輕集料砌塊配合比設(shè)計實例及討論

【摘 要】 依據(jù)國家標(biāo)準GB/T15229-2011以及JGJ51-2002《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》，結(jié)合大連市現(xiàn)有原材料設(shè)計密度等級為1000級、強度為MU3.5、空心率為40%的輕集料混凝土小型空心砌塊，試生產(chǎn)后按照標(biāo)準要求進行檢驗產(chǎn)品質(zhì)量達到了MU5.0等級的要求。由此可見在此配比的基礎(chǔ)上還有進一步利用工業(yè)廢渣的空間。

【關(guān)鍵詞】 配合比設(shè)計 強度等級 密度等級

隨著國家標(biāo)準GB/T15229-2011的正式頒布實施以及墻改工作的進一步深入，如何能夠生產(chǎn)出既符合標(biāo)準要求又能大量利用工業(yè)廢渣的產(chǎn)品已是擺在很多企業(yè)面前的一個新的課題。我站依據(jù)JGJ51-2002《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》、GB/T15229-2011《輕集料混凝土小型空心砌塊》相關(guān)知識，利用大連現(xiàn)有原材料，并在其中摻入了粉煤灰、爐渣等工業(yè)廢渣，設(shè)計生產(chǎn)符合標(biāo)準要求的輕集料混凝土小型空心砌塊。在設(shè)計及試生產(chǎn)過程中可能存在欠缺的地方，歡迎大家一起進行探討。

1 配合比設(shè)計

1.1原料及性質(zhì)（如表1）

表1

1.2配合比設(shè)計依據(jù)的重要公式

混凝土立方體試塊和小型混凝土空心砌塊抗壓強度之間的關(guān)系。

[RK/RL][=0.9577-1.129K]

試中：[RK]—小型混凝土空心砌塊抗壓強度（MPa）；[RL]—混凝土立方體試塊抗壓強度（MPa）；[K]—小型混凝土空心砌塊空心率。

本公式是由6個省數(shù)個科研單位根據(jù)大量試驗而建立的砌塊強度、砌塊空心率和組成砌塊混凝土強度之間的關(guān)系式。知道了砌塊所要求的強度等級和砌塊的空心率就能求出組成砌塊的混凝土的強度。

1.3配合比設(shè)計實例

設(shè)計密度等級為1000級，強度為MU3.5，空心率為40%的輕集料混凝土小型空心砌塊。

根據(jù)混凝土立方體試塊和小型混凝土空心砌塊抗壓強度之間的關(guān)系公式，[RK/RL=0.9577-1.129K]代入數(shù)值得：

[3.5/RL=0.9577-1.129×40%]；[RL=6.9]（MPa）

密度等級為[1000/60%=1667]（kg/m3）

根據(jù)標(biāo)準JGJ51-2002設(shè)計LC7.5密度等級為1600級的輕骨料混凝土。本次設(shè)計采用松散體積法。

1.3.1確定輕骨料混凝土試配強度

為了保證輕骨料混凝土的試配強度可以滿足抗壓強度的要求，設(shè)計強度按照下列公式確認：

[fcu，o][=fcu，k+1.645σ]

式中：[fcu，o]—輕骨料混凝土的試配強度（MPa）；

[fcu，k]—輕骨料混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準值（即強度等級）（MPa）；[σ]—輕骨料混凝土強度標(biāo)準差（MPa），按照表2取值[σ]=4.0。

帶入數(shù)值：[fcu，o=7.5+1.645×4.0=14.1]（MPa）

表2

1.3.2設(shè)計參數(shù)選擇

（1）確定水泥用量

根據(jù)表3選擇水泥用量，取中間值選用水泥280kg/m3

表3

（2）確定凈用水量

砌塊不能帶模養(yǎng)護，脫模后必須具有抵抗變形和自重的強度，這就要求配制的砌塊混凝土必須是干硬性的，坍落度為0，凈水灰比可在0.30～0.42中選取，本次設(shè)計選擇凈水灰比：0.30。

