1、CL30輕骨料混凝土的試驗研究 一、 概述輕骨料混凝土以天然多孔輕骨料或人造陶粒作粗骨料，天然砂或輕砂作細骨料，用硅酸鹽水泥、水和外加劑（或不摻外加劑）按配合比要求配制而成的干表觀密度不大于1950kg/m³的混凝土。輕骨料混凝土具有輕質、高強、保溫和耐火等特點，并且變形性能良好，彈性模量較低，在一般情況下收縮和徐變也較大。輕骨料混凝土應用于工業與民用建筑及其他工程，可減輕結構自重30%-50%、節約材料用量、提高構件運輸和吊裝效率、增大裝配式構件的尺寸、減少地基荷載及改善建筑物功能等。輕骨料混凝土具有密度小、保溫性好、抗震性好等優點，適用于高層及大跨度建筑。可用于結構方面，叫做結構

2、輕骨料混凝土，主要用于承重構件或構筑物，強度等級合理范圍CL15-CL50，密度等級合理范圍1400 kg/m³-1900 kg/m³。背景材料：柳州市某路面需進行路面改造，為了減輕橋梁的自重，預計用輕集料混凝土，密度為1600kg/m³1700 kg/m³，拌合物坍落度為50-70mm，抗壓強度28d30MPa，并要求抗折強度5MPa。砂輕混凝土（細骨料全部或部分為普通砂）二、 參考標準1 JGJ 12-1999,輕骨料混凝土結構設計規程S.2 JGJ 51-2002,輕骨料混凝土技術規程S.3 GB/T 50080-2002，普通混凝土拌和物性能試驗

3、方法S.4 GB/T 50081-2002,普通混凝土力學性能試驗方法S.5 GB/T 50082-2002，普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法S.三、原材料選擇水泥：P·O42.5粗骨料：密度等級>500、強度標號>20MPa的球型粘土陶粒細骨料：普通砂，顆粒級配2區,表觀密度2680kg/m³減水劑：萘系，減水率22%四、配合比的設計計算陶?；炷恋呐浜媳仍O計的任務是確定能獲得設計性能而又最經濟的混凝土各組成材料的用量，它和普通混凝土配合比設計的理論是相同的，即在保證結構強度的前提下，力求達到便于施工和經濟節約的要求。由于所使用陶粒的特性，它還不能像普通混

4、凝土那樣，用一個較公認的強度公式作為混凝土配合比設計的基礎。雖然，國內外都有不少學者提出了各種各樣的計算公式，但都存在很大局限性，離實際應用還有很大差距。所以還是通過參數的選擇和簡單經驗公式的計算，最終以試驗的方法來確定各組分材料的用量。1. 選擇水泥用量水泥用量是影響混凝土強度及其它性能最主要的參數，對輕質陶?；炷羴碚f，水泥用量的選擇尤為重要，增加水泥用量固然可以使其強度提高，但也會使其密度加大。所以的最大水泥用量不宜超過550kg/m³，最小水泥用量不得低于350kg/m³。2陶粒的選擇一般要選擇密度等級>500、強度標號>20MPa的球型陶粒，且其各項指

5、標應滿足。另外,在輕骨料混凝土中,采用較大粒徑的輕骨料顆粒時會使混凝土的強度降低.其原因一部分是由于骨料強度較低,一部分是因為圍繞骨料的砂漿網架變弱所致,所以最大粒徑應限制在25mm以下,考慮到工程設計強度等級及配筋間距,選擇最大粒徑 16mm的粘土陶粒。3選擇用水量和水灰比用水量和水灰比，分凈用水量和凈水灰比及總用水量和總水灰比，所謂凈用水量系指不包括高強陶粒1h吸水率在內的混凝土用水量，其相應的水灰比則為凈水灰比，在配合比設計中，一般用凈用水量和凈水灰比表示。用水量(或水灰比)不僅對硬化混凝土的性能有很大影響，而且還直接影響拌合物的和易性。4砂率的選擇砂率是以體積比來表示的，即以砂的體積與

