自密實甘蔗渣纖維混凝土配合比計算

張曉航 秦亞茹

摘要：自密實混凝土和纖維混凝土都是新型材料，自密實混凝土能夠免振搗，減少工地噪音；而纖維混凝土能夠增加混凝土的整體性，減少鋼筋的用量。這兩種混凝土在原理上是沒有沖突的。因此在這里我們將嘗試算出自密實甘蔗渣纖維混凝土的配合比。

關鍵詞：自密實；纖維；混凝土；甘蔗渣

1概述

1.1配合比計算的一般方法

配合比計算一般分為九步：a.確定試配強度b.確定水灰比才c.確定單方用水量d.計算水泥用量e.分別計算各種膠接材體積f.確定砂率g.計算砂石用量h.確定初步配合比i.配合比的試配與調整。此外，因為此前沒有這方面的經驗，所以在本文中我們還加入了一些試驗方法步驟。比如，如何確定纖維的摻量，以及如何確定減水劑的用量。

1.2方法的評價

此方法為一般的配合比計算方法，比較可靠。此外各個步驟相互嵌套，聯系緊密，不會出現前后不協調的情況。對于不確定的用量還加入了實驗步驟，增加了本方法的嚴密性。

2配合比的計算

2.1確定試配強度。假設設計強度等級為C40，強度標準差為5.0Mpa，則試配強度為40+1.645*5=48.225Mpa

2.2確定水灰比（根據纖維混凝土的水灰比范圍0.40-0.53）水泥實際強度fce=44Mpa，本處采用碎石所以aa=0.46，ab=0.07，所以W/C=aa×fce/（fcu，0+aa×ab×fce）=（0.46×44）/（48.225+0.46× 0.07×44）=0.41，這里取水灰比W/C=0.40

2.3確定單方用水量（一般控制在180kg-220kg）。取W0=180kg（施工中采用減水率大于30%的聚羧酸高效減水劑，在試配時不考慮其減水效果。）

2.4計算水泥用量。C0=W0/（W/C）=180/0.4=450kg

2.5分別計算各種膠接材（粉體）體積（本處采用歐洲規范160L-240L）按自密實性和泵送需要較多粉體考慮，選用一級粉煤灰取代水泥20%，超量系數1.4；＄95磨細礦渣粉取代水泥30%，超量系數1.3，則膠結材量為：水泥225kg，一級粉煤灰126kg，＄95礦渣粉175.5kg。

三者絕對體積分別為：水泥225/3.12=72L，粉煤灰126/2.2=57L礦渣粉175.5/2.8=63L

綜合粉體體積為 72+57+63=192L>160L

膠結材漿體體積為192+180=372L>330L

符合規范

2.6確定砂率（根據自密實粗骨料的范圍應在280L-350L）

取砂率Sp=50%

2.7計算砂石用量（空氣含量按1.5%計算）

令人滿意的砂應在4.75mm的篩子上幾乎沒有篩余物且級配連續，石子應是10mm或是20mm的單級配顆粒。

V（s0+g0）=（1000-192-180-1.5%*1000）L=613L

因為ρs0=2.65kg/L；ρg0=2.70kg/L；又因為砂和石按1:1混合所以ρ（s0+g0）=2.67kg/L

所以M（s0）=613*2.67*0.5=818kg

M（g0）=613*2.67*0.5=818kg

2.8初步配合比為：水泥:粉煤灰:磨細礦渣粉:水:砂:石=225:126:175.5:180: 818:818

2.9配合比的試配、調整與確定：

（1）試拌材料用量為：水泥:粉煤灰:磨細礦渣粉:水:砂:石=225:126:175.5:180:818:818

（2）確定纖維摻入量。分別取纖維摻入率（體積）P=1.0%，P=1.1%，P=1.2%.....p=1.5%（體積摻入率應保持在1%-7%）M（t0）=V（t0）*ρ（ρ的取值根據所制得的甘蔗渣纖維的性能）按以上纖維摻入率分別拌制15L并加入適量聚羧酸高效減水劑（許多產品易出現沉淀現象，使用前需搖動使其均勻），當加入量為（）時，符合自密實麥秸稈纖維混凝土的要求。

