高掺量粉煤灰陶粒混凝土抗压性能研究.pdf

2 0 1 4年第 1期( 总 1 9 5期 ) 安徽建筑 高 量 陶 混递 压! 能 St u d y o n Co rnp r e s s i v e Pr o p e r t y o f Hig h - Vo l u me F l y As h Ce r a mi c Co n c r e t e 摘要 ：高掺量粉煤灰陶粒混凝土作为一种新型材 料， 具有 自身独特的优越性。文章通过对高掺量粉煤 灰陶粒混凝土的抗压性能进行实验研究，并与普通 混凝土进行对比分析 ， 得 出高掺量粉煤灰陶粒混凝 土抗压性 能的特点。 关键词 ： 粉煤灰陶粒混凝土； 配合比； 抗压性能 中图分类号 ： T U 5 0 2 文献标识码 ： A 文章编号： 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 4 ) 0 1 0 1 4 0 0 4 0 引 言 随着我国墙改政策的不断深入和高层建筑 的发展， 以及加快推进住宅产业现代化， 提高住 。 宅和公共建筑质量，促使各种新型墙体材料得 测 到了空前的发展， 国家已经推广使用节约用地、 诂 节约能源、 保护环境、 非粘土类型建筑材料。由 验 于陶粒具有容重小、 强度高、 保温隔热、 耐火、 耐 腐蚀 、 抗冻、 抗震、 节能节地、 物理性能优异、 施 量 工适应性强等诸多优良性能，因而它成为了最 譬 佳的替代品。 陶 粒是由 页岩、 粘土、 泥岩、 粉煤灰 等为主要原料， 经加工成粒或者粉磨成球， 再经 烧胀而成的人造轻集料。为此我们对高掺量粉 煤灰陶粒混凝土进行抗压性能研究和探讨。 安 徽 建 筑 圜 1 混凝土的配合比试验 轻骨料混凝土配合比的设计较为复杂 ， 很 大程度上依赖于试验试配和经验积累，本次试 验参考了国内外相关书籍、 文献和我国 轻骨料 混凝土技术规程 ， 采用松散体积法用 4种轻骨 料进 行配合 比设计 ，成功配制 出强度等级 L C1 5 一 L C 5 5的轻骨料混凝土。 1 1 试验材料 1 1 1 水泥 本试验选用普通硅酸盐水泥，其物理力学 基金项 目：大学生科技文化创新计划项 目 ( 编号 ： S F 2 0 1 2 2 2 3 ) ；山东省 高等学校科技 计划项 目 ( 编 号 ： J 1 2 L G5 4 ) 。 收稿 日期 ： 2 0 1 4 一 O 卜0 3 作者简介： 郑旭( 1 9 8 9 - ) ， 男， 山东枣庄人， 聊城大学 在读学士， 专业： 土木工程。 郑旭 ， 赵庆双 ( 聊城大学 ， 山东聊城2 5 2 o o o ) 普通硅酸盐水泥 的物理力学性能 表 1 级 粉煤灰 、 l l 级粉煤灰 的物理性能及力学性能 表 2 筛孔尺寸( m m )分计筛余( ) 累计筛余( ) 性能指标如表 1 所示。 1 1 2 粉煤灰 本试验选用 I 级粉煤灰、 I I 级粉煤灰， 其基本物理性能及力学性能如表 2 。 1 1 3陶粒 安徽建筑 2 0 1 4 年第 1 期( 总 1 9 5 期 ) 普通混凝 土配合 比 表 6 本试验的陶粒选用四种轻骨料， 其物理力学性能如表 3 。 1 1 4碎石 本试验选用普通碎石 ， 其表观密度为 2 7 0 0 k 咖 ， 碎石的级 配如表 4 。 1 1 5细骨料 本试验的细骨料选用河砂， 表观密度为 2 6 5 0 k g m ， 堆积密 度为 1 5 0 0 k g m ， ， 细度模数 2 6 ， 筛分结果如表 5 。 1 1 6拌合水 本试验的拌合水选用试验室 自来水。 1 2试验设计 1 2 1轻骨料混凝土的配合比设计 通过广泛的查阅国内外相关书籍 、 文献和我国 轻骨料混 凝土技术规程 得知 ， 轻骨料混凝土配合比设计中， 水泥强度等 级和用量、 砂率 、 水灰比是三个最为重要的设计参数。 我国的轻骨料混凝土设计主要采用绝对体积法和松散体 积法。本文选用松散体积法来计算轻骨料混凝土的配合比， 其 具体的数据信息如下。 1 2 2普通混凝土配合比 l Mi l l = = = _ 检 测 、 试 验 与 测 量 技 术 安 徽 建 筑 _ 2 0 1 4年第 1期( 总 1 9 5期 ) 安徽建筑 检 测 、 试 验 与 钡 量 技 术 安 徽 建 筑 1 4 2 曲 体 抗 压 强 度 一 宝 方 体 抗 强 度 ， 宝 3 r 7 t j 2 8 r t 龄期 ( 灭) 图 1 C类粉煤 灰陶粒 混凝 土立方体抗压强度 3 d 7 t1 2 8 d 龄期( d ) 后， 再降低水胶比， 轻骨料混凝 L 的强度未有明 增加， 这是受 到轻骨料自身强度的限制。