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轻骨料混凝土配合比研究
轻骨料混凝土配合比研究
实践技术BetonChineseEdition——Ready-mixedConcrete2010年第4期商品混凝土·50·0引言免振捣轻骨料混凝土配合比设计既要使拌合物具有较大的流动度4能够自密实成型又要使拌合物具有足够的粘度防止轻骨料上浮保持拌合物的匀质性1。
本文参考普通混凝土配合比设计的方法研究轻骨料混凝土的配合比设计同时考虑轻骨料混凝土的特殊性3依靠配合比设计、经验和试配来确定免振捣轻骨料混凝土的配合比。
轻骨料混凝土配合比研究李传林1孙开双2刘桂宾31.济南润原化工有限责任公司山东济南2501012.青岛康太源商砼有限公司山东青岛2660003.山东华迪建筑科技有限公司山东济南250013摘要本文利用基于密实体积理论的轻骨料混凝土配合比设计方法通过试验确定其中关键参数—紧密因数CF的最佳取值范围以强度、干表观密度和坍落度、扩展度等作为评价依据。
运用正交设计方法优化确定试验配合比。
通过采取掺加矿物掺合料和具备增粘作用的高效减水剂保证混凝土拌合物具有较好的工作性能满足轻骨料混凝土的免振捣施工的要求配制出了强度等级为LC25LC50的免振捣轻骨料混凝土。
关键词免振捣轻骨料混凝土密实体积理论紧密因数正交设计StudyonmixpropertionoflightweightaggregateconcreteLiChuanlin1SunKaishuang2LiuGuibin31.JinanrunYuanhuagongCorporationJinanShandong2501012.QingdaoKangTaiyuanconcretecorporationQingdaoShandong2660003.ShandongHuaDibuildingscienceandTechnologyCorporationJinanShandong250013Abstract:
Inthispaperbasedonthetheoryofdensevolumeoflightweightaggregateconcretemixdesignmethoddeterminedbyexperimentsinwhichthekeyparameters-thebestcloserangefactorCFinordertostrengthdryapparentdensityandslumpextendeddegreereectstheworkofperformanceindicatorsasabasisforevaluation.Usingorthogonaldesignmethodoptimizingthemixtureratiotodeterminetesting.Bytakingadmixturewithmineraladmixturesandsuperplasticizertestifyingroletoensurethatconcretemixturehasgoodperformanceandtomeetthelightweightaggregateconcretevibratedfreeofconstructionrequirements.Keywords:
vibratedlightweightaggregateconcretecompactingvolumetheoryclosefactororthogonaldesign1原材料及试验方法1.1原材料1水泥青岛山水水泥厂生产的山水P·O42.5R水泥主要指标如表1所示。
2骨料①细骨料青岛大沽河河砂细度模数2.6级配合格。
表1山水P·O42.5R水泥主要指标密度g/cm3抗压强度MPa抗折强度MPa凝结时间min安定性3.093d28d3d28d初凝终凝合格28.948.75.87.6155230表2轻骨料的主要技术指标累计筛余表观密度kg/m3堆积密度kg/m320mm15mm10mm5mm0859099.81430877含水率/含泥量1h吸水率筒压强度MPa软化系数空隙率强度等级MPa3.5/0.56.66.50.8431.0352010年第4期BetonChineseEdition——Ready-mixedConcrete实践技术商品混凝土·51·②轻粗骨料山东淄博博山碎石状页岩陶粒粒径516mm具体指标见表2。
3粉煤灰潍坊明华I级粉煤灰主要指标见表3所示。
4外加剂聚羧酸高效外加剂LPC山东华迪建筑科技有限公司生产减水率为35.0。
5水自来水符合《混凝土拌合用水标准》JGJ63-89要求。