6、粗細集料總體積的百分比來表示的。砂率對輕質混凝土的強度影響不大，且其彈性模量也有所提高。但隨著砂率的提高，輕質混凝土的表觀密度也逐漸增加，當混凝土的強度等級為LC30時，砂率為35%左右時，混凝土拌合物的和易性最好。5粗細集料用量指配制1m³輕質混凝土所需的陶粒和普通砂的密實體積，用絕對體積法求出。6 摻和料等外加劑由于混凝土的水泥用量比同強度等級的普通混凝土增加，實驗證明，為減少水泥用量，改善和易性和其他一系列的物理力學性能，在輕質混凝土中加入適量的摻和劑，礦粉、粉煤灰，可獲得很好的技術經濟效益。在使用摻合料的同時，必須使用高效減水劑，以減小用水量，降低水灰比。粉煤灰的摻加采用“超

7、量取代法”，取代系數為10%15%。通過試驗驗證采用摻加摻合料方法，在加入高效減水劑的同時，根據混凝土性能的要求摻入超細活性礦物材料，并加大摻入的比例，可以大幅度提高拌合料的工作性能，并對其物理力學特性有較顯著的改善作用。 確定混凝土適配強度cu，0cu，0= cu，k +t = 30 + 1.645×5.0 MPa = 38.225 MPa 確定用水量mwo水泥用量mo mwo = mwo(1-)根據骨料為陶粒，最大粒徑16mm及坍落度50-70mm的要求，mwo= 225kg，= 22%故 mwo = 225kg若取外加劑摻量a = 1.5% ，則外加劑的摻量為mao = mbo

8、a = 420 ×1.5% kg = 6.30 kg計算膠凝材料用量每立方米混凝土的膠凝材料用量mbo = 420 kg根據耐久性要求，最小膠凝材料用量為250kg，計算值420 kg大于250kg，此膠凝材料用量滿足耐久性要求。水泥用量為mc = mbo = 420 kg 選擇合理砂率Sp普通砂，Sp = 35%-45%，取Sp =35% 計算每立方米混凝土中粗、細骨料用量砂輕砼絕對體積法：河砂絕對體積 Vs = 1 -（ mc/c + mwn /w）/1000 × Sp= 1 （ 420/3.1 + 225/1 ）/1000 = 0.224 m³河砂質量 ms

9、 = Vs ×s = 0.224 × 2600 = 583 kg陶粒絕對體積 Va = 1 -（ mc/c + mwn /w + ms /s）/1000= 1 （ 420/3.1 + 225/1 + 224）/1000 = 0.42 m³陶粒質量 ma = Va ×ap = 0.42 × 1020 = 429 kg1m³混凝土的材料用量為：水泥，420kg；河砂，583kg；陶粒，429kg；水，225kg；減水劑，6.30kg。8.試配與調整(1) 原材料準備.以上述計算出的配合比為基準配合比 ,再選取與之相差 ±10 %

10、的相鄰兩個水泥用量 ,用水量不變 ,砂率做相應調整 ,按這 3 個配合比準備試配的原材料.在這里需要說明的是 ,根據工程的試配經驗 ,陶粒以預濕狀態下進行試配 ,效果較好.(2) 拌和與成型.以實際施工方式相對應選擇機械拌或人工拌和.拌和之后測定混凝土坍落度 ,并調整用水量 ,以達到設計要求.檢驗混凝土的振實表觀密度 ,并留置足夠的抗壓強度試塊 ,按設計要求進行標準養護和其他類型養護.(3) 檢測配合比.養護到規定齡期 ,測定混凝土抗壓強度;標準養護 28d后 ,測定混凝土抗壓強度和干表觀密度.五、試驗驗證方法一般規定：輕骨料混凝土拌和物性能、力學性能、收縮和徐變等長期性能，以及碳化、鋼銹和抗

