轻骨料混凝土配合比.doc

轻骨料混凝土配合比设计方法[[] JGJ 51-2002 轻骨料混凝土技术规程
]
注：目前并没有计算轻骨料混凝土配合比强度的准确方法，也就是没有水胶比计算公式，轻骨料砼的水泥用量、净用水量都是从表中选取，初步计算出配比后，通过试配得到目标强度等级的配比。
主要原因为：轻骨料强度严重影响混凝土强度；但目前尚无广泛适用的水胶比－胶材强度－轻骨料强度－混凝土强度的关系模型，故无法预算混凝土强度。

一、基本要求
1轻骨料混凝土按其干表观密度可分为十四个等级，如表4.1.3所示
表4.1.3 轻骨料混凝土的密度等级
密度等级
干表观密度的变化范围 (kg/m3)
密度等级
干表观密度的变化范围（kg/m3）
600
560～650
1300
1260～1350
700
660～750
1400
1360～1450
800
760～850
1500
1460～1550
900
860～950
1600
1560～1650
1000
960～1050
1700
1660～1750
1100
1060～1150
1800
1760～1850
1200
1160～1250
1900
1860～1950
2轻骨料混凝土根据其用途可按表4.1.4 分为三大类。
表4.1.4 轻骨料混凝土按用途分类
类别名称
混凝土强度等级的合理范围
混凝土密度等级的合理范围
用 途
保温轻骨料混凝土
LC5.0
≤800
主要用于保温的围护结构或热工构筑物
结构保温轻骨料混凝土
LC5.0
LC7.5
LC10
LC15
800～1400
主要用于既承重又保温的围护结构
结构轻骨料混凝土
LC15
LC20
LC25
LC30
LC35
LC40
LC45
LC50
LC55
LC60
1400～1900
主要用于承重构件或构筑物
3结构轻骨料混凝土的强度标准值应按表4.2.1采用
表4.2.1 结构轻骨料混凝土的强度标准值（MPa）
混凝土强度等级
抗压强度 fck
轴心抗压 ftk
LC15
10.0
1.27
LC20
13.4
1.54
LC25
16.7
1.78
LC30
20.1
2.01
LC35
23.4
2.20
LC40
26.8
2.39
LC45
29.6
2.51
LC50
32.4
2.64
LC55
35.5
2.74
LC60
38.5
2.85
注：自燃煤矸石混凝土轴心抗拉强度标准值应按表中值乘以系数0.85；浮石或火山渣混凝土轴心抗拉强度标准值应按表中值乘以系数0.80

5.3.3 采用绝对体积法计算应按下列步骤进行：
1 根据设计要求的轻骨料混凝土的强度等级、密度等级和混凝土的用途，确定粗细
骨料的种类和粗骨料的最大粒径；
2 测定粗骨料的堆积密度、颗粒表观密度、筒压强度和1h吸水率，并测定细骨料的堆积密度和相对密度；
3轻骨料混凝土的配合比应通过计算和试配确定。混凝土试配强度应按下式确定：

(5.1.2-1)
式中，fcu,o—轻骨料混凝土的试配配制强度，MPa；
fcu,k—轻骨料混凝土立方体抗压强度标准值，这里取设计混凝土强度等级值，MPa；
σ—轻骨料混凝土强度标准差，MPa。
当无统计资料时，强度标准差可按表5.1.3取值。
表5.1.3 标准差σ值 (MPa)
混凝土强度等级
低于LC20
LC20~LC35
高于LC35
σ
4.0
5.0
6.0
4 按表5.2.1条选择水泥用量；
表5.2.1 轻骨料混凝土的水泥用量 (kg/m3)
混凝土试配强度 (MPa)
轻骨料密度等级
400
500
600
700
800
900
1000
＜5.0
260～320
250～300
230～280

