全輕輕集料混凝土的配合比設(shè)計(jì)

【摘要】在參考輕骨料混凝土配合比設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，采用松散體積法，以陶粒為粗骨料，以陶砂為細(xì)骨料，配制出強(qiáng)度等級(jí)為C10、干表觀密度為1100kg/m3的全輕輕集料混凝土。

【關(guān)鍵詞】全輕輕集料混凝土；陶粒；陶砂；配合比

細(xì)集料全部或部分采用普通砂，部分采用輕砂（如陶砂、膨脹珍珠巖或浮石砂）時(shí)的輕集料混凝土稱為砂輕混凝土，細(xì)集料全部采用輕砂的輕集料混凝土稱為全輕混凝土。按照輕集料混凝土配合比設(shè)計(jì)方法有兩種[1，2]：絕對(duì)體積法和松散體積法；砂輕輕集料混凝土配合比的設(shè)計(jì)適合采用絕對(duì)體積法，也可以采用松散體積，在我國(guó)，實(shí)際工程中多采用松散體積法進(jìn)行輕集料混凝土配合比的設(shè)計(jì)[3]。本論文根據(jù)《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》[4，5]，采用湖北宜昌碎石型頁巖陶粒為粗骨料，廣西華桂陶砂為細(xì)骨料，以松散體積法設(shè)計(jì)C10陶粒全輕混凝土的基準(zhǔn)配合比。松散體積法以混凝土的干表觀密度為基準(zhǔn)，即假定每立方輕集料混凝土的干表觀密度為其各組成材了干燥狀態(tài)下的質(zhì)量總和，以此為基礎(chǔ)，通過計(jì)算和查表，求出各組成材料的質(zhì)量及其總和，在經(jīng)過試配，求出最終配合比。

1. 全輕輕集料混凝土配合比的設(shè)計(jì)

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求的輕骨料混凝土的強(qiáng)度等級(jí)和混凝土的用途，確定粗細(xì)骨料的種類和粗骨料的最大粒徑.

本實(shí)驗(yàn)所設(shè)計(jì)混凝土為L(zhǎng)C10、干表觀密度為1100kg/m3的等級(jí)，以陶粒為粗骨料，以陶砂為細(xì)骨料的用于復(fù)合墻體材料承重保溫結(jié)構(gòu)的全輕輕集料混凝土，因而粗骨料選用粒徑為4-16mm的陶粒，細(xì)骨料選用為粒徑小于5mm的頁巖陶砂。

（2）測(cè)定粗骨料的堆積密度、筒壓強(qiáng)度和2h吸水率，并測(cè)定細(xì)骨料的堆積密度；

粗骨料的堆積密度548 kg/m3，壓強(qiáng)度2.44MPa，2h吸水率10.62%，輕細(xì)集料的堆積密度740 kg/m3。

（3）通過下式計(jì)算確定混凝土試配強(qiáng)度

fcu，o≥ fcu，k+1.645σ

式中fcu，o--輕骨料混凝土的試配強(qiáng)度

fcu，k --輕骨料混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值即強(qiáng)度等級(jí)

σ--輕骨料混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差

輕集料混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差可按下表1取值：

表1 輕集料混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差

輕集料混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差取4.0代入，計(jì)算出混凝土的試配強(qiáng)度為16.6MPa。

（4）選擇水泥用量

表2 水泥用量表

表3 水泥用量受地區(qū)的影響

所設(shè)計(jì)的混凝土用于廣東地區(qū)，不受風(fēng)雪影響，因而最大水灰比不受限制，最小水泥用量250kg/m3，根據(jù)上表選擇水泥用量為350 kg/m3。

（5）根據(jù)施工稠度的要求選擇凈用水量的用水量分為凈用水量和總用水量。凈用水量指不含輕集料的吸水量在內(nèi)的混凝土用水量，總用水量是指凈用水量加上輕集料在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的吸水量。凈用水量與膠凝材料的比值叫凈水膠比，總用水量與膠凝材料的比值叫總水膠比。由于輕集料吸水率的差別很大，且大小隨時(shí)間而變化，輕集料預(yù)先吸的水分對(duì)新拌混凝土的工作性能影響較小，因此一般采用凈用水量或凈水膠比進(jìn)行設(shè)計(jì)。

表4 凈用水量表

參考表4，所設(shè)計(jì)的輕集料混凝土用于預(yù)制構(gòu)件及制品，坍落度要求為70-80mm，采用振搗棒振實(shí)，故取凈用水量為165kg/m3.采用減水率為25%的高效減水劑，節(jié)約用水41.25kg，凈用水量為124kg/m3

