轻骨料配合比设计

轻骨料混凝土配合比设计轻骨料混凝土是用轻粗骨料、轻细骨料（或普通砂）和水泥配制成的混凝土，其干表观密度不大于1950kg/m3。

按用途可分为三类:强度LC5.0,密度小于800kg/m3的称为保温轻骨料混凝土;强度LC5.0~15,密度800~1400kg/m3的称为结构保温轻骨料混凝土;强度LC15~60,密度1400~1900 kg/m3的称为结构轻骨料混凝土。

轻骨料混凝土的组成材料1．水泥一般采用硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥。

2．轻骨料轻粗骨料——粒径在5mm以上，堆积密度小于1000kg/m3；轻细骨料——粒径不大于5mm，堆积密度小于1200kg/m3。

轻骨料按原料来源分有三类：（1）工业废料轻集料——如粉煤灰陶粒、膨胀矿渣珠、自燃煤矸石、煤渣及其轻砂。

（2）天然轻集料——如浮石、火山渣及其轻砂。

（3）人造轻集料——如页岩陶粒、粘土陶粒、膨胀珍珠岩集料及其轻砂。

轻骨料的堆放和运输应符合下列要求：（1）轻骨料应按不同品种分批运输和堆放，避免混杂。

（2）轻骨料运输和堆放应保持颗粒混合均匀，减少离析。

采用自然级配时，其堆放高度不宜超过2m，并应防止树叶、泥土和其他有害物质混入。

（3）轻砂在堆放和运输时，宜采取防雨措施。

在气温5℃以上的季节施工时，可根据工程需要，对轻粗骨料进行预湿处理。

预湿时间可根据外界气温和来料的自然含水状态确定，一般应提前半天或一天对骨料进行淋水、预湿，然后滤干水分进行投料。

在气温5℃以下时，不宜进行预湿处理。

3．水一般采用自来水。

轻骨料混凝土配合比设计要求轻骨料混凝土配合比设计是在满足使用功能的条件下确定施工时所用的、合理的轻骨料混凝土各种材料用量。

为满足设计强度和施工方便的要求，并使混凝土具有较为理想的技术经济指标在进行轻骨料混凝土配合比设计时主要要满足以下基本要求1.满足轻骨料混凝土的设计强度等级与表观密度等级2.满足轻骨料混凝土拌和物施工要求的和易性；3.满足轻骨料混凝土在具体条件下要考虑的特殊性能;4.在满足设计强度等级和特殊性能的条件下节能降耗满足经济性要求。

配合比基本参数的选择(1)水泥强度和用量选择工程实践证明适当增加水泥用量能提高混凝土的强度。

在轻骨料混凝土的强度未达到给定骨料的强度顶点以前水泥用量平均增加20%时胫骨料混凝土的强度可提高10%。

(2)用水量和有效水灰比的确定轻骨料的吸水率较大与普通水泥混凝土中的骨料不同。

每立方米混凝土中有效用水量与水泥用量之比称为轻骨料混凝土的有效水灰比。

有效水灰比要按轻骨料混凝土的设计强度等级要求进行选择不能超过构件和工程环境规定的最大许可水灰比若超过要根据规定的最大许可水灰比进行选用。

(3)轻骨料的表观密度和强度的确定用大粒级的轻骨料配制的轻混凝土其强度通常较低。

为克服其缺点，可在混凝土拌和物中减小骨料的最大粒径或掺入适量的砂。

此法尽管增加了轻骨料混凝土的表观密度但只要混凝土表观密度在规定值以下配制高等级轻骨料混凝土能为便于掌握各种轻骨料配制成的轻骨料混凝土可能达到的技术性能指标。

(4)粗细骨料总体积的确定它是用松软表观密度法进行配合比设计的细骨料的品种以及混凝土的一个重要参数。

粗细骨料总体积主要与粗骨料的粒型细骨料的品种以及混凝土的内部户结构因素相关。

轻集料混凝土的配合比应通过计算和试配确定。

为了使所配制的混凝土具有必要的强度保证率，混凝土试配强度应按下列公式确定：f'cu,0＝f cu,k＋1.645σ式中f'cu,0——轻集料混凝土的试配抗压强度（MPa）；f cu,k——轻集料混凝土强度标准值（即强度等级）（MPa）；σ——轻集料混凝土强度的总体标准差（MPa）。