所以， 具有一定筒压强度的轻骨料 只适宜配制定强度等级的轻骨料混凝土。 轻骨料混凝上的强度等级除 厂与水胶比有父外 还与轻骨 料的筒压强度有关。随着轻骨料简压强度的提高， 轻骨料混凝 土的强度等级提高较为显著。表 8所用轻骨料的筒压强度为 7 6 MP a ； 表 9所j H 的轻骨料简压强度为 1 6 M P a ， 在相同水胶比 0 3 4下 配 制 的 轻 骨 料 混 凝 土 B 2和 C 4 ， B 2的 2 8 d强 度 为 5 2 4 M P a ， C 4的 2 8 d强度为 2 1 1 MP a ，这说 明在一定 的水胶 比 下， 轻骨料筒压强度对轻骨料混凝土的强度起决定性因素。 由于轻骨料的多孔性 表面的粗糙性， 同表而光滑的普通 骨料相比， 一般需要较多的水泥浆体包裹， 这使得轻骨料混凝 土的水泥用量一般较大。与同强度等级的普通混凝土相比， 轻 骨料混凝土的水泥用量较高， 水胶比偏低 轻骨料的容重往往 小于水泥浆的容重 ， 此多数情况下， 一部分轻骨料在振捣时 会上浮， 导致轻骨料混凝土拌合物易分层离析。 不同品种的轻骨料配制的混凝土的最佳用水量足变化的 ， 它取决于很多条件， 一般都存在一个各 自的最佳用水量， 配合 比的确定相对复杂， 需要试验和经验相结合。 图2 D 类 粉 煤 灰 陶 粒 混 凝 土 立 方 体 抗 压 强 度 2 粉煤灰 陶粒混凝土 的抗压性能试验 普通混凝土的配合比没计参照 普通混凝土配合比设计规 程 。其中： C 3 0 、 C 4 0混凝 制采用 3 2 5 R水泥， I I 级粉煤灰； C 5 0混凝土配制采J J 4 2 5 R水泥， I 级粉煤灰， 其配合比如表 6 。 1 2 3轻骨料混凝土眦合比 按本文所选片 j 的方法进行轻骨料混凝土配合比设计， 设计 均采川4 2 5 R水i =fl三 ， 【 缄粉煤灰 表 7 l 0中的用水量为净用水 量， 附加j j 水量通过陶粒的 l h吸水率计算， 在试验前陶粒预湿 时添lJ J l】 采H 】 4种轻骨料配制的轻骨料混凝土配合比，如表 7 表 l 0、 1 2 4试验数据分析 根据现有文献l 十 】 的理论数据研究可知， 轻骨料 昆 凝土干表 观密度的大小主要取决于轻骨料的掺量( 体积砂率) 及轻骨料 自 身的表观密度。 本次试验轻骨料混凝土的配制均取 4 2 的体积 砂率， 忽略轻骨料掺垣埘轻骨料混凝土干表观密度的影响。 从表 7 表 l 0可 以发现 ，不 同轻 骨料配制 的轻骨料混 凝 土 ，其f表观密度有较大的差别。表 8中 B 3的干表观密度最 大， 可达 1 9 4 0 k g m ， 其余各组轻骨料混凝土的干表观密度均小 于 1 9 0 0 k g m 。其 【 f j ，表 7中 A1的十表观密度最小 ，仅为 1 5 3 1 k g m 。 以同强度等级 4 0 MP a的混凝土来看， 表 6中 0 2 普通混凝 土千表观密度为 2 1 9 6 k g m ，表 8中 B 1 的轻骨料混凝土干表 观密度为 1 7 7 7 k g m ， 较之下， 同强度等级的轻骨料混凝土比 普通 昆凝土减重约 2 0 。轻骨料混凝土的强度等级主要与混 凝土水胶比和轻骨料 f j 身强度有关。从表 6 表 1 0可以看出， 与普通混凝土类似 ， 轻骨料混凝土随着水胶比的增大， 强度值 逐渐降低。 当轻骨料的筒压强度一定时， 在一定范同内， 轻骨料 混凝土的强度随着水胶 比的降低而提高，当达到一定的强度 粉煤灰陶粒足以粉煤灰为主要原料， 加入一定最的胶凝材 料和水， 经机械混合成球、 高温煅烧而成的一种多孑 L 轻骨料。 粉 煤灰陶粒混凝是以粉煤灰陶粒代替普通石子作为轻骨料的 混凝土， 与普通f 昆 凝土相比较， 它具有轻质、 高强、 隔热、 保温、 耐火 、 耐久、 抗震性等优点， 被广泛应用于高层 、 大跨度建筑 、 桥 梁等， 是一种值得积极推广应用的多功能环保新型建筑材料。 由于粉煤灰陶粒混凝上的优越性能， 对其力学性能的研究 就尤为重要。 本章以第一章所配制的粉煤灰陶粒混凝土为主要 研究对象， 结合了 相同强度等级的普通混凝土， 进行抗压性能 的研究 。 