐年增加的趋势[1]。普通混凝土是通过将水泥、水、粗骨料、细骨料以及外加剂按照比例进行拌制而成不同强度等级的混凝土，在应用过程中，发现加入不同的材料可以对混凝土某一方面性能进行改良，如陶粒、钢纤维等。

与普通混凝土相比，陶粒混凝土具有自重轻、保温性能好等显著优点，有研究表明，国外早在20世纪初就已将陶粒应用于建筑、桥梁当中[2]，国内在20世纪90年代中期陶粒混凝土也是得到迅速发展。丁艳[3]等对陶粒混凝土的性能进行了研究，试验结果表明水泥与粉煤灰的含量对于陶粒混凝土密度具有较大影响，其密度与水泥含量呈正相关关系、与粉煤灰含量呈负相关关系；李文斌[4]从陶粒的类型方面探讨了其对混凝土强度的影响，相对而言碎石型陶粒所拌制混凝土强度高于圆球形陶粒；尹志东[5]等将陶粒混凝土应用于保温地坪中，详细说明了过程中的施工要点；王欣[6]通过制作添加不同掺合料的陶粒混凝土试块对其各项力学性能展开研究，并分析了路用性能随掺合料的变化的影响规律；陈玲[7]等利用陶粒混凝土轻质的特点将其应用于空心条板隔墙中，提高了现场工作效率；杨柳[8]等总结了陶粒混凝土的施工要点以及过程中的注意事项，将其应用于屋面保温层当中。目前，陶粒混凝土在工程中应用时仍存在一些问题亟需解决，一方面是由于陶粒混凝土自身特性而普遍强度较低，另一方面是施工过程中混凝土浇筑时陶粒向上浮而导致混凝土拌合不均匀的难题。

本工程为深圳市大型公共商业建筑，结合陶粒混凝土的特性以及本工程的需求，其

室内地坪、屋面均采用陶粒混凝土进行施工。

1  原材料及配合比设计

1.1  原材料性能

制备陶粒混凝土所需要的原材料主要包含了水泥、砂、陶粒，其性能参数如下说明。

1.1.1  陶粒

本工程所使用的陶粒为椭球形，如图1所示，考虑到骨料对于混凝土流动性的影响，陶粒的尺寸不宜过大，因此本工程所选用的陶粒颗粒级配满足10mm~30mm连续粒级，且满足相关规范要求。

图1陶粒形态

Fig.1  Ceramsite morphology

1.1.2  砂

本工程拌合陶粒混凝土所使用的砂为中砂，产地位于东莞，其性能指标如表1所示。

表1砂子性能指标

Table 1  Sand performance indicators

1.1.3  水泥

本工程所使用的水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，通过检验测得3d龄期抗压强度与抗折强度分别为6.6MPa、31.8MPa，且其初凝、终凝时间以及安定性均符合规范标准要求。

1.2配合比设计

在本工程中，考虑到陶粒混凝土的特性，主要用于非承重构件，将其应用于室内地坪及屋面找坡层并兼保温，作为一种填充材料不参与受力，适当减少其每立方米的水泥含量，增加每立方米陶粒的使用量，降低陶粒混凝土整体密度，进一步减少其自重以达到增加结构承受荷载的能力，设计陶粒混凝土的配合比为1：3：5。

2  陶粒混凝土的工程特性分析

2.1  物理性能

与碎石、卵石等粗骨料相比，陶粒密度非常小，且陶粒属于多孔材料，如图2所示，其内部孔隙十分丰富。多孔性一方面导致材料吸水性较强而使得陶粒混凝土的抗渗性能较好，另一方面也是其保温性能优于普通混凝土的重要原因。从细观角度而言，这是由于保温性能主要受到导热系数的影响，而导热系数与传播介质息息相关，在固、液、气三种形态的介质中，空气的导热系数最小，表现在宏观工程应用中为陶粒混凝土轻质、密度小、吸水性强、保温性能好等特征。

图2陶粒内部孔隙[9]

