關于輕骨料自密實混凝土性能的 試驗研究及有效結論

(深圳市鵬城基業混凝土有限公司， 廣東 深圳 518000)

目前，在土木工程中應用最多的建筑材料是混凝土,伴隨普通混凝土的出現,混凝土得到進一步的發展,相關研究人員通過對混凝土中的組成材料加以改變,從而創造出更多的新型高性能混凝土。其中一種就是自密實輕骨料混凝土，這種混凝土具有自密實與輕骨料混凝土的特性，該材料的應用可以大大減輕結構自重,減少噪音污染,提高結構的抗震性能，具有廣闊的應用前景。然而，自密實輕骨料混凝土在實際工程應用推廣之前還需要對它的性能進行更全面、深入的研究。

1 自密實輕骨料混凝土研究概況

隨著自密實混凝土的技術不斷成熟，從而延伸出自密實輕骨料混凝土，其中的輕骨料或高性能骨料能夠替換普通骨料，從而配制出一種新型高性能混凝土。

20世紀初，美國人采用頁巖陶粒作為骨料，從而成為配制出輕骨料混凝土的第一人，由于輕骨料混凝土具有出色性能，使其快速的應用到世界各地的土木工程中，在我國該種混凝土在用于各種墻體與橋梁的建設。輕骨料混凝土具有輕質性、比強度高及良好的保溫性能。在輕骨料混凝土的基礎上，人們研制出了輕骨料自密實混凝土，通過對其配合比加以調整，從而實現自密實效果，使其不僅輕質高強，還能夠自動填充。

2 試驗

2.1 原材料

水泥:應用海螺P·O 42.5R普通硅酸鹽水泥，這種水泥的具體性能指標，如表1所示。選擇I級粉煤灰作為粉煤灰，這種粉煤灰的具體化學成分，如表1所示。

表1 水泥基本性能指標

表2 粉煤灰具體化學成分

對于粗骨料的選擇，一般高強頁巖陶粒，其等級為900級，其粒徑為5mm-16mm連續級配，1660kg/m3的表觀密度。

對于細骨料的選擇，一般選擇陶砂，其等級為700級，表觀密度1760kg/m3。對于水的選擇，一般選擇自來水；對于減水劑的選擇，一般選擇聚羧酸系高性能減水劑，其固含為4%。

2.2 試驗方法

在這次試驗設計中，包括的輕骨料自密實混凝土有3種密度等級，配合比設計主要是參考國家頒布的相關文件，選擇自密實混凝土固定砂石體積法與全計算法相結合的方法。其中固定砂石體積法的主要思路為：（1）對粗骨料、細骨料的體積和用量加以確定，其中結合自密實混凝土粗骨料的堆積用量確定粗骨料與細骨料的體積；（2）對砂在砂漿里的體積量加以明確；（3）對輕骨料的吸水特性加以充分考慮[1], 輕骨料自密實混凝土編號分別為:Q1900、Q1800、Q1700。 混凝土強度由水膠比來控制, 其關系式為：

式中:膠凝材料的質量使用m(c +f)加以表示;水的質量使用m(w)加以表示;水泥的抗壓強度使用fce加以表示;混凝土的抗壓強度使用fcu, p加以表示;A ,B 表示回歸系數, 分別為0.48 、0.50、 0.52 .用水量m(w )為：

式中:漿體體積使用Ve 加以表示；空氣體積使用V0加以表示;水泥、粉煤灰的密度分別使用ρc, ρf進行表示;粉煤灰取代率使用φ加以表示, 結合相關經驗與試驗選取φ, 本文取φ=0 .3 .

結合上述方式，可以發現，通過使用全計算法，能夠對配制自密實混凝土中砂率偏低與流動性差的問題加以解決, 反復進行試配可以得到的輕骨料自密實混凝土，其工作性能往往比較好。

3 結果與討論

3.1 輕骨料自密實混凝土的保溫性能

本次研究主要是對三種輕骨料的自密實混凝土的等級進行研究，經試驗和測試后得到的結果如表三所示，而三種輕骨料的自密實混凝土的導熱系數主要是運用導熱系數檢測儀器測試得出，其結果如表四所示：