1.2试验方法1.2.1紧密因数CF值的确定密实体积理论配合比设计方法的基本原则是用胶凝材料浆体填满松散堆积的骨料间隙。
处于饱和面干状态的骨料松散堆积时颗粒之间充满空隙当把水和胶凝材料添加到骨料中时会出现润滑效应使骨料堆变得更加密实。
定义骨料的紧密因数CFClosingFactor为免振捣轻骨料混凝土中处于密实状态的骨料与同体积处于松散堆积状态的骨料的质量之比。
显然CF的取值影响免振捣轻骨料混凝土中骨料的用量。
CF越大则粗、细骨料越多而胶凝材料越少相应地轻骨料混凝土的流动性、免振捣性能和抗压强度将会降低相反CF越小则胶凝材料用量过多将会提高原材料成本并且胶凝材料用量过多还会导致轻骨料混凝土干燥收缩增加并影响到工作性和耐久性等其他方面。
所以在配合比设计中重要的是选择最佳的CF值满足免振捣轻骨料混凝土的各项性能的同时兼顾经济性要求。
CF值取值范围对于特定粒形和级配的骨料由试验总结得出。
1试验配合比及结果试验配合比见表4试验结果见表5。
2试验结果及分析从表4和表5的试验结果可以看出516mm淄博博山碎石页岩陶粒CF值在1.2左右时免振捣轻骨料混凝土工作性能相对较好初始坍落度达到260mm以上初始扩展度达到650mm×650mm以上并且1h之后损失也很小混凝土各个表3潍坊明华Ⅰ级粉煤灰主要指标化学成分密度g/cm3需水量比80μm筛余烧失量SiO2Al2O3Fe2O3MgOCaO55.2126.384.221.751.582.2187.51.212.5表4配合比kg/m3编号水泥粉煤灰水轻骨料砂外加剂CF136012018049075541.023451101785007653.71.233351021755107733.21.444651101734657205.51.054551001734707105.21.26448941724777175.21.475001101704707105.51.084901001704777235.21.29482931704857305.11.4龄期的强度增长均较快。
表5新拌免振捣轻骨料混凝土的性能指标编号坍落度/扩展度mm/mm×mm免振捣性能7dMPa28dMPa出机1h后1265/650×650260/640×640粘稠33.241.22260/645×650260/635×640良好31.138.73240/600×610230/590×600差28.235.24265/650×660260/660×660粘稠40.250.35265/650×660255/640×650良好37.848.56245/615×600235/605×600差36.544.27270/660×665265/660×660粘稠47.759.68265/660×665260/655×660良好46.957.59250/620×615245/610×600差44.354.4紧密因数CF值在1.0左右时胶凝材料相对用量较多混凝土拌和物比较粘稠硬化后混凝土的收缩变形将增加耐久性下降CF值在1.4左右时胶凝材料用量较少浆体不能良好地包裹骨料导致混凝土和易性差。
因此选取1.2作为516mm淄博博山碎石页岩陶粒的CF值。
1.2.2免振捣轻骨料混凝土试验方案1试验目的用基于密实体积理论的配合比设计方法采用正交设计考虑水胶比、砂率、粉煤灰和LPC掺量等主要影响因素以轻骨料混凝土的坍落度、扩展度等常规工作性能指标和28d抗压强度、28d轻骨料混凝土干表观密度、强质比等基本力学性能指标为考核指标最终确定最优掺量和最佳配比配制出结构用强度等级为LC25LC50的免振捣轻骨料混凝土。
实践技术BetonChineseEdition——Ready-mixedConcrete2010年第4期商品混凝土·52·2试验参数选择因素水平表如表6所示。
表6因素水平表编号A水胶比B砂率C粉煤灰掺量DLPC10.2836150.420.3140200.630.3445250.840.3650301.0把水胶比A、砂率B、粉煤灰掺量C和LPC掺量D作为因素考虑。
其中水胶比取0.280.310.340.36四个水平砂率取36404550四个水平LPC取占胶凝材料重量的0.40.60.81.0四个水平粉煤灰掺量取占胶凝材料重量15202530四个水平。
试验采用100mm×100mm×100mm混凝土立方体试件以坍落度、扩展度、28d的立方体抗压强度、28d龄期轻骨料混凝土表观密度、28d的抗压强度与轻骨料混凝土表观密度的比值强质比作为分析评价试验结果的依据。
3搅拌工艺考虑到实际生产过程中不预湿轻骨料会导致部分外加剂被骨料吸收并且搅拌时间偏长耽误生产因此本试验采用预湿处理轻粗骨料的搅拌工艺2。