凈用水量為：水泥用量×凈水灰比=280kg/m3×0.30=84kg/m3

（3）確定砂率

根據(jù)表4選擇松散體積砂率，因為選用的砂為普通砂所以砂率選中間值35%。

表4

（4）確定粗細骨料總體積

根據(jù)表5，選用粗骨料總體積為1.3m3。

表5

1.3.3具體原料比例的確定

（1）計算每立方粗、細骨料

[VS][=Vt×SP=1.3×0.35=0.445]m3

[mS][=VS×ρ1S=0.455×1450=660]kg

[Va][=Vt-VS=1.3-0.455=0.845]m3

[ma][=Vaρla=0.845×740=622]kg

式中：[VS]、[Va]、[Vt]—別為每立方米細骨料、粗骨料和粗細骨料的松散體積（m3）；[mS]、[ma]—分別為每立方米細骨料和粗骨料得用量（kg）；[SP]—砂率（%）；[ρ1S]、[ρla]—分別為細骨料和粗骨料的堆積密度（kg/m3）。

（2）計算粉煤灰用量

根據(jù)表6，選用粉煤灰超量系數(shù)[δc=1.4]。

表6

根據(jù)表7，選用粉煤灰取代率βc=25%。

表7

[mc][=mco（1-βc）=280×（1-25%）=210]（kg）

[mf][=δc（mco-mc）=1.4×（280-210）=98]（kg）

[Vf][=98/900=0.109]m3

式中：[mco]—基準水泥用量；[mc]—粉煤灰輕骨料混凝土的水泥用量；[mf]—粉煤灰摻量；[δc]—粉煤灰超量系數(shù)；[Vf]—粉煤灰的體積。

（3）計算爐渣用量：

計算煤渣用量，選用取代率為25%

622×25%=156（kg） 體積為 156/700=0.223（m3）

（4）粗、細骨料調(diào)整（根據(jù)砂率）

[VS′][=0.455-0.109=0.346]（m3）

[Va′][=0.845-0.223=0.622]（m3）

[ms′][=VS′×ρ1S=0.346×1450=502]（kg）

[ms′][=Va′×ρla=0.622×740=460]（kg）

（5）計算總用水量（設(shè)使用的骨料為干燥狀態(tài)）

[mwt][=mwn+mwa=84+（156+450）×11.4%=154]（kg）

式中：[mwt]—每立方米混凝土的總用水量（kg）；[mwn]—每立方米混凝土的凈用水量（kg）；[mwa]—每立方米混凝土的附加用水量（kg）。

（6）計算干表觀密度

[ρcd=1.15mc+ma'+ms'+mf+m爐=1.15×210+460+502+98+156=1458（kg/m3）<1600（m3）]

合適

（7）計算各種原料的在配料中的質(zhì)量百分率（按表觀密度）

水泥：100%×mc/ρcd=100%×210/1458=14.4%

同理：粉煤灰：6.7%；陶粒：31.6%；爐渣：10.7%；砂子：34.4%。

2 產(chǎn)品試產(chǎn)

產(chǎn)品的試生產(chǎn)，在從德國瑪莎公司進口的超級砌塊自動生產(chǎn)線上進行。大致工藝流程為：將主要材料，水泥、粉煤灰、陶粒、爐渣、中砂按照上面計算的比例加入料倉，加入適量的水進行攪拌，然后進行振動加壓成型，靜停3個小時，升溫2個小時恒溫6個小時（45℃～50℃），然后自然養(yǎng)護28天出廠檢驗。

3 產(chǎn)品性能

試生產(chǎn)出的輕集料混凝土小型空心砌塊，經(jīng)大連市建材產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站依據(jù)GB/T15229-2011標(biāo)準進行檢驗，結(jié)果見表8。從檢驗結(jié)果上看，其產(chǎn)品性能可以達到MU5.0的要求。

表8

從試驗結(jié)果上看：實際強度等級較設(shè)計強度相差較大，分析其主要原因是砌塊的成型工藝采用振動加壓成型，這種成型工藝使產(chǎn)品的強度有很大的提升，再者粉煤灰“火山灰效應(yīng)”也對產(chǎn)品的性能提升起到了一定的作用。

從檢驗數(shù)據(jù)來看，配合比設(shè)計還可以繼續(xù)進行調(diào)整，從而進一步提高工業(yè)廢渣的比例，只要我們合理利用，要求出合適的配方和工藝，就能夠充分發(fā)揮砌塊這類建材產(chǎn)品，充分利用工業(yè)廢渣的作用。

參考文獻：

[1]《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》JGJ51-2002

[2]《輕集料混凝土小型空心砌塊》GB/T15229-2011

[3]單維升，陳素華.《普通混凝土小型空心砌塊配合比設(shè)計》