空心砌塊生產(chǎn)中混凝土性能對(duì)布料的影響

摘　要：分析了空心砌塊生產(chǎn)中影響混凝土布料的關(guān)鍵因素，闡述了混凝土中各成分的特性及其作用。

關(guān)鍵詞：空心砌塊；混凝土；布料；壁薄；堆積特征

引言

    在小型空心砌塊生產(chǎn)中，由砌塊成型機(jī)的供料機(jī)構(gòu)將混凝土拌合物送入模箱盛料槽的過(guò)程稱為布料?；炷涟韬狭显诹喜蹆?nèi)填充飽滿并均質(zhì)分布是生產(chǎn)工藝過(guò)程所期望的。

    小型空心砌塊的模箱，其盛料槽的上口寬度就是砌塊的側(cè)壁與肋的上端厚度，一般分別為30 mm和25 mm。在砌塊肋部，盛料槽口中間有1 條寬10～12 mm的連接筋，所有的拌合物均需從筋的兩側(cè)流入槽內(nèi)，然后借助料的流動(dòng)充滿筋下槽的空間。

    該處是布料以及成型較薄弱層面。布料開始時(shí)，當(dāng)供料機(jī)構(gòu)行至模箱上方，混凝土拌合物由于自重與動(dòng)能的作用進(jìn)入盛料槽內(nèi)，待盛料槽充滿后供料機(jī)構(gòu)退回原位，布料完成后振壓成型。

    砌塊常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題與布料過(guò)程密切相關(guān)。主要表現(xiàn)為砌塊脫模后外壁局部過(guò)于粗糙、表面分層、肋中間有松軟壁、前部未填滿或幾個(gè)部位都缺料甚至脫模后酥散不成型、成型后靜放變形以及振壓不到位等。

1　混凝土集料

1. 1　集料的種類與作用

    小型空心砌塊混凝土分為粗、細(xì)兩種集料。粗集料粒徑在5～10 mm，細(xì)集料粒徑< 5 mm。同時(shí)集料還有普通集料與輕集料之分，輕粗集料堆積密度≯1 100 kg/m³ ，輕細(xì)集料堆積密度≯1200 kg/m³。

    普通集料包括卵石、碎石、砂;輕集料為陶粒、粉煤灰、爐渣、工業(yè)廢渣等。這里將粗集料的粒徑限制在10 mm以下，主要是因?yàn)榭招钠鰤K壁薄的緣故。集料在混凝土中起著骨架和增加強(qiáng)度的作用，同時(shí)使混凝土具有良好的體積穩(wěn)定性和耐久性。集料的大量使用，對(duì)于降低砌塊的生產(chǎn)成本，改善生態(tài)環(huán)境，具有重要的意義。

1. 2　模箱中的堆積特征

    (1)集料依靠自重進(jìn)入模箱盛料槽內(nèi)，其松散密度隨著槽寬的減小以及顆粒層高度的增加而減小，即槽底部比槽頂面堆積密實(shí)，槽寬比槽窄密實(shí)。

    有關(guān)資料顯示，當(dāng)槽口寬度超過(guò)顆粒粒徑的50倍時(shí)，槽口寬度對(duì)集料的堆積密度無(wú)影響。

    (2)集料中有棱角的顆粒越多，顆粒在模箱內(nèi)的空隙就越大，且顆粒粗糙度越高其空隙越大，堆積越松散。堆積松散的混凝土，其流動(dòng)性好，便于布料。在機(jī)械破碎力下的作用下，顆粒的表面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生缺陷、棱角分明，有利于吸咐其他顆粒形成新的穩(wěn)定界面。人們將這方面的研究稱為機(jī)械力化學(xué)。新近破碎顆粒的這一特性，對(duì)于砌塊的性能具有影響。

    (3)粗細(xì)集料的級(jí)配對(duì)堆積特性的影響極大。在采用多種粒度的集料時(shí)，粒度相差4～5倍的集料混合后其堆積密度較高。在上述條件下，當(dāng)粗細(xì)兩種集料的體積比在7∶3左右時(shí)，集料的致密性好。

    (4)將普通集料與輕集料分別在同一模箱內(nèi)堆積，如果二者的粒度與級(jí)配相同，則普通集料的致密程度高。主要原因是由于其表觀密度大的緣故，而且普通集料更便于布料。

    (5)普通集料與輕集料相比，普通集料的收縮與膨脹率低;粗集料與細(xì)集料相比，則粗集料的收縮率較低。這一點(diǎn)對(duì)砌塊性能影響很大。

1. 3　粉煤灰細(xì)集料的作用

    粉煤灰作為一種細(xì)集料，具有形態(tài)效應(yīng)和微集料效應(yīng)，可使混凝土的漿體含量增加、密度增大，并參與粗集料的造殼和封閉粗集料料孔的作用，從而降低砌塊的吸水率及碳化速度，這在輕集料砌塊中尤為明顯。另外，粉煤灰還具有火山灰效應(yīng)，通過(guò)激發(fā)粉煤灰的潛在活性，可以改善砌塊的性能。通常采用石灰和石膏作激發(fā)劑，使粉煤灰的火山灰效應(yīng)發(fā)揮出來(lái)，促進(jìn)水化反應(yīng)與晶體發(fā)育，形成具有膠凝性的水化產(chǎn)物———水化硅酸鈣(CSH) 、水化鋁酸鈣(CAH)和鈣礬石(AFt) ，進(jìn)而增加砌塊的強(qiáng)度與耐久性。

