自密实轻骨料混凝土配合比设计及基本力学性能试验.pdf

2 0 1 2 年 第 6期 (总 第 2 7 2 期 ) Nu mb e r 6 i n 2 0 1 2 ( T o ml No 2 7 2 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 预拌混凝土 READY M D D CONCRETE d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 2 0 6 0 3 3 自密实轻骨料混凝土配合比设计及基本力学性能试验 王玉梅 。刘锡军 ( 湖南科技大学 土木工程施工过程与质量安全控制湖南省普通高校重点实验室，湖南 湘潭 4 1 1 2 0 1 ) 摘要： 为了配制既能满足工作性能又能达到基本力学性能要求的自密实轻骨料混凝土， 结合固定砂石体积法和全计算法对 S C L C 3 0 的配 合比进行设计， 采用正交试验设计配制 9 组试件， 研究各因素对工作性能和基本力学性能的影响。 结果表明： 在 9 组试验中， 第 1 、 3 、 7 、 8 组 的工作性能最好 ， 5 、 6 、 7 、 9组的抗压强度值 最高 。 经分析选取 和调整 ， 确定最优配合 比为 ： 碎石系数 O 5 2 ， 砂系数 0 4 2 ， 粉煤灰掺量为 3 0 ， 减水 剂用量为 1 5 ， 并对最优 配合 比试件组进行试验 ， 该组混凝土具有 良好 的工作性能 ， 且满足所要配制的抗 压强度 的要求 。 关键词： 自 密实轻骨料混凝土；正交试验法 ；配合比设计；工作性能；抗压强度 中图分类号 ： T U5 2 8 0 6 2 文献标志码 ： A 文章编 号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 2 ) 0 6 一 O l 1 1 - 0 3 Mi x pr opor t i on d es i gn a nd ba s i c me ch ani c a l p r oper t y e xpe r i men t o f s e l f - co m p ac t i ng l i ght wei gh t c on c r e t e WANG Y u - me i ， L I UXi -j u n ( S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g， Hu n a nUn i v e r s i t yo f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ， Xi a n g t a n4 1 1 2 0 1 ， C h i n a ) A b s t r a c t ： I n o r d e r t O g e t t h e wo r k a b i l i ty r e q u i r e me n t s o f t h e p r e p a r a t i o n o f s e l f - c o mp a c t i n g l i g h t w e i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e ， fi x e d s a n d a n d g r a v e 1 v o l u me me t h o d and o v e r fll c a l c u l a t i o n me t h o d we re u s e d t o c a l c ul a t e t h e mi x of S CLC3 0Or t h o g o n a l e x p e rime n t d e s i g n wa s c h o s e n i n t h e pr e p ara t i o n o f9 gro u p s p e c i m e n t o s t u d y o n t he f a c t o r s a f f e c t i n g wo r k a b i l i t y a n d b a s i c me c h an i c a l p r o p e r t i e s Th e r e s u l t s s h o w t h a t ， i n n i n e gro u p t r i a l ， 1 ， 3 ， 7 ， 8 gro u p h a s t h e b e s t wo r k i n g p e rf o r manc e ， 5 ， 6 ， 7 ， 9 gro u p h a s t h e h i ghe s t c o mp r e s s i v e s t r e n g t h O n t h e b a s i s o f ana l y s i s ， d e t e r mi n e t h eo p t i mu m p r o p o r t i o n o fgra v e l c o e ffi c i e n t o f 05 2， s an d c o e ffi c i e nt o f0 