（3）拌和后，坍落度為10mm則不需改變。若不符合要求，在保證水灰比不變的情況下，適當加水和水泥。

（4）觀察拌和物施工性能：棍度，保水性，含砂。拌和物在拌和過程中比普通砼困難，較難攪拌。

（5）分別測出試塊的強度，若28天抗壓符合試配強度要求，則確定該配合比為基準配合比。

（6）分別作出強度，塌落度關于纖維摻入率的曲線圖像，找出符合自密實混凝土特性且符合試配強度的摻入率P，即為所求纖維摻入率。

注：取甘蔗渣纖維的抗拉強度為170-290Mpa，彈性模量為15-29Gpa，纖維直徑為0.2-0.4mm，纖維長度為50-300mm，吸水率為5-70%（此性能為未經打漿處理的甘蔗渣的性能。）

2.10實驗中纖維的處理

（1）應采用化學打漿法，有效地去除半纖維素和木質素，從而使細胞硬度變小，增加纖維的抗彎強度，且養護方法應采用室溫養護

（2）為解決纖維的吸水性問題，在做實驗前應將纖維放在水中足夠長時間使之吸水飽和。之后為保證水灰比，在加水時應減去纖維的吸水量（根據所使用的甘蔗渣纖維的吸水率以及摻入量來決定。）由于甘蔗渣的吸水率較小，可以不考慮其對凝結時間的影響。

（3）在配置混凝土時，應預先將水泥，水，外摻料攪拌成漿體，然后加入細集料和粗集料，再進行攪拌。最后加入纖維，以防纖維過度受損害。

2.11應采取多組實驗

（1）探究摻入率對抗拉強度抗壓強度和抗彎強度的影響保持其他用量不變，只改變纖維體積摻入量，分別試制摻入率為1%，2%，3%，4%，5%，6%，7%的試塊并研究性能，做出曲線圖探究最合適的摻入率。

（2）探究聚羧酸高效減水劑的用量對混凝土強度的影響保持其他用量不變，只改變聚羧酸高效減水劑的用量，并控制養護環境等外部條件制作五組試塊并研究性能，做出曲線圖探究最合適的聚羧酸高效減水劑的用量。

3自密實混凝土的特別要求

為了使混凝土能夠免去振搗，自密實，對混凝土的保水性以及水灰比要求比較高，為了保證混凝土的自密實性和泵送性需要較多粉體，因此需要加入一定量的膠合劑，并取代一部分的水泥。對粗骨料和細骨料沒有什么特殊要求。對于膠合劑的選用也應當注意，最好選用較細的膠合劑，比如一級粉煤灰，＄95礦渣粉。

4纖維混凝土的特別要求

纖維混凝土對纖維的摻入量有較高要求，一般應該控制在一定的范圍內，并且對于纖維的各種性能比如抗拉強度，彈性模量，纖維長度，應該做嚴格的要求。否則纖維不但起不到任何作用還有可能因為植物本身的特性影響混凝土的整體性能。此外考慮到纖維的吸水性能，應該加入一定量的減水劑，或者在配置時，應該考慮到纖維的吸水量，確保混凝土的含水量和水灰比。

參考文獻

[1] 龍廣成.自密實混凝土[M].科學出版社,2013,6.

[2] 徐至鈞.纖維混凝土技術與應用[M].中國建筑工業出版社,2011.8.

[3] 王春陽,裴銳.土木工程材料[M].北京大學出版社,2009,8.

作者簡介：張曉航，女，河南南陽人，鄭州大學土木工程學院2011級本科生，土木工程專業；秦亞茹，女，河南永城人，鄭州大學土木工程學院2011級本科生，土木工程專業。