σ值轻集料混凝土配合比的设计方法，砂轻混凝土宜采用绝对体积法；全轻混凝土宜采用松散体积法。

配合比计算中粗细集料用量的计算以干燥状态为准。

（1）水泥配制轻集料混凝土用的水泥品种可选用硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥。

当配制低强度等级混凝土采用高等级水泥时，其掺量可通过试验确定加入火山灰质的掺合料，以保证其稠度符合要求。

不同试配强度的轻集料混凝土的水泥用量可参照下表选用。

试配强度混凝土的水泥用量（kg/m3）注：1.表中横线以上为采用32.5级时的水泥用量；横线以下为采用42.5级时的水泥用量；采用其他等级水饭时，可乘以下表规定的调整系数。

2.表中下限值适用于圆球型和普通型轻粗集料；上限值适用于碎石型粗集料及全轻混凝土。

3.最高水泥用量不宜超过550kg/m3。

水泥用量调整系数（2）水灰比轻集料混凝土配合比中的水灰比以净水灰比表示。

配制全轻混凝土时，允许以总水灰比表示，但必须加以说明。

净水灰比系指不包括轻集料1h吸水量在内的净用水量与水泥用量之比。

总水灰比系指包括轻集料1h吸水量在内的总用水量与水泥用量之比。

轻集料混凝土最大水灰比和最小水泥用量的限制，应符合表10-120的规定。

轻集料混凝土最大水灰比和最小水泥用量注：1.严寒地区指最寒冷月份的月平均温度低于-15℃；寒冷地区指最寒冷月份的月平均温度低于-5℃~-15℃。

2.水泥用量不包括掺合料。

（3）用水量轻集料混凝土的净用水量可根据施工要求和稠度（坍落度或维勃稠度）按下表选用轻骨料混凝土用水量注：1.表中值适用于圆球型和普通型轻粗集料，对于碎石型轻粗集料播按表中值增加10kg 左右的用水量。

2.表中值适用于砂轻混凝土，若采用轻砂时，需取轻砂1h吸水量为附加水量；若无轻砂吸水量数据，也可适当增加用水量，最后按施工稠度的要求进行调整。

（4）砂率轻集料混凝土的砂率应以体积砂率表示，即细集料体积与粗细集料总体积之比。

体积可用密实体积或松散体积表示，其对应的砂率即密实体积砂率或松散体积砂率。

砂率可按下表选用。

轻集料混凝土的砂率注：1.当细集料采用普通砂和轻砂混合使用时，宜取中间值，并按普通砂和轻砂混合比例进行插入计算。

2.当轻粗集料采用圆球型时，宜取表中下限值；采用碎石型时，则取上限。

（5）掺合料当采用粉煤灰作掺合料时，粉煤灰取代水泥百分率、超量系数等参数的选择，应参照《粉煤灰在混凝土和砂浆中应用技术规程》（JGJ 28）的有关规定执行。

（6）外加剂轻集料混凝土允许采用各种化学外加剂，外加剂质量应符合有关标准的要求，其合理掺量须通过试验确定。

2．配合比的计算和调整（1）绝对体积法轻砂混凝土宜采用绝对体积法进行配合比计算，即按每立方米混凝土的绝对体积为各组成材料的绝对体积之和进行计算。

其设计步骤为：1）根据设计要求的轻集料混凝土的强度等级、密度等级和混凝土的用途，确定粗细集料的种类和粗集料的最大粒径；2）测定粗集料的堆积密度、颗粒表观密度、筒压强度和1h吸水率，并测定细集料的堆积密度和相对密度；3）计算混凝土试配强度；4）选择水泥用量；5）根据制品生产工艺和施工条件要求的混凝土稠度指标，确定净用水量；6）根据轻集料混凝土的用途，选用密实体积砂率；7）按公式计算粗细集料的用量：8）根据净用水量和附加水量的关系，计算总用水量：m wt＝m wn＋m wa式中m wt——每立方米混凝土的总用水量（kg）；m wn——每立方米混凝土的净用水量（kg）；m wa——每立方米混凝土的附加水量（kg），9）计算混凝土干表观密度（ρcd），并与设计要求的干表观密度进行对比，如其误差大于3％，则应重新调整和计算配合比。