42， fl y a s h o f 3 0 an d s u p e r p l as t i c i z e ro fl _5 ， t h e o p t i ma l gro u p h a s a g o o d wo r k a b i l i ty， and p r e p a r e d t o me e t t h e r e q u i r e me n t s o f t h e c o mp r e s s i v e s t r e ng t h Ke y wor ds ： s e l f - c o mp a c t ing l i g h t we i g h t a g g r e ga t e c o n c r e t e ； o r t h o g o n a l t e s t ； mi x d e s i g n； wo r ka b i l i t y； c o mp r e s s i v e s tre n g t h 0 引言 自密实轻骨料混凝土( S C L C) 是在 自密实混凝土技术基础 上 ， 用轻骨料或高性能轻骨料代替普通骨料 ， 配制而成的一种 表观密度小于 1 9 5 0 k g m3 的新型高性能混凝土_ 1 。 其 自密实性 能决定能在无需振捣的情况下 自动密实成型 ， 能减少劳动消耗 ， 噪声污染， 降低材料消耗； 轻骨料属性决定其具备良好的物理保 温隔热性能， 能降低能耗， 减轻自重且能提高结构的抗震能力2 】 。 本研究结合 固定砂石体积法引 和全计算法H 进行配合比计 算， 参照 G B T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 ( 普通混凝土力学试验方法标准 和 C C E S 0 2 ： 2 0 0 4 自密实混凝土设计与施工指南 ， 根据流动扩展 度 、 L槽试验及立方体抗压试验， 运用正交设计方法分析各因素 对 自密实轻骨料混凝土工作性能和基本力学性能的影响。 1 自密实轻骨料混凝土配合比设计 本研究在配合比设计时采用日本预拌混凝土协会推荐的 普通 自密实混凝土固定砂石体积法与陈建奎提出的全计算法 相结合进行设计， 同时考虑轻骨料的吸水特性。 它的基本思路是 先确定粗细骨料的体积， 提出自密实混凝土中粗骨料的堆积体 积系数为 0 5 0 5 5 ， 以此确定粗骨料和砂浆的体积 ， 其次 ， 砂浆 中砂体积系数为 0 4 2 0 4 4 ， 确定砂的用量【 5 ， 按传统方法计算 水胶比， 再根据全计算法的体积累加原则， 得到水的体积： 1 - Vg -V ,- V ( 1 ) 1 + W | B 式 中： V s 碎石体积 ； 砂体积； 空气体积； 水胶 比。 考虑轻骨料的吸水性能， 轻骨料的附加吸水量为： e 。 ( 2 ) 式中： e 轻骨料 2 4 h吸水率； 尬 轻骨料用量。 本试验 取碎石系数 0 5 、 0 5 5 、 0 6 ， 砂 系数 O 4 2 、 0 4 3 、 0 4 4 ， 粉煤灰取代率 2 0 、 2 5 、 3 0 ， 减水剂用量 1 0 、 1 5 、 2 0 ( 掺量为胶凝材料的百分比) ， 4个因素分别取 3个位级进行正 交试验设计， 配合比参数见表 1 。 2 自密 实轻 骨料 混凝土的工作 性能 工作性能是 自密实轻骨料混凝土最重要的性能之一， 新拌 混凝土的工作性能直接影响混凝土的质量， 进而影响混凝土的 其他性能。 在作 自密实轻骨料混凝土工作性能试验研究时， 采 收稿 日期 ：2 0 1 1 - 1 2 4 基金项目：湖南省研究生科研创新项 目( C X 2 0 1 1 B 3 8 6 ) ； 湖南省科技厅资助项目( 2 0 0 9 S K 3 0 3 8 ) 4 0 35 3 O 25 理 2 0 1 5 l O 5 0 l 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 组 号 图 7抗压强度值 相对强度值最高； 粉煤灰掺量为 1 5 时， 3 d强度发展的最快， 相 对强度为 3 9 ， 7 d强度和 2 8 d强度随着掺量的增加呈现先降 后增的变化， 掺量为 3 0 时与掺量 1 5 的强度值接近 ； 减水剂 用量变化对 3 d强度的影响比较大， 控制用量在范围内， 7 、 2 8 d 的强度受减水剂用量增减变化的影响不太明显。 当选取最优组( 第 1 0组 ) 配合比进行抗压试验时 ， 其相对 抗压强度随龄期的变化是 ： 2 8 d强度平均值为 3 7 0 MP a ， 3 d强 度达到其 3 6 ， 7 d强度达到其 6 2 ， 实测表观密度平均值为 1 9 2 8 k g m3 ， 小于 1 9 5 0 k g m3 , 满足 S C L C 3 0的强度和密度要求。 4结 论 ( 1 ) 采用固定砂石体积法和全计算法相结合， 同时考虑轻 骨料的附加吸水量 ， 成功的配制出了表观密度为 1 9 2 8 k g m ( 1 9 5 0 k g m， ) 的 自密实轻骨料混凝 土。 ( 2 ) 从工作性能试验分析可知， 粉煤灰对混凝土拌合物流 动性影响较大 ， 取代率为 3 0 时工作性能最好 ； 碎石系数在 0 5 0 5 5 ， 砂系数在 O 4 2 0 4 4 对混凝土拌合物工作性影响不明 显 ； 减水剂用量少 ， 混凝土拌合物的流动性差， 用量大 ， 容易出 现离析现象。 选取的碎石系数 0 5 2 ， 砂系数 0 4 2 ， 粉煤灰掺量为 3 0 ， 减水剂用量为 1 5 一组具有良好的工作性能。 ( 3 ) 由抗压强度试验分析碎石系数、 砂系数、 粉煤灰掺量和 减水剂用量对立方体强度的影响， 获得混凝土最优配合 比既满 足混凝土工作性要求， 也满足抗压强度设计的要求。 参考文献 ： 【 1 MU L L E R H S ， H AI S T M S e l f - c o mp a c t i n g L i g h t w e i g h t c o n c r e t e t e c h n o l o g y a n du s e 叨C o n c r e t e P l a n t P r e a s t T e c h n o l o g y ， 2 0 0 2 ， 7 1 ( 2 ) ： 2 9 L - 3 7 2 】王振军， 张思宇， 王笑风 自密实轻骨料混凝土力学性能试验研究 J 】 南昌大学学报 ： 工科版， 2 0 0 6 ， 2 8 ( 1 ) ： 8 3 8 6 3 余志武， 潘志宏， 谢友均， 等 浅谈自密实高性能混凝土配合比的计 算方法 混凝土， 2 0 0 4 ( 1 ) ： 5 4 5 7 【 4 陈建奎， 王栋民 高性能混凝土( H P C ) 设计新法一全计算法 J J 硅酸 盐学报， 2 0 0 0 ， 2 8 ( 2 ) ： 1 9 4 1 9 8 5 】龚洛书 轻集料混凝土技术的发展与展望m混凝土， 2 0 0 2 ， ( 2 ) ： 1 2 1 5 6 】张云国 自密实轻骨料混凝土性能研究【 D 】 辽亍 ： 大连理工大学， 2 0 0 9： 2 7 4 9 【 7 吴智敏， 张小云， 张云国 自密实轻骨料混凝土配合比设计及基本力 学性能试验 J 1 建筑科学与工程学报 ， 2 o o 8 ( 4 ) ： 8 3 8 7 【 8 】 俞然刚， 陈金平， 肖光辉 自密实混凝土配合比设计及其正交试验【 J 工业建筑 。 2 0 0 5 ， 3 5 ( S 1 ) ： 6 9 1 6 9 4 作者简介： 王玉梅( 1 9 8 5 一 ) ， 女， 硕士研究生， 研究方向： 自密实轻骨料 混凝土 。 联系地址 ： 联系电话 ： 木工程学院( 4 1 1 2 O 1 ) 重 量 曩 墨 口 福田 雷 萨领 跑商 混泵 送 技术 5 2 m泵车8 h 不间断 泵 送C 6 0 近 日，北京市丰台区星空科技园工程进入攻坚阶段。福田雷萨 5 2 m泵车作为高性能混凝土的优质解决方案在施工中表现出 色， 连续泵不间断送 C 6 0高性能混凝土长达八个小时， 泵送速度比行业其他产品提高了 1 5 ， 在国内泵送 C 6 0高性能混凝土的工程 作业中引领了行业发展， 率先攻破高性能混凝土泵送的技术难关。行业领先的研发技术 ， 精益求精的卓越品质让“ 与世界标准同行” 的福田雷萨为工程的顺利进行发挥了举足轻重的作用。 在丰台区星空科技园工程施工现场，记者看到福田雷萨 5 2 m泵车正在繁忙的施工作业中， “ 福田雷萨不仅有高质量的产品更 有优质的服务， 因此在施工作业中采用了福田雷萨的品牌。由于高性能混凝土的水灰比低于 0 3 5 ， 坍落度在 1 4 mi l l 左右， 含砂率也 低于 4 0 ， 主要泵送指标大多满足不了混凝土高效泵送的要求， 可泵性并不高。 而北京市丰台区星空科技园工程泵送的是 C 6 0的高 性能混凝土 ， 对泵车技术和质量要求都非常高。实践证明， 福 田雷萨 5 2 m泵车在完成 C 6 0高性能混凝土泵送工作中， 工作效率之 高 ， 工作稳定性之好， 令人惊叹， 为施工作业的顺利进行做出了突出的贡献。” 工程负责人介绍说。 据介绍， 高性能混凝土多用于大楼高层框架结构 ， 大桥主体承重结构等大跨度结构， 高速公路桥梁上部结构等高强度的大型构 件工程。与普通混凝土相比， 高性能混凝土强度更高， 耐久性好， 可大大减少施工周期 ， 延长混凝土建筑使用寿命 ， 降低水泥的总体 需求量 ， 为施工企业创造更好的经济效益。但是目前国内大部分泵送技术主要针对 C 5 0 及以下的混凝土进行泵送， 能够有效泵送 C 6 0以上的高性能混凝土的泵送设备并不多。像福田雷萨 5 2m泵车这样泵送范围之广 ， 技术水平之高， 能够做到连续泵送高性能 混凝土 C 6 0 八个小时， 这样的高强度高耐受性远高于同类产品。可以说， 福田雷萨研发的 5 2 m泵车有效地改善了高性能混凝土泵 送情况 ， 提高混凝土的吸收效率和泵送效率。 通常在施工作业中， 泵送高性能混凝土时坍落度损失较大， 凝结时间短， 为进一步防止堵管 ， 应当尽量减少在泵送过程中的停 顿时间。特别注意的是， 在泵送过程中， 应保证料斗内的高性能混凝土高于搅拌轴中线， 否则容易发生吸空 ， 造成混凝土离析， 甚至 造成堵管。而福田雷萨研发的 5 2m泵车泵压更大， 吸料能力非常强， 在吸人混凝土过程中能够有效缩短停顿的时间和减少空气的 掺杂， 降低堵管的发生。 】 3