5.0～7.5
280～360
260～340
240～320
220～300

7.5～10

280～370
260～350
240～320

10～15

280～350
260～340
240～330

15～20

300～400
280～380
270～370
260～360
250～350
20～25

330～400
320～390
310～380
300～370
25～30

380～450
360～430
360～430
350～420
30～40

420～500
390～490
380～480
370～470
40～50

430～530
420～520
410～510
50～60

450～550
440～540
430～530
注：1.表中横线以上为采用32.5级水泥时水泥用量值；横线以下为采用42.5级水泥时的水泥用量值；
2.表中下限值适用于圆球型和普通型轻粗骨料，上限值适用于碎石型轻粗骨料和全轻混凝土；
3.最高水泥用量不宜超过550kg/m3。
表5.2.2 轻骨料混凝土的最大水灰比和最小水泥用量
混凝土所处的环境条件
最大水灰比
最小水泥用量 (kg/m3)
配筋混凝土
素混凝土
不受风雪影响混凝土
不作定
270
250
受风雪影响的露天混凝土；位于水中及水位升降范围内的混凝土和潮湿环境中的混凝土
0.50
325
300
寒冷地区位于水位升降范围内的混凝土和受水压或除冰盐作用的混凝土
0.45
375
350
严寒和寒冷地区位于水位升降范围内和受硫酸盐、除冰盐等腐蚀的混凝土
0.40
400
375
注：1.严寒地区指最寒冷月份的月平均温度低于-15℃者，寒冷地区指最寒冷月份的月平均温度处于-5～-15℃者；
2.水泥用量不包括掺和料；
3.寒冷和严寒地区用的轻骨料混凝土应掺入引气剂，其含气量宜为5%～8%。
5轻骨料混凝上的净用水量根据稠度（坍落度或维勃稠度）和施工要求，可按表5.2.3选用。
表5.2.3 轻骨料混凝土的净用水量
轻骨料混凝土用途
稠 度
净用水量（kg/m3）
维勃稠度 (s)
坍落度 (mm)
预制构件及制品：

（1）振动加压成型
10～20
—
45～140
（2）振动台成型
5～10
0～10
140～180
（3）振捣棒或平板振动
—
30～80
165～215
现浇混凝土：

（1）机械振捣
—
50～100
180～225
（2）人工振捣或钢筋密集
—
≥80
200～230
注：1.表中值适用于圆球型和普通型轻粗骨料，对碎石型轻粗骨料，宜增加10kg左右的用水量；
2.掺加外加剂时，宜按其减水率适当减少用水量，并按施工稠度要求进行调整；
3.表中值适用于砂轻混凝土；若采用轻砂时，宜取轻砂lh吸水率为附加水量；若无轻砂吸水率数据时，可适当增加用水量，并按施工稠度要求进行调整
6轻骨料混凝土的砂率可按表5.2.4选用。表中数值为绝对体积砂率。
表5.2.4 轻骨料混凝土的砂率
轻骨料混凝土用途
细骨料品种
砂率（%）
预制构件
轻 砂
35～50
普通砂
30～40
现浇混凝土
轻 砂
—
普通砂
35～45
注：1.当混合使用普通砂和轻砂作细骨料时，砂率宜取中间值，宜按普通砂和轻砂的混合比例进行插入计算：
2.当采用圆球型轻粗骨料时，砂率宜取表中值下限；采用碎石型时，则宜取上限。
7 按下列公式计算粗细骨料的用量：

5.3.3-1

5.3.3-2

5.3.3-3

5.3.3-4
式中，Vs—每立方米混凝土的细骨料绝对体积，m3；
ms—每立方米混凝土的细骨料用量，kg；
mc—每立方米混凝土的水泥用量，kg；
mwn—每立方米混凝土的净用水量，kg；
Sp—密实体积砂率，%；
Va—每立方米混凝土的轻粗骨料体积，m3；
ma—每立方米混凝土的轻粗骨料用量，kg；
ρc—水泥的表观密度，kg/m3，可取2900~3100kg/m3；
ρw—水的表观密度，kg/m3，1000kg/m3；
ρs—细骨料的表观密度，kg/m3，采用普通砂时，可取2650kg/m3，采用轻砂时，为轻砂的颗粒表观密度，kg/m3；
ρap—轻粗骨料颗粒的表观密度，kg/m3。
8 根据净用水量和附加水量的关系，按下式计算总用水量：