2 1试验过程 2 1 1 试件制备 试件尺寸和每组试件数量均按混凝土试验规范制作并养 护。 2 1 2测试方法 采用 S Y E 一 2 0 0 0型试验机。将试件安放在试压机的下板 上， 试件的承压丽与成型时的顶面垂直。试件的中心应与试验 机下压板中心对准。 开动试验机 ， 当上压板与试件接近时 ， 调整 球座， 使接触均衡。 加压时， 应连续而均匀地加荷， 加荷速度应为： 当混凝土强 度等级低于 C 3 0时， 取每秒 0 3 MP a 0 5 M P a ； 当混凝土强度等 级不低于 C 3 0时， 取每秒 O 5 MP a 0 8 M P a 。当试件接近破坏而 开始迅速变形时 停止调整试验机油门， 直至试件破坏。 立方体抗压强度按下式计算： ： = P A ( 1 ) 式中： 混凝土立方体试件抗压强度( MP a ) P 一 破坏荷载f N ) 加 M O 加 安徽建筑 2 0 1 4年第 1期( 总 1 9 5期 ) A 为试件承压面积( mm 2 ) 由于试验选用的不是标准尺寸试件 ， 应乘以尺寸转换系数 0 9 5。 2 2试验结果及分析 2 2 1 试验结果 粉煤灰陶粒混凝土的立方体抗压强度试验结果见表 9及 表 1 O 。粉煤灰陶粒混凝土的立方体抗压强度 比对见图 1 和图 2 。 2 2 2立方体抗压强度分析 从表 9及表 1 0可以看出，不同组别的粉煤灰陶粒混凝土 2 8 d立方体抗压强度在 1 8 2 MP a 4 2 7 M P a之间， 按 轻骨料混 凝土技术规程 中根据用途对轻骨料混凝土的划分可知 ， 本次 试验所配制的粉煤灰陶粒混凝土可用做结构轻骨料混凝土。 由图 1 和图2可以看出， 同种粉煤灰陶粒配制的粉煤灰陶 粒混凝土的立方体抗压强度随混凝土水胶比的减小而增大， 当 到达一定程度后 ， 继续降低水胶比， 粉煤灰陶粒混凝土的强度 上升幅度很小， 这说明水胶 比是决定粉煤灰陶粒混凝土立方体 抗压强度的关键因素。 C类粉煤灰陶粒的筒压强度为 1 8 M P a ， D类粉煤灰陶粒的 筒压强度为4 0 MP a ， 上述两种陶粒， 以相同的体积砂率配制的 粉煤灰陶粒混凝土，在相同的水胶比 0 3 6下， 2 8 d立方体抗压 强度分别为 2 0 2 MP a和 3 8 2 MP a ， 这是说明粉煤灰陶粒的筒压 强度是影响粉煤灰陶粒混凝土立方体抗压强度的重要因素。 3总结 本文采用 4种陶粒配制了L C 1 5 一 L C 5 5的轻骨料混凝土， 并 以粉煤灰陶粒混凝土为主要研究对象 ， 结合同强度等级普通混 凝土进行抗压试验 ， 通过试验得出以下结论： 轻骨料混凝土强 度等级主要与混凝土的水胶比和轻骨料的强度有关 ； 在轻骨料 强度一定的条件下， 轻骨料混凝土的强度随水胶比的减小而增 大 ； 在一定水胶 比下， 轻骨料的强度对轻骨料混凝土的强度起 决定性作用； 因此， 配制 L C 4 0以上的轻骨料混凝土， 陶粒筒压 强度要达到 4 0 MP a以上 。 参考文献 1 】I 龚洛书 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就需要在组合交接的时候关注节点细部设计。对于连 接处的受力性能、破坏机理尚需要进行充分的分析和研究， 以 确保结构的安全。 3 2 3钢木组合结构的推广 目前 ， 很多欧美国家不断向我国出口原木、 锯材等， 且国内 也建设了大面积的速丰林基地，木材完全可以满足市场的需 求； 钢材的产量更是充足， 甚至于市场上出现了供大于求的现 象。 因此， 如何逐渐改变人们对传统混凝土结构的信任和依赖， 逐步推广钢木组合结构成为了迫在眉睫的事情。 参考文献 【 1 】 杨子江 木结构绿色节能建筑结构J 】 房材与应用， 2 0 0 5 ( 3 ) 2 陈恩灵， 费本华 ， 王晓欢 我国现代木结构建筑研究现状【J 】 琳 产工 业 ， 2 0 0 8 ) 3 聂建国， 樊健生 广义组合结构及其发展展望fJ 1 建筑结构学报， 2 o o 6 ) 4 J林箐， 郁葱 钢木结构景观构筑物的结构节点细部形式探讨 J 】 风 景 园林工程， 2 o 1 3 ( 8 ) 5 陆荣喜 钢框架 、 木楼盖住宅结构性能研究 D 】 南京 ： 南京林业大 学， 2 0 0 9 【 6 】 高诣民C L T钢木组合桥面系研究 D 】 西安： 长安大学， 2 0 1 0 检 测 、 试 验 与 测 量 技 术 安 徽 建 筑 一 重