關(guān)于輕骨料自密實(shí)混凝土性能的 試驗(yàn)研究及有效結(jié)論

(深圳市鵬城基業(yè)混凝土有限公司， 廣東 深圳 518000)

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

1 自密實(shí)輕骨料混凝土研究概況

隨著自密實(shí)混凝土的技術(shù)不斷成熟，從而延伸出自密實(shí)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(jì)初，美國(guó)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(yīng)用到世界各地的土木工程中，在我國(guó)該種混凝土在用于各種墻體與橋梁的建設(shè)。輕骨料混凝土具有輕質(zhì)性、比強(qiáng)度高及良好的保溫性能。在輕骨料混凝土的基礎(chǔ)上，人們研制出了輕骨料自密實(shí)混凝土，通過對(duì)其配合比加以調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)自密實(shí)效果，使其不僅輕質(zhì)高強(qiáng)，還能夠自動(dòng)填充。

2 試驗(yàn)

2.1 原材料

水泥:應(yīng)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(biāo)，如表1所示。選擇I級(jí)粉煤灰作為粉煤灰，這種粉煤灰的具體化學(xué)成分，如表1所示。

表1 水泥基本性能指標(biāo)

表2 粉煤灰具體化學(xué)成分

對(duì)于粗骨料的選擇，一般高強(qiáng)頁巖陶粒，其等級(jí)為900級(jí)，其粒徑為5mm-16mm連續(xù)級(jí)配，1660kg/m3的表觀密度。

對(duì)于細(xì)骨料的選擇，一般選擇陶砂，其等級(jí)為700級(jí)，表觀密度1760kg/m3。對(duì)于水的選擇，一般選擇自來水；對(duì)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(yàn)方法

在這次試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，包括的輕骨料自密實(shí)混凝土有3種密度等級(jí)，配合比設(shè)計(jì)主要是參考國(guó)家頒布的相關(guān)文件，選擇自密實(shí)混凝土固定砂石體積法與全計(jì)算法相結(jié)合的方法。其中固定砂石體積法的主要思路為：（1）對(duì)粗骨料、細(xì)骨料的體積和用量加以確定，其中結(jié)合自密實(shí)混凝土粗骨料的堆積用量確定粗骨料與細(xì)骨料的體積；（2）對(duì)砂在砂漿里的體積量加以明確；（3）對(duì)輕骨料的吸水特性加以充分考慮[1], 輕骨料自密實(shí)混凝土編號(hào)分別為:Q1900、Q1800、Q1700。 混凝土強(qiáng)度由水膠比來控制, 其關(guān)系式為：

式中:膠凝材料的質(zhì)量使用m(c +f)加以表示;水的質(zhì)量使用m(w)加以表示;水泥的抗壓強(qiáng)度使用fce加以表示;混凝土的抗壓強(qiáng)度使用fcu, p加以表示;A ,B 表示回歸系數(shù), 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(jìn)行表示;粉煤灰取代率使用φ加以表示, 結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗(yàn)與試驗(yàn)選取φ, 本文取φ=0 .3 .

結(jié)合上述方式，可以發(fā)現(xiàn)，通過使用全計(jì)算法，能夠?qū)ε渲谱悦軐?shí)混凝土中砂率偏低與流動(dòng)性差的問題加以解決, 反復(fù)進(jìn)行試配可以得到的輕骨料自密實(shí)混凝土，其工作性能往往比較好。

3 結(jié)果與討論

3.1 輕骨料自密實(shí)混凝土的保溫性能

本次研究主要是對(duì)三種輕骨料的自密實(shí)混凝土的等級(jí)進(jìn)行研究，經(jīng)試驗(yàn)和測(cè)試后得到的結(jié)果如表三所示，而三種輕骨料的自密實(shí)混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)主要是運(yùn)用導(dǎo)熱系數(shù)檢測(cè)儀器測(cè)試得出，其結(jié)果如表四所示：

表3 3種輕骨料自密實(shí)混凝土密度等級(jí)

表4 輕骨料自密實(shí)混凝土導(dǎo)熱系數(shù)

從表四中顯示的數(shù)據(jù)可以得出以下結(jié)論：輕骨料的自密度混凝土，其導(dǎo)熱的系數(shù)會(huì)伴隨自密度的等級(jí)而不斷提升；且研究結(jié)果中，相較于普通混凝土導(dǎo)熱的系數(shù)，研究所選的三種輕骨料的自密度混凝土導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)較低；但還未到達(dá)保溫砂漿的保溫性能[2]。即本研究試驗(yàn)得到的密度等級(jí)結(jié)果中，輕骨料的自密度混凝土可達(dá)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(jìn)行配合比的重新調(diào)配，以此來減少混凝土密度的等級(jí)。