5.3.3-5
附加水量的计算应符合本规程第 5.3.4 条的规定。
9 按下式计算混凝土干表观密度，并与设计要求的干表观密度进行对比，当其误差大
于2%，则应重新调整和计算配合比。

5.3.3-6
5.3.4 根据粗骨料的预湿处理方法和细骨料的品种，附加水量宜按表5.3.4所列公
式计算。
表5.3.4 附加水量的计算
项 目
附加水量 (mwa)
粗骨料预湿，细骨料为普砂

粗骨料不预湿，细骨料为普砂

粗骨料预湿，细骨料为轻砂

细粗骨料不预湿，细骨为轻砂

注：1.ωa、ωs分别为粗、细骨料的吸水率；
2.当轻骨料含水时，必须在附加水量中扣除自然含水量。
5.3.7 配合比的调整应按下列步骤进行：
1 以计算的混凝土配合比为基础，再选取与之相差±10%的相邻两个水泥用量，用水量不变，砂率相应适当增减，分别按三个配合比拌制混凝土拌和物。测定拌和物的稠度，调整用水量，以达到要求的稠度为止；
2 按校正后的三个混凝土配合比进行试配，检验混凝土拌和物的稠度和振实湿表观密度，制作确定混凝上抗压强度标准值的试块，每种配合比至少制作一组；
3 标准养护28d 后，测定混凝土抗压强度和干表观密度。
最后，以既能达到设计要求的混凝土配制强度和干表观密度又具有最小水泥用量的配合比作为选定的配合比：
4 对选定配合比进行质量校正。其方法是先按公式（5.3.6-1）计算出轻骨料混凝土的计算湿表观密度，然后再与拌和物的实测振实湿表观密度相比，按公式（5.3.6-2）计算校正系数：

5.3.6-1

5.3.6-2
式中，η—校正系数；
ρc0—按配比各组成材料计算的湿表观密度，kg/m3；
ρcc—混凝土拌合物的实测震实湿表观密度，kg/m3；
ma、ms、mf、mwt—分别为配合比计算所得的粗骨料、细骨料、水泥、粉煤灰用量和总用水量，kg/m3。
5 选定配合比中的各项材料用量均乘以校正系数即为最终的配合比设计值。

例题[[] 李立权.混凝土配合比设计手册(第三版)[M].广州:华南理工大学出版社.2001.172-180.
] 某批量生产的预制粉煤灰陶粒混凝土墙板，设计强度为LC20级，密度等级为1600kg/m3，坍落度要求为30~50mm，粉煤灰陶粒最大粒径为15mm，细骨料为为天然河砂，细度模数为2.7~3.0，请设计轻混凝土配合比。粗骨料已预湿。
解
1）轻粗骨料的干表观密度为1250kg/m3，筒压强度为4.0MPa，1h的吸水率为16%，天然砂的密度为2600kg/m3；强度标准差σ=5.0MPa。
2）决定基本参数：
①配制强度按式（5.1.2-1）计算：

＝20+1.645×5=28.225MPa
②由表5.2.1选用42.5MPa普通硅酸盐水泥，其表观密度3100kg/m3；
③每立方米水泥用量，查表5.2.1定为330kg；
④每立方米混凝土净用水量，查表5.2.3，定为185kg。
⑤砂率，查表5.2.4，取中间值35%。
3）计算，按式（5.3.3-1）及式（5.3.3-2）计算每立方米混凝土中砂的体积及用量，按式（5.3.3-3）及式（5.3.3-4）计算每立方米中陶粒的体积和用量：

＝=0.248m3
＝0.248×2600=644.8kg

==0.4605m3
＝0.4605×1250=575.6kg

参考文献