轻质自流平预混料的研究与运用

轻质自流平预混料的研究与运用

荆雷

丹阳市住房和城乡建设局 

摘要：基于当前普通混凝土的特性和应用情况，通过对原材料匹配选型、优化材料成份，加强轻质自流平预混料的研究，解决在隔声保温层中浮筑法施工所需具备的各项性能和优点，突破传统，推进建筑预混料工业化生产。

关键词：轻质自流平预混料  

1.前言

自流平免振捣混凝土作为混凝土的一个种类，主要为解决超高层建筑中结构钢筋密布难以振捣的问题。随着节能环保、隔声降噪要求日益提高的品质居住建筑采用浮筑法地面，由于保温隔声板的存在，加之施工过程中影响因素较多，即便在隔声保温层的上部混凝土中增设了钢筋网片，面层开裂、空鼓也是极为普遍的现象，使之成为困扰施工的一个技术难题和痛点。鉴于以上情况，迫切研发一种专门针对浮筑法施工的楼地面，具备抗裂、轻质、高强、环保最好是还能自流平的混凝土。

2.轻质自流平预混料的研发

2.1骨料的选用

2.1.1其拌合物具有良好的和易性，硬化物具有一定的微膨胀性、抗裂性、耐久性、抗震性以及保温等优点。

2.1.2轻集料和普通碎石混凝土最大的区别就是其具有一定的开口空隙，具有较大的吸水率，轻集料中的粗骨料尤为重要，在强度和密度中能起主导作用，不仅要强度高、密度适中，还要吸水性低单个体积小，这样才能确保流动性和可泵性。如在自流平轻集料混凝土中采用陶粒，虽然颗粒密度低，强度和密度基本能满足要求，整体质量虽会较轻，但还存在很多不足之处，如较高的吸水性能必将影响机械化施工的可泵性，冬季施工时还会影响混凝土整体的耐久性和抗冻性。粗骨料是抵抗收缩的主要材料，在其他原材料用量不变的情况下，混凝土收缩随砂率增大而增大，砂率降低增加粗骨料用量，有利于控制混凝土干燥收缩。

2.1.3起初采用陶粒作为粗骨料发现浇筑时流动性能较差，自流平效果和混凝土强度都有所欠缺，尝试采用颗粒小密度高的粗骨料，经过多次实验证明，在辅以一定的掺合料的情况下可以解决集料沉底、离析等缺点，各项力学性能指标也能达到预定值。    

2.1.4预混料的细骨料砂，其细度对混凝土裂缝的控制显而易见，砂越细，其表面积越大，需要越多的水泥等胶凝材料包裹，由此带来水泥用量和用水量的增加，将会使混凝土收缩加大，对混凝土裂缝控制将越不利。

2.1.5经过以上多次试验，预拌轻质自流平集料的最终以豆石、黄砂为粗细骨料，以水泥等无机胶凝材料、各类添加剂等按一定比例在工厂内经计量、混合。

2.2水灰比的控制

2.2.1 无论是自流平混凝土还是普通混凝土，水灰比是关键因素，他会从以下方面影响浇筑楼面的质量。

2.2.2用水量的增加和水泥用量的增加不仅会增加混凝土结构内部毛细孔的数量，而且会增加混凝土浇筑成型后毛孔内含水量，从而增大塑性收缩和干燥收缩。

2.2.3用水量的增加会使混凝土中泌水增加，将促进混凝土中更多的毛细孔贯通，使水份蒸发更快，从而增大塑性收缩和干燥收缩。

2.2.4水灰比增加会使混凝土塌落度增加，每立方混凝土用水量增加5KG，塌落度将增加20MM，同时也对混凝土的流态产生影响，流动性越大相对沉缩变形越大，越容易产生沉缩裂缝。

2.2.5综合以上研究，水灰比在一定范围内与强度、裂缝控制成反比，却又与自流平预拌料所应具备的流动性、扩展度成正比。需要在不断的研试中，针对不同的集料配置最优水灰比。

2.3.添加掺和物配制免振捣自流平混凝土的研究。

2.3.1主要研究轻质高强自流平混凝土的最优配合比及添加剂，施工中相关的工法，确保成品的密度、抗压强度、抗拉强度、收缩比等各项参数最佳，研究还需要解决混凝土结合面层高强相容性问题，消除传统细石混凝土浇筑后空鼓开裂、面层起砂等质量问题。起初仅以水泥作为胶凝剂，增加消泡剂、稳定剂、抗裂剂、膨胀剂以及其它各种添加剂减少水化热，为减轻整体比重掺加了一定数量炉渣，样品经检测，初始流动度为260mm, 抗压强度为25.3MP，收缩率为万分之5.57。按照《建筑地面工程施工质量验收规范》GB50209-2021要求面层砂浆强度不小于15MP,基层抗压强度不得小于12MP，显然抗压强度25.3 MP无论是作为普通混凝土地面的基层还是面层都已足够，但是要作为浮筑于柔性保温隔声层的抗裂地面还需进一步提高。