表3 3種輕骨料自密實混凝土密度等級

表4 輕骨料自密實混凝土導熱系數

從表四中顯示的數據可以得出以下結論：輕骨料的自密度混凝土，其導熱的系數會伴隨自密度的等級而不斷提升；且研究結果中，相較于普通混凝土導熱的系數，研究所選的三種輕骨料的自密度混凝土導熱系數相對較低；但還未到達保溫砂漿的保溫性能[2]。即本研究試驗得到的密度等級結果中，輕骨料的自密度混凝土可達保溫的效果，而若要讓輕骨料的自密度混凝土滿足保溫材料保溫的性能，則需要進行配合比的重新調配，以此來減少混凝土密度的等級。

3.2 輕骨料自密實混凝土抗壓強度

對設計的三種配合比的混凝土Q1900、Q1800、Q1700。測試其3 d、7 d 和28 d抗壓強度，試件規格為100×100×100 mm 立方體試塊，每組3 塊，其抗壓強度值見下表5。

表5 試驗混凝土抗壓強度指標

3種輕骨料自密實混凝土比強度的試驗數據，如圖一所示，其中，比強度=抗壓強度/密度。

圖1 比強度

分析圖一可以得出以下結論：輕骨料的自密實混凝土，其等級分布越高，其抗壓的強度就越強；除此之外，密度等級為1900kg/m3輕骨料的自密實混凝土，其7日至28日抗壓的強度上升就越發的顯著；而密度等級為1800kg/m3和1700kg/m3輕骨料的自密實混凝土，其抗壓的強度上升時間主要集中分布在7日之間。Q1900組的輕骨料的自密實混凝土，其28日的抗壓強度，能夠達到C30的強度等級；而一般的混凝土，C30的容重若以2400kg/m3進行計算，可得出比強度為0.021。從圖二中可以分析得出，若Q1900的比強度達到0.027，那么相較于一般的混凝土，其比強度顯著上升了28.6%，而分析圖二發現，相較于其他強度等級的一般混凝土，其中Q1800和Q1700這兩組的輕骨料自密實混凝土比強度要高。由此可以得出，混凝土輕質化能夠有效提升其比強度，且在工程中運用輕質高強度自密實混凝土更具優勢；尤其體現在混凝土結構工程中，能夠增加結構使用空間的最大化，并最大限度降低材料造價。

3.3 輕骨料自密實混凝土滲透性能

3.3 輕骨料自密實混凝土滲透性能

本次試驗對輕骨料自密實混凝土滲透性能的評價，主要運用的是抗氯離子的滲透法；是用電通量來檢查試件氯離子的滲透情況；其中，試件主要使用的是高溫50mm、直徑100mm的圓柱體，而試件的標準養護時間為28日的真空飽水；具體電通量得到的結果，見圖二：

圖 2 電通量

結合圖2中的數據可以發現，三組輕骨料自密實混凝土的密度等級與電通量不呈線性變化規律，且滲透性和抗壓強度大小無任何對應關系。同時，三組輕骨料自密實混凝土試件的電通量處于500C/m2-800C/m2之間時，其電通量都明顯低于普通混凝土，這就表明該種混凝土抗氯離子滲透性能比較好，也正因為其具有較好的自密實性，讓其具有比較致密的內部結構填充，為能夠避免因振搗施工造成振搗不一致而導致內部結構發生疏松情況。此外，在輕骨料自密實混凝土中，其輕骨料的吸水性較好，成型與養護期間輕骨料所吸水分，能夠幫助其后期自養護，這樣就確保了該中混凝土內部結構的致密性，促進其長期性能的不斷發展及穩定性。

4 結論

綜上所述，與普通混凝土比較，輕骨料自密實混凝土的保溫性能更加優異，但其導熱系數明顯更低，加之其的密度等級越低，那么其就具備越好的保溫性能；與普通混凝土比較，相同強度等級的輕骨料自密實混凝土的比強度明顯更高，且輕質高強化更為明顯，這就使得其能夠在混凝土結中得到更好的應用。

[1]張云國,吳智敏,張小云等.自密實輕骨料混凝土的工作性能[J].建筑材料學報,2009, 12(1):116-120.

[3]王玉梅,劉錫軍.自密實輕骨料混凝土配合比設計及基本力學性能試驗[J].混凝土, 2012(6):111-113.