Fig.2  Internal pores of ceramsite

2.2  施工性能

在工程应用中，与普通混凝土相同，都需要考虑其和易性，和易性是衡量混凝土性能的重要指标，性能较好的混凝土有利于现场施工以及材料运输。其中影响最大的是流动性能，一般是通过坍落度的数值来进行表示。流动性能的影响因素主要包括用水量、粗骨料形状以及粒径、外加剂等，在粗骨料确定的情况下主要通过调整用水量使得混凝土的流动性能满足施工需要。普通混凝土在现场施工采用汽车泵或车载泵来进行混凝土浇筑时，对于坍落度要求比较大，通常为140mm~180mm范围，而陶粒混凝土本身吸水性较强，因此在拌制时需要增加更多的用水量使得其坍落度达到该范围。

2.3  力学性能

陶粒混凝土的力学特性主要是指抗压强度、抗折强度，强度反应的是陶粒混凝土的宏观力学行为，而其受到超过自身所能承载的作用时发生破坏这一行为是由陶粒混凝土微观结构所直接决定的。普通混凝土发生受压破坏时，破坏面是从粗骨料与周围水泥浆硬化后的接触面开始形成并逐步扩散，而粗骨料基本不会被破坏，换言之，粗骨料对混凝土的强度影响不大。而陶粒混凝土的破坏特征不同，一是由于陶粒自身的强度较低于水泥浆的强度，二是陶粒表面较为粗糙，质地不均匀，比表面积较碎石、卵石大，导致陶粒与水泥浆结合更加紧密，粘结力更大，混凝土破坏时是大多是由于陶粒达到极限状态，是从陶粒内部开始发生破碎，陶粒混凝土的抗压强度受陶粒自身强度影响较大，而水泥用量、砂率以及水灰比对于混凝土强度的提升较为有限。

3  陶粒混凝土施工要点

3.1  注意事项

进行陶粒混凝土施工时主要注意以下几点，一是提前将陶粒浸水预湿，减少陶粒自身吸水影响混凝土的施工性能；二是在进行混凝土搅拌时，注意投料顺序以及搅拌时间，这是由于陶粒密度较小，在混凝土浇筑过程中极易出现上浮现象；三是注意留缝位置，通常将其留设在墙体下方。陶粒混凝土施工流程如图3所示。

图3施工流程

Fig.3  Construction process

3.2施工准备

施工前的准备工作主要是材料、机具、人员与场地几个方面。材料方面，陶粒混凝土组成材料的质量及配合比直接决定了本身的强度，应选择对于质量有保障的供应商提供材料，避免产生质量问题，且陶粒在验收合格进场后堆放时不宜过高，一般不超过2米，避免对陶粒造成破坏，并在使用前做好筛分工作，分为粗筛、细筛两步进行，以便控制好陶粒的粒径并将杂物以及破碎的颗粒清除，减少材料因素的强度损失。人员、机械方面，根据现场进度需求提前确定所需资源，并在作业前对人员进行有针对性的教育交底，确保人员严格按照规范及方案要求进行作业。场地方面，提前对浇筑区域清理，主要是进行基层清理时注意将水泥浆及松动的混凝土剔凿，在浇筑混凝土前洒水润湿基层并刷一道与陶粒混凝土同等配合比的水泥砂浆

。

3.3陶粒混凝土浇筑

浇筑混凝土时注意施工缝的留缝位置，并通过分隔缝减少陶粒混凝土在施工缝位置的开裂风险。在浇筑过程中，人员配合机械将陶粒混凝土摊铺平整，确定浇筑顺序，并逐渐向出口位置退出。摊铺完后利用振动仪对混凝土振捣密实，减少浇筑时存在的缺陷位置，并随时复核混凝土完成面的标高，确保板面位置标高的精度要求。浇筑完成后及时对面层进行收光，以同混凝土相同配合比的水泥砂进行，将其洒在面层上与水泥浆混合并用工具压光收平，直至表面密实为止。