4检测依据1轻骨料试验按照《轻骨料及其试验方法》GB/T17431.2—1998进行。
2轻骨料混凝土设计按照密实体积理论及《轻骨料混凝土技术规程》JGJ51—2002进行。
3混凝土抗压强度试验按《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081—2002进行试件尺寸为100mm×100mm×100mm。
2试验数据处理及分析2.3.1试验数据试验的因素水平表如表6所示。
选用正交表L1644如表7所示。
按照密实体积理论配合比设计方法正交设计确定各组试验的配合比CF值取用1.2计算出具体的试验配比如表8所示。
本次试验测定了16组轻骨料混凝土的坍落度、扩展度、28d的抗压强度28d轻骨料混凝土的干表观密度具体数据如表9所示。
表7各组试验因素水平表编号水胶比砂率粉煤灰掺量LPC10.2836150.420.2840200.630.2845250.840.2850301.050.3136200.860.3140151.070.3145300.480.3150250.690.3436251.0100.3440300.8110.3445150.6120.3450200.4130.3636300.6140.3640250.4150.3645201.0160.3650150.8表8各组轻骨料混凝土试验室配比表理论用量kg/m3编号水水泥粉煤灰LPC陶粒砂子1175515892.552067521734841203.848875031704431515.044784041724211836.240693851744271084.55206756172465805.648875071763801652.344784081734091383.440693891773701245.2520675101813451504.148875011178423723.144784012180398982.1406938131833251412.9520675141813481171.948875015180372924.944784016178398683.94069382010年第4期BetonChineseEdition——Ready-mixedConcrete实践技术商品混凝土·53·2.3.2处理及分析极差分析L1644试验方案与计算结果见表10。
表1028d强度、强质比极差分析表编号A水胶比B砂率C粉煤灰掺量DLPC掺量抗压强度MPa强质比10-21111157.52.972122251.32.643133355.22.834144449.82.565212345.22.376221446.52.407234138.71.998243243.22.189313439.22.1210324336.71.9211331242.52.2312342140.12.1213414232.51.8114423134.71.8615432436.21.9416441339.82.10K1213.8179.4180.3165.0679.1-K2173.6166.9171.8168.5-K3158.5169.9169.3173.9-K4143.2172.9157.7171.7-R60.66.022.66.7-K111.08.919.348.57-35.34K28.948.728.978.76-K38.398.758.768.99-K47.718.968.279.02-R3.290.241.070.45-表9各组试验结果对比试验号坍落度mm扩展度mm×mm抗压强度MPa干表观密度kg/m3强质比×10-2状态1230570×60057.519352.97良好2220555×57051.319402.64粘稠3265650×63055.219502.83良好4250640×62049.819452.56良好5230570×58045.219052.37良好6250600×63046.519352.40轻离析7240575×58038.719471.99良好8250620×61043.219822.18良好9220550×58039.218502.12粘稠10235620×61036.719111.92稍粘11245600×62042.519092.23良好12260610×65040.118942.12轻离析13230580×58532.517931.81良好14235620×60034.718651.86良好15240620×63036.218701.94良好16245640×66039.818922.10良好从以上数据可以看出砂率大小、LPC掺量和粉煤灰掺量是影响轻骨料混凝土和易性的主要因素。