    CAH與CSH為膠凝材料，可將粗、細(xì)集料顆粒膠結(jié)在一起組成骨架結(jié)構(gòu)，具有較高的強(qiáng)度。鈣礬石在形成初期就具有一定的強(qiáng)度。

2　水泥和水

    水泥是混凝土中主要的膠凝材料，砌塊生產(chǎn)所用水泥必須符合質(zhì)量要求。砌塊生產(chǎn)中，經(jīng)充分?jǐn)嚢璧拇旨?xì)集料和水泥，要加入適量的水再攪拌混合，至混合物能夠手握成團(tuán)，松手后不松散但分裂成瓣，這時(shí)的混凝土較為合適。

    當(dāng)水加入到混合物中時(shí)，水吸附在大小顆粒的表面形成水化膜，其厚度視顆粒表面的親水程度以及施水量而不同。親水性越強(qiáng)、濕度越大，則水化膜越厚。當(dāng)粗細(xì)集料顆粒表面的水達(dá)到粒子接觸點(diǎn)處形成透鏡狀或環(huán)狀液相時(shí)，開始產(chǎn)生液橋力，加速顆粒的聚集。液橋力是顆粒成團(tuán)的最主要原因。若粗細(xì)集料與水泥攪拌不勻、均質(zhì)性不好，則布料成型后砌塊的性能差。有關(guān)液膜附著力理論較完整地闡述了這一點(diǎn)。

    對(duì)砌塊混凝土而言，根據(jù)其含水量的大小，可將液相分為4個(gè)狀態(tài)：

    (1)擺動(dòng)狀態(tài)：顆粒接觸點(diǎn)有透鏡狀或環(huán)狀液相，液相互不相連。

    (2)鏈索狀態(tài)：顆粒接觸點(diǎn)上液相擴(kuò)大，顆粒擺動(dòng)空隙中的液體互連成網(wǎng)狀，空氣分布于其中。

    (3)毛細(xì)管狀態(tài)：顆粒間空隙被液體充滿，僅在顆粒群體表層存在液氣界面。

    (4)浸漬狀態(tài)：顆粒群體浸在液體中，存在有自由液面。

    混凝土含水量的高低影響其大小顆粒之間的吸附，在上述幾種狀態(tài)下，混凝土顆粒間的內(nèi)聚力隨著水分的增大而提高，即混凝土混合物的張力強(qiáng)度在增大。一般情況下，膠凝材料在成型脫模時(shí)，其水化時(shí)間≯45 min，即在到達(dá)初凝時(shí)間之前，此時(shí)砌塊在脫模后正常成型并具有一定強(qiáng)度的原因，與水的作用密切相關(guān)。

3　混凝土對(duì)布料產(chǎn)生影響的分析

3. 1　砌塊局部過(guò)于粗糙

    當(dāng)混凝土中含有一定量的粒徑10 mm以上的粗集料，且送料機(jī)構(gòu)料斗內(nèi)的粗顆粒集中于某一部位時(shí)，在布料中易造成砌塊局部過(guò)于粗糙。嚴(yán)格控制粗集料的粒徑，適當(dāng)增大細(xì)集料的比例，將混凝土攪拌均勻，避免混凝土在料斗內(nèi)呈現(xiàn)大堆積角，可以明顯減少該現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3. 2　砌塊表面分層現(xiàn)象

    攪拌機(jī)的供料分斗進(jìn)行，若料斗中為同一次供料，一般不會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象; 若料斗中為不同次供料，則由于前次供料在料斗中的時(shí)間較長(zhǎng)，或兩次供料的配比、水灰比不同，則表面易出現(xiàn)分層現(xiàn)象?；炷猎诹隙分胁灰司梅?，否則會(huì)出現(xiàn)凝結(jié)，影響混凝土下料。

3. 3　砌塊肋中間松軟、開裂

    這種現(xiàn)象表明該處的混凝土供給不足或不夠密實(shí)。通過(guò)改進(jìn)混凝土集料的配比、控制適度的含水量，使混凝土在模箱中具有較好的流動(dòng)性，可以減少這種現(xiàn)象。此外，振壓工序?qū)Υ说挠绊懞艽蟆?/P>

3. 4　砌塊局部缺料

    若砌塊前部缺料，表明料斗混凝土量不足，將供料機(jī)構(gòu)往復(fù)數(shù)次可以解決這一問(wèn)題。當(dāng)料斗中混凝土積聚成團(tuán)、成塊，或由于料斗機(jī)械運(yùn)動(dòng)使得混凝土析水時(shí)，易出現(xiàn)混凝土板結(jié)，此時(shí)砌塊頂部會(huì)供料不足，料斗也不能正常布料。解決辦法是清理料斗。

3. 5　砌塊酥散不成型與靜放變形

    當(dāng)混凝土含水量過(guò)低以及水泥或細(xì)集料的配比小，此時(shí)易造成砌塊酥散不成型。

    當(dāng)混凝土含水量過(guò)高時(shí)，砌塊脫模后由于析水和水分迅速蒸發(fā)，砌塊原有體積形狀變異，會(huì)出現(xiàn)撓曲變形。

4　結(jié)語(yǔ)

    砌塊脫模后出現(xiàn)的問(wèn)題與布料過(guò)程密切相關(guān)。這些問(wèn)題大多是由混凝土選料、配料、加水、攪拌、靜放等因素引起的。掌握好粗細(xì)集料、水泥、水、激發(fā)劑的物理化學(xué)性質(zhì)以及各成分對(duì)混凝土性能的影響，對(duì)于減少布料過(guò)程產(chǎn)生的問(wèn)題、改善砌塊質(zhì)量，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，具有重要的意義。