全輕輕集料混凝土的配合比設計

【摘要】在參考輕骨料混凝土配合比設計的基礎上，采用松散體積法，以陶粒為粗骨料，以陶砂為細骨料，配制出強度等級為C10、干表觀密度為1100kg/m3的全輕輕集料混凝土。

【關鍵詞】全輕輕集料混凝土；陶粒；陶砂；配合比

細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）時的輕集料混凝土稱為砂輕混凝土，細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計方法有兩種[1，2]：絕對體積法和松散體積法；砂輕輕集料混凝土配合比的設計適合采用絕對體積法，也可以采用松散體積，在我國，實際工程中多采用松散體積法進行輕集料混凝土配合比的設計[3]。本論文根據《輕骨料混凝土技術規程》[4，5]，采用湖北宜昌碎石型頁巖陶粒為粗骨料，廣西華桂陶砂為細骨料，以松散體積法設計C10陶粒全輕混凝土的基準配合比。松散體積法以混凝土的干表觀密度為基準，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下的質量總和，以此為基礎，通過計算和查表，求出各組成材料的質量及其總和，在經過試配，求出最終配合比。

1. 全輕輕集料混凝土配合比的設計

（1）根據設計要求的輕骨料混凝土的強度等級和混凝土的用途，確定粗細骨料的種類和粗骨料的最大粒徑.

本實驗所設計混凝土為LC10、干表觀密度為1100kg/m3的等級，以陶粒為粗骨料，以陶砂為細骨料的用于復合墻體材料承重保溫結構的全輕輕集料混凝土，因而粗骨料選用粒徑為4-16mm的陶粒，細骨料選用為粒徑小于5mm的頁巖陶砂。

（2）測定粗骨料的堆積密度、筒壓強度和2h吸水率，并測定細骨料的堆積密度；

粗骨料的堆積密度548 kg/m3，壓強度2.44MPa，2h吸水率10.62%，輕細集料的堆積密度740 kg/m3。

（3）通過下式計算確定混凝土試配強度

fcu，o≥ fcu，k+1.645σ

式中fcu，o--輕骨料混凝土的試配強度

fcu，k --輕骨料混凝土立方體抗壓強度標準值即強度等級

σ--輕骨料混凝土強度標準差

輕集料混凝土強度標準差可按下表1取值：

表1 輕集料混凝土強度標準差

輕集料混凝土強度標準差取4.0代入，計算出混凝土的試配強度為16.6MPa。

（4）選擇水泥用量

表2 水泥用量表

表3 水泥用量受地區的影響

所設計的混凝土用于廣東地區，不受風雪影響，因而最大水灰比不受限制，最小水泥用量250kg/m3，根據上表選擇水泥用量為350 kg/m3。

（5）根據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的混凝土用水量，總用水量是指凈用水量加上輕集料在規定時間內的吸水量。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，且大小隨時間而變化，輕集料預先吸的水分對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行設計。

表4 凈用水量表

參考表4，所設計的輕集料混凝土用于預制構件及制品，坍落度要求為70-80mm，采用振搗棒振實，故取凈用水量為165kg/m3.采用減水率為25%的高效減水劑，節約用水41.25kg，凈用水量為124kg/m3

（6）根據混凝土用途選取松散體積砂率Sp

表5 砂率表

由于陶粒顆粒級配良好，參照上表，砂率可適當降低，選取砂率Sp=35%。

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

表6 粗細骨料總體積表

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

計算粗集料和細集料的用量分別為：

細集料用量：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）根據凈用水量和附加水量的關系按下式計算總用水量

Mwt=124+482×0.1=172kg/m3

（9） 按下式計算混凝土干表觀密度并與設計要求的干表觀密度進行對比，其誤差大于則應按下式重新調整和計算配合比：

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

與設計要求的密度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，可以進一步達到設計要求，符合規程中容重等級1100的混凝土的容重范圍為1050-1150 kg/m3的規定。

（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用技術規程》JGJ28—86，粉煤灰取代水泥率不超過15%，可取30%[21]，超量系數1.2。

擬定的全輕輕集料混凝土的設計配合比

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的優化

試配和原材料及工藝的優化。以上面配比進行混凝土試配，混凝土的坍落度達到108mm，超出設計混凝土的50-80mm范圍，并且保水性和粘聚性較差，出現比較嚴重的泌水現象。因而調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，達到混凝土工作性能設計要求。初步調整后的輕集料混凝土配合比作為陶粒混凝土配合比參數優化的基準配合比，調整后的配合比如表8：

表8 全輕輕集料混凝土的優化配合比

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 使用預濕處理的輕集料時的投料順序

3.小結

（1）全輕混凝土的配合比設計適宜采用松散體積法。相比之下，松散體積法設計過程更為簡便，容易調整。

（2）采用宜昌500級碎石形頁巖陶粒、球形頁巖陶砂，陶粒預濕工藝，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，可配制出容重為1200kg/m ，抗壓強度為20.6MPa的全輕輕集料混凝土。

參考文獻

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

[ 2 ] 胡曙光.輕集料混凝土[M].北京：化學工業出版社，2006：5

[ 3 ] 郭宏云.陶粒混凝土配合比設計[J].武漢大學學報，2007，（10）：252-255.

[ 4 ] J GJ5122002 ，輕骨料混凝土技術規程[ S] .

[ 5 ]J GJ12299 ，輕骨料混凝土結構設計規程[ S] .