将数值进行处理数值在28d强度极差分析表中。
列出了各水平相应的四次抗压强度之和、四次强质比之和K1、K2、K3及其极差R。
对于各列比较K值的大小如第一列K1213.8它比K2173.6K3158.5K4143.2都大这表明水胶比为0.28的抗压强度优于水胶比为0.310.340.36的抗压强度。
从图1图2中可综合反映出本次试验中各因素对轻骨料混凝土强度和强质比影响的主次顺序对抗压强度ACDB对强质比D010*********强度R值因素图1抗压强度极差分析R值ABCD0.00.51.01.52.02.53.0强质比R值因素图2强质比极差分析R值实践技术BetonChineseEdition——Ready-mixedConcrete2010年第4期商品混凝土·54·3结论1提出基于密实体积理论的轻骨料混凝土配合比设计方法阐明了该方法的原理和计算步骤定义了骨料紧密因数CF的概念分析了CF是影响轻骨料混凝土采用基于密实体积理论进行配合比设计的重要因素。
通过试验确定1.2作为516mm淄博博山碎石页岩陶粒的CF值。
2采用基于密实体积理论配合比设计方法结合正交设计方法进行正交试验对比试验结果及分析可以得出以下结论a基于密实体积理论轻骨料混凝土配合比设计方法可以配制出满足免振捣轻骨料混凝土同时兼顾经济性。
b聚羧酸减水剂LPC的减水性能在轻骨料混凝土拌合过程中非常明显并且具有能够提高混凝土的粘度和控制轻骨料上浮的作用。
c水胶比对免振捣轻骨料混凝土抗压强度、强质比的影响特别显著这也再次证明水胶比是决定混凝土强度和质量的关键因素。
d砂率对于免振捣轻骨料混凝土的和易性影响较大同时良好的砂率可以降低水泥的用量。
e掺加适量粉煤灰能够调节轻骨料混凝土拌和物的和易性减少混凝土的离析程度并且对提高硬化轻骨料混凝土的后期强度具有非常明显的作用。
表11配合比及试验结果强度等级水泥粉煤灰砂陶粒LPC水坍落度扩展度28d强度免振捣状态kg/m3mmmm×mmMPaLC253301007825063.5181250600×60533.2良好LC303501207554943.8179255610×61538.7良好LC353801207484834.5177262620×62045.6良好LC404301007394735.3173270625×63048.5良好LC454601007154785.6172265615×62053.6良好LC505001077104705.5170260615×61557.5良好3配合比试验总结根据表9及表10中1、4、5、7、11、13组试验结果及分析结合原材料实际情况调整确定以下配合比并进行了相关试验。
各强度等级轻质混凝土配合比及试验结果见表11。
参考文献李勇龙宇.浅谈机制砂的生产及其在混凝土中的应用1J.福建建筑200912:
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单位地址山东省济南市历下区和平路33号二单元403室250101《干混砂浆生产工艺与应用技术规范》行业标准通过专家审定2010年3月19日全国水泥制品标准化技术委员会在江苏省苏州市组织召开专家审查会对中国散装水泥推广发展协会组织编写并报请审定的《干混砂浆生产工艺与应用技术规范》行业标准进行审定。
中国散协及干混砂浆专业委员会的有关领导、同济大学、上海建筑科学研究院、无锡江加建设机械有限公司等标准主要起草单位相关人员和全国水泥制品标准化技术委员会的部分专家委员以及科研、设计单位、大专院校、检验机构及生产和使用单位的30位代表出席了会议。
标准审查会议上成立了由17位专家组成的标准审定小组。
审定小组首先听取了标准起草小组代表关于标准编写工作的专题汇报。
之后审查小组对该标准的送审稿及相关文件进行了认真细致的审查同时对送审稿中的有关补充修改意见进行了充分的讨论。
审查专家小组一致认为一、标准起草小组向大会提交的文件齐全标准制定依据充分、科学试验方法先进、合理试验验证数据真实可靠。
二、标准是在参考了国外同类产品技术资料并考虑干混砂浆生产及工程应用实际情况的基础上根据验证试验结果而制定的且与相关标准协调一致达到了国内先进水平。
三、与会专家一致同意该标准的送审稿通过审查要求标准起草小组尽快按会议意见对标准送审稿作进一步的修改、完善尽快以推荐性标准正式报批以便及早颁布实施。
并希望在实施过程中各有关部门加强宣贯工作以使本标准在企业生产和产品应用中充分发挥作用。
来源中国散装水泥推广发展协会
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