3.2 輕骨料自密實(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度

對(duì)設(shè)計(jì)的三種配合比的混凝土Q1900、Q1800、Q1700。測(cè)試其3 d、7 d 和28 d抗壓強(qiáng)度，試件規(guī)格為100×100×100 mm 立方體試塊，每組3 塊，其抗壓強(qiáng)度值見下表5。

表5 試驗(yàn)混凝土抗壓強(qiáng)度指標(biāo)

3種輕骨料自密實(shí)混凝土比強(qiáng)度的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，如圖一所示，其中，比強(qiáng)度=抗壓強(qiáng)度/密度。

圖1 比強(qiáng)度

分析圖一可以得出以下結(jié)論：輕骨料的自密實(shí)混凝土，其等級(jí)分布越高，其抗壓的強(qiáng)度就越強(qiáng)；除此之外，密度等級(jí)為1900kg/m3輕骨料的自密實(shí)混凝土，其7日至28日抗壓的強(qiáng)度上升就越發(fā)的顯著；而密度等級(jí)為1800kg/m3和1700kg/m3輕骨料的自密實(shí)混凝土，其抗壓的強(qiáng)度上升時(shí)間主要集中分布在7日之間。Q1900組的輕骨料的自密實(shí)混凝土，其28日的抗壓強(qiáng)度，能夠達(dá)到C30的強(qiáng)度等級(jí)；而一般的混凝土，C30的容重若以2400kg/m3進(jìn)行計(jì)算，可得出比強(qiáng)度為0.021。從圖二中可以分析得出，若Q1900的比強(qiáng)度達(dá)到0.027，那么相較于一般的混凝土，其比強(qiáng)度顯著上升了28.6%，而分析圖二發(fā)現(xiàn)，相較于其他強(qiáng)度等級(jí)的一般混凝土，其中Q1800和Q1700這兩組的輕骨料自密實(shí)混凝土比強(qiáng)度要高。由此可以得出，混凝土輕質(zhì)化能夠有效提升其比強(qiáng)度，且在工程中運(yùn)用輕質(zhì)高強(qiáng)度自密實(shí)混凝土更具優(yōu)勢(shì)；尤其體現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)工程中，能夠增加結(jié)構(gòu)使用空間的最大化，并最大限度降低材料造價(jià)。

3.3 輕骨料自密實(shí)混凝土滲透性能

3.3 輕骨料自密實(shí)混凝土滲透性能

本次試驗(yàn)對(duì)輕骨料自密實(shí)混凝土滲透性能的評(píng)價(jià)，主要運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28日的真空飽水；具體電通量得到的結(jié)果，見圖二：

圖 2 電通量

結(jié)合圖2中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，三組輕骨料自密實(shí)混凝土的密度等級(jí)與電通量不呈線性變化規(guī)律，且滲透性和抗壓強(qiáng)度大小無任何對(duì)應(yīng)關(guān)系。同時(shí)，三組輕骨料自密實(shí)混凝土試件的電通量處于500C/m2-800C/m2之間時(shí)，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?yàn)槠渚哂休^好的自密實(shí)性，讓其具有比較致密的內(nèi)部結(jié)構(gòu)填充，為能夠避免因振搗施工造成振搗不一致而導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生疏松情況。此外，在輕骨料自密實(shí)混凝土中，其輕骨料的吸水性較好，成型與養(yǎng)護(hù)期間輕骨料所吸水分，能夠幫助其后期自養(yǎng)護(hù)，這樣就確保了該中混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的致密性，促進(jìn)其長(zhǎng)期性能的不斷發(fā)展及穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

綜上所述，與普通混凝土比較，輕骨料自密實(shí)混凝土的保溫性能更加優(yōu)異，但其導(dǎo)熱系數(shù)明顯更低，加之其的密度等級(jí)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(qiáng)度等級(jí)的輕骨料自密實(shí)混凝土的比強(qiáng)度明顯更高，且輕質(zhì)高強(qiáng)化更為明顯，這就使得其能夠在混凝土結(jié)中得到更好的應(yīng)用。

[1]張?jiān)茋?guó),吳智敏,張小云等.自密實(shí)輕骨料混凝土的工作性能[J].建筑材料學(xué)報(bào),2009, 12(1):116-120.

[3]王玉梅,劉錫軍.自密實(shí)輕骨料混凝土配合比設(shè)計(jì)及基本力學(xué)性能試驗(yàn)[J].混凝土, 2012(6):111-113.