2.3.2为提高各项性能采用调整相关材料配比，胶凝剂采用了低热、抗裂、高强的高倍利特水泥，并掺和高岭土用于提高混凝土、自流平的强度和抗冻性能，并采用抗裂纤维，使其在材料中形成拉力作用，增加抗折强度，再配以酒石酸和气相二氧化硅用于改变水泥表面性能，确保水泥表面强度和光泽度。

2.4.在实验中不断调整配比，优化其各项性能。

2.4.1通过原材料匹配选型，优化材料组分，解决需具有的各项力学性能和自密实性、高耐久性、高耐火性等特性，满足楼地面找平及保温隔声层施工中要求。

2.4.2对优化后的轻质自流平预混料按国标GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》、JC/T985-2017《地面用水泥基自流平砂浆》进行混凝土抗压、抗折、线性收缩等试验，测得初始流动度为285mm,20min流动度为280mm,其性能指标远大于预定要求的150 mm ；30min的扩展度也达到了180 mm，大于指标130 mm 。28天抗折强度为7.7MP,抗压强度为37.5MP，在实验室的样板示范区将柔性隔热层设置于底层，浇筑6M*5M厚度为40 mm的整板面层，面层既未设置伸缩缝也未设置钢筋网片，浇筑后经过冬夏冷热两季均未发现裂缝，由此可见，优化后的

轻质自流平预混料，完全能够满足浮筑法施工保温隔声地面所需的强度、抗裂性等各项指标。

3. 轻质自流平预混料的示范应用

3.1结合现行国家标准《建筑地面工程施工质量验收规范》GB50209-2021，建筑地面主要由以下组成:

（1）面层：直接承受各种物理和化学作用的建筑地面表面层。

（2）基层：面层下面的构造层，包括填充层、隔离层、绝热层、找平层、垫层、基土等6种构造层。

（3）隔离层：防止建筑地面上各种液体或地下水、潮气渗透地面等作用的构造层。

在丹阳市农产品批发市场2号楼中楼地面采用了轻质自流坪预混料地面系统，该系统自下而上分为：

1.基层（结构层）

2.保温隔声层（基层）

3.塑料薄膜层（隔离层）

4.轻质自流坪预混料（面层）

5.装饰面层构成

图1    隔声保温楼、地面构造图

3.2传统的自流平混凝土是浇筑在平整、坚固的地表或者楼面基层上部的，该示范项目的自流平混凝土不同之处是浇筑在具备一定弹塑性的保温隔声板上，浇筑过程和使用阶段均要防止面层开裂。铺设在保温板上的塑料薄膜层，主要是确保自流平轻集料的水分在终凝前不流失，有效的防止面层开裂。其质量控制除了防止裂缝以外还有地面的平整度、硬度、强度、空鼓率。

3.3摊铺浆料前确保塑料薄膜层下部的保温隔声板平整度符合要求，其坡度不大于1.5%。在验收合格后将轻质自流坪预混料倾倒于施工面，用专用锯齿刮板辅助浆料均匀展开，拌料及自然流平过程中材料会存在气体，采用滚筒垂直或水平滚动以释放气体，进行消泡处     理。铺设时气温控制在5至30摄氏度之间，在施工环境条件下养护48h以上，面层的分隔缝与基层的伸缩缝保持一致。（见图2、图3）

图2       在薄膜隔离层上浇筑图

            图3     地面成型图

3.4自2022年1月施工完成至今，各项质量控制指标均达到《建筑地面工程施工质量验收规范》相关要求，在后期的使用过程中也未发现楼面开裂等质量问题。（见图4）

图4        预拌混凝土终凝图

4. 轻质自流平预混料的优势和应用领域

伴随着建筑产业现代化的不断推进，熟练工匠的稀缺，碳排放政策的紧缩，轻质自流平预混料必将成为极具潜力的新型建筑材料，通过理论和实践证明了该预混料配比组成的可行性，不仅因为其能解决长久以来一直困扰的质量问题，更重要的是性能稳定，便捷的生产和优良的施工性能决定了其广阔的应用领域，而且它的部分骨料还可以来自建筑垃圾，可以形成干混法工艺、工业化大量生产。

4.1高耐久：该产品具备轻质高强的抗冻性、抗渗性、密实性和抗腐蚀性。在楼地面保温隔声层节省钢筋网片，杜绝了楼地面空鼓、开裂的顽症，确保了质量。

4.2利废：能采用工业建筑的废弃物为原料，如炉渣，变废为宝，骨料便于建筑垃圾的再次合理化利用，变废为宝，节能减排，符合循环发展、绿色发展、低碳发展的战略要求。

4.3节时：施工应用中工艺便捷，大幅度缩短浇筑时间，提高了工作及经济效率。因该混凝土有良好的和易性和流动性，在浇筑楼面面层时节约人力，便于机械化施工，靠自身重力保证了楼面整体的平整度。同时其出色的流动性对浇筑二次结构等小型构件起到变革性的推动作用。

4.4保证施工质量：施工时无需振动棒振动，避免采暖管材或预埋管体因传统找平时的振动引起的损坏，避免噪声污染和振动伤害，保护工人及周边居民的生活环境。

参考文献：

《建筑地面工程施工质量验收规范》GB50209-2021

《居住建筑浮筑楼板保温隔声工程技术规程》