（6）根據(jù)混凝土用途選取松散體積砂率Sp

表5 砂率表

由于陶粒顆粒級(jí)配良好，參照上表，砂率可適當(dāng)降低，選取砂率Sp=35%。

（7）根據(jù)粗細(xì)骨料的類型選用粗細(xì)骨料總體積并按下列公式計(jì)算每立方米混凝土的粗細(xì)骨料用量Vt。

表6 粗細(xì)骨料總體積表

采用碎石型和圓球型輕粗集料，細(xì)骨料采用輕砂，因而選取每立方米混凝土粗細(xì)骨料的松散體積總用量Vt=1.35m3

計(jì)算粗集料和細(xì)集料的用量分別為：

細(xì)集料用量：Vs=VtVp=1.35×0.35=0.47m3

Ms=0.47×740=350kg

粗集料用量：Va=Vt-Vs=1.35-0.47=0.88m3

Ma=0.88×548=482kg

（8）根據(jù)凈用水量和附加水量的關(guān)系按下式計(jì)算總用水量

Mwt=124+482×0.1=172kg/m3

（9） 按下式計(jì)算混凝土干表觀密度并與設(shè)計(jì)要求的干表觀密度進(jìn)行對(duì)比，其誤差大于則應(yīng)按下式重新調(diào)整和計(jì)算配合比：

Mc=1.15mc+ma+ms=1.15×350+482+418=1302 kg/m3

與設(shè)計(jì)要求的密度1100 kg/m3相比，誤差18%，但是在配制此混凝土過程中加入引氣劑，可以進(jìn)一步達(dá)到設(shè)計(jì)要求，符合規(guī)程中容重等級(jí)1100的混凝土的容重范圍為1050-1150 kg/m3的規(guī)定。

（10）粉煤灰取代水泥的用量參照《粉煤灰在混凝土和砂漿中應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ28—86，粉煤灰取代水泥率不超過15%，可取30%[21]，超量系數(shù)1.2。

擬定的全輕輕集料混凝土的設(shè)計(jì)配合比

表7 全輕輕集料混凝土的初始配合比

原料水泥水陶粒陶砂粉煤灰減水劑

kg/m3212124482350451.3%

2 全輕輕集料混凝土配合比參數(shù)的優(yōu)化

試配和原材料及工藝的優(yōu)化。以上面配比進(jìn)行混凝土試配，混凝土的坍落度達(dá)到108mm，超出設(shè)計(jì)混凝土的50-80mm范圍，并且保水性和粘聚性較差，出現(xiàn)比較嚴(yán)重的泌水現(xiàn)象。因而調(diào)整混凝土凈用水量由160 kg/m3降低至127 kg/m3，降低混凝土的水膠比，達(dá)到混凝土工作性能設(shè)計(jì)要求。初步調(diào)整后的輕集料混凝土配合比作為陶粒混凝土配合比參數(shù)優(yōu)化的基準(zhǔn)配合比，調(diào)整后的配合比如表8：

表8 全輕輕集料混凝土的優(yōu)化配合比

原料水泥水陶粒陶砂粉煤灰減水劑

kg/m320095482350451.3%

按照表8中的配合比，可配制出容重為1200kg/m 、抗壓強(qiáng)度為20.6MPa的全輕輕集料混凝土。

全輕輕集料混凝土的投料順序如圖1.

圖 1 使用預(yù)濕處理的輕集料時(shí)的投料順序

3.小結(jié)

（1）全輕混凝土的配合比設(shè)計(jì)適宜采用松散體積法。相比之下，松散體積法設(shè)計(jì)過程更為簡(jiǎn)便，容易調(diào)整。

（2）采用宜昌500級(jí)碎石形頁巖陶粒、球形頁巖陶砂，陶粒預(yù)濕工藝，材料配合比為水泥︰粉煤灰︰水︰陶粒︰陶砂=1︰0.22︰0.47︰2.41︰1.75時(shí)，可配制出容重為1200kg/m ，抗壓強(qiáng)度為20.6MPa的全輕輕集料混凝土。

參考文獻(xiàn)

[ 1 ] 李彥昌， 楊榮俊， 張春林， et al. 超輕陶粒混凝土的配制與應(yīng)用[J]. 市政技術(shù)， 2004，（02）： 126-128.

[ 2 ] 胡曙光.輕集料混凝土[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006：5

[ 3 ] 郭宏云.陶粒混凝土配合比設(shè)計(jì)[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，（10）：252-255.

[ 4 ] J GJ5122002 ，輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程[ S] .

[ 5 ]J GJ12299 ，輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程[ S] .