3.4养护

浇筑施工完陶粒混凝土后，及时对混凝土进行养护，通常是覆盖薄膜并洒水，洒水频率控制在一天2次以上，当温度较高或水分蒸发较快时应当增加洒水频率，将温度控制在5~30℃范围，以避免混凝土表面因干缩引起的开裂，养护7天以上并注意混凝土的变化情况，当出现质量问题及时对其进行修复。

4  质量控制措施

4.1  管理措施

对于陶粒混凝土浇筑，要做好整个过程的质量管理，需注意以下几个方面。制度是管理的前提，也是实现标准化的前提条件，从材料进场开始，每一道工序都要按照标准执行，责任落实到个人，并建立相应的质量监督机制，实行专人监督，确保整个作业过程在可控范围；实行质量监督一票否决权，明确各岗位的责任分工及岗位质量职能，并建立奖惩机制，将责、权、利相结合；抓住主要矛盾，在关键部位节点、薄弱位置设置质量控制点，并及时对管理人员以及作业人员进行交底。

4.2技术措施

通过技术手段减少质量问题的发生，主要是事前控制与事后纠正两个方面。在作业前，一是将陶粒在搅拌前提前一天充分浸水预湿，并通过试验测得其吸水饱和时间，当连续3小时以上吸水率不超过1%时可以认定陶粒内部含水量已接近饱和，此时将陶粒滤干表面可见水，当进行冬季施工时可不进行浸水处理；二是搅拌时的投料顺序，投料时先将陶粒、砂及掺和料，搅拌后加水泥以及水，投入材料时分别进行搅拌，搅拌时间不小于3分钟，具体陶粒混凝土搅拌流程如图4所示。

图4搅拌工艺流程

Fig.4  Stirring process

施工完成后当出现质量缺陷时及时对其进行修复整改，主要包含浇筑完成面表面不平整、完成面返砂、地面开裂等几个方面。为加强作业过程中的质量控制，浇筑时及时测定标高，保证控制线的精确性；记录每次浇筑混凝土的时间以及浇筑量，严禁作业人员为便于施工任意加水影响混凝土自身配合比，当坍落度不满足现场生产时，可联系技术员添加减水剂改善混凝土和易性；浇筑完成养护时严格把控洒水间隔时长，当出现裂缝时涂刷相同配合比水泥砂浆进行修补。

4.3成品保护措施

陶粒混凝土的成品保护是对其施工完成部分进行保护不受其它工序作业时人为的破坏，混凝土浇筑完成后做好防护措施，并在醒目位置张贴警示标志，避免其他作业人员对成品造成破坏，强度未达到1.2MPa时严禁上人，需要在地坪上方进行后续施工作业时，必须在上边铺设石膏板进行保护。

5  结  语

与普通混凝土相比，陶粒混凝土具有轻质、保温、隔声等显著特征，但强度稍显不足，其所反应的宏观力学特性直接受到细观结构影响。而陶粒混凝土施工的质量控制是一个系统的过程，需要从原材料进场到养护完成层层把控，严格落实确保每一道工序都满足设计及规范要求，并在施工过程中进行质量控制。施工时注意提前1天将陶粒泡水预湿，并在搅拌时注意投料顺序，搅拌均匀以避免出现陶粒上浮、混凝土坍落度损失等问题，施工完成后及时做好做好养护工作以及成品保护措施，为后续工作的高效、优质建造奠定基础。

参考文献

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[2]胡曙光,王发洲.轻集料混凝土[M].化学工业出版社, 2006.

[3]丁艳,杨正宏,陈刚.陶粒混凝土性能研究[J].粉煤灰,2007(02):3-4.

[4]李文斌.粘土陶粒轻骨料混凝土的研制[J].甘肃科技,2009,25(23):147-149.

[5]尹志东,王佳,向彦霖等.浅谈陶粒混凝土保温地坪施工[J].四川建筑,2022,42(06):210-211+214.

[6]王欣.轻质高强陶粒混凝土制备与路用性能试验研究[J].当代化工,2023,52(08):1779-1782+1792.

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