11、凍等耐久性能指標的測定，應符合現行國家標準普通混凝土拌和物性能試驗方法（GB 50080）、普通混凝土力學性能試驗方法（GB 50081）和普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法（GB 50082）的有關規定。與輕骨料特性有關的干表觀密度吸水率、軟化系數、導熱系數和線膨脹系數等混凝土性能指標的測定應符合本章的規定。拌和方法：配合比中各組分材料的質量計量允許誤差：粗、細骨料和摻和料為±1%；水、水泥和外加劑為±0.5%。試驗室拌制輕骨料混凝土時 拌和量不應小于攪拌機公稱攪拌量的三分之一。輕骨料混凝土應按下列步驟拌和：采用干燥或自然含水的輕粗骨料時，先將輕粗骨料、細骨料和水泥加入

12、攪拌機內，加入二分之一拌和用水，攪拌1min后，再加入剩余拌和水量，繼續拌2min即可；采用經過淋水預濕處理的輕粗骨料時，先將輕粗骨料濾去明水，與細骨料、水泥一起拌和約1min 后，再加入拌和用水量，繼續拌和2min即可。摻和料或粉狀外加劑可與水泥同時加入。液狀外加劑或預制成溶液的粉狀外加劑，宜加入剩余拌和用水中。干表觀密度：干表觀密度可采用整體試件烘干法或破碎試件烘干法測定。當采用整體試件烘干法測定干表觀密度時，可把試件置于105-110 的烘箱中烘至恒重，稱重，并測定試件的體積。六、成本計算計算混凝土的價格，不是一句、兩句話就解決的，因為混凝土的制作過程中，影響混凝土的強度的因素有很多，每

13、一種因素發生變化，混凝土的配合比就得跟著相應變化，其組成材料的價格也會發生變化。這是一方面。另一方面，現場制作和使用商品混凝土其價格也存在很大的差異；再一方面，地區材料的價格不同，導致混凝土的成品價格也不相同。柳州市區現場制作混凝土的價格計算。配制條件：混凝土標號：CL30； 中砂；砂率：35% 每立方米混凝土材料用量：水泥，420kg；河砂，583kg；陶粒，429kg；水，225kg；減水劑，6.30kg。計算材料價格：河砂583Kg/1400Kg）/m（砂容重）*65元/m³=27.1元水泥420Kg*0.32元/Kg=134.4元水225Kg*0.005元/Kg=1.1元陶粒

14、160元/立方米 × 0.42 = 67.2，運費另計。制作每立方米混凝土需人工費40.00元萘系減水劑6元/kg × 6.3 = 37元合計價格：27.1 + 134.4 + 1.1 + 67.2 + 40 + 37 = 307元（這個價格完全是市場的實際價格，不再調差）這就是制作一立方米CL30混凝土的市場價格。不包括混凝土運輸、澆注、養護等。七、結論陶?；炷恋膹姸鹊燃壷饕c水泥砂漿和陶粒的強度有關.砂漿強度對混凝土強度有較大的貢獻,一方面,混凝土的強度主要取決于水泥砂漿所形成的拱架作用;另一方面,由于陶粒吸收水泥砂漿中的水分,會提高水泥砂漿與陶粒之間的粘結強度,所以

15、,提高砂漿強度對提高混凝土強度有明顯的作用.陶?；炷林刑樟Ｋ嫉捏w積較大,所以為了配制較低容重的陶?；炷翍M可能選擇較低容重的陶粒.但同時,容重較低的陶粒其強度也大多較低,通過試驗表明,不宜選擇密度等級太小(600)的陶粒,否則其自身強度過低,混凝土的設計強度很難達到;反之,陶粒密度增加的同時帶來骨料強度的提高,在一定范圍內可增加混凝土強度,超過范圍卻加緩慢,經試驗證明,以選用700密度等級的陶粒較為適宜.另外,與普通混凝土類似,陶粒混凝土隨著水灰比的增大,強度值逐漸降低.當水灰比保持不變,水泥用量過高時,雖然和易性改善,但對混凝土的強度影響并不大卻使混凝土的容重增大,水化熱高,收縮大,而且在經濟上也不適宜.在陶?；炷林?采用較大粒徑的陶粒顆粒時會使混凝土的強度降低.通過試驗表明,陶粒最大粒徑應限制在25 mm 以下,考慮到工程設計強度等級及配筋間距,選擇最大粒徑16 mm 的粘土陶粒最為適宜.拌制出的混凝土坍落度宜控制在1201