ρcd＝1.15m c＋m a＋m s（2）松散体积法全轻混凝土宜采用松散体积法进行配合比计算，即以给定每立方米混凝土的粗细集料松散总体积为基础进行计算，然后按设计要求的混凝土干表观密度为依据进行校核，最后通过试验调整得出配合比。

其设计步骤为：1）根据设计要求的轻集料混凝土的强度等级、密度等级和混凝土的用途，确定粗细集料的种类和粗集料的最大粒径；2）测定粗集料的堆积密度、筒压强度和1h吸水率，并测定细集料的堆积密度；3）计算混凝土试配强度；4）选择水泥用量；5）根据施工稠度的要求选择净用水量；6）根据混凝土用途选取松散体积砂率；7）根据粗细集料的类型，按表10-123选用粗细集料总体积，并计算每立方米混凝土的粗细集料用量。

粗细集料总体积注：1.当采用膨胀珍珠岩砂时，宜取表中上限值；2.混凝土强度等级较高时，宜取表中下限值。

V s＝V t×S p（10-73）m s＝V s×ρis（10-74）V a＝V t－V s（10-75）m a＝V a×ρic（10-76）式中V s、V a、V t——分别为细集料、粗集料和粗细集料的松散体积（m3）；m s、m a——分别为细集料和粗集料的用量（kg）：S p——松散体积砂率（％）；ρis、ρic——分别为细集料和粗集料的堆积密度（kg/m3）。

8）根据净用水量和附加水量的关系计算总用水量。

9））计算混凝土干表观密度（ρcd），并与设计要求的干表观密度进行对比，如其误差大于3％，则应重新调整和计算配合比。

附加水量应根据粗集料的预湿处理方法和细集料的品种附加水量的计算方法注：1.ωa、ωs分别为粗、细集料的1h吸水率。

2.当轻集料含水时，必须在附加水量中扣除自然含水量。

配合比设计现设计配制轻骨料混凝土设计强度等级为LC10，混凝土塌落度50~100mm，干表观密度≤1400 Kg/m3通过查找相关规范并满足设计要求的情况下原材料选择为：水泥：32.5级普通硅酸盐水泥轻粗骨料：页岩陶粒,其堆积密度为620 Kg/m3，一小时吸水率为4.0％。

砂：普通中砂，堆积密度为1450 Kg/m3。

根据轻粗细骨料品种确定混凝土为砂轻混凝土,可以用松散体积法试配。

1.计算混凝土的试配强度:10+1.645×4.0=16.6(Mpa)2.根据表上表分别选择水泥用量为250 Kg和砂率为40％。

3.根据上表选择粗细骨料总体积为1.20 m3。

4.计算细骨料用量:Vs=1.20×40％=0.48 m3=0.48×1450=696Kgms5.计算粗骨料用量:Va=1.20-0.48=0.72m3Ma=0.72×620=446.4 Kg6.根据塌落度要求和混凝土用途选择净用水量为185Kg，再根据粗骨料的预湿处理方法和细骨料的品种选择附加水。

如果砂为轻砂时,缺乏轻砂吸水率的数据时,在选择净用水量时应增加10 Kg水,作为考虑轻砂吸水率的附加水。

如果缺乏粗骨料一小时吸水率时,建议轻粗骨料进行预湿处理，预湿时间可按外界气温和来料的自然含水状态确定，应于施工提前半天或一天对轻粗骨料进行淋水或泡水预湿，然后过滤水分进行投料。

总用水量为185+508×0.04=205 Kg7.核算混凝土干表观密度:ρcd =1.15mc+ma+ms=1.15×250+446.4+696=1209.4 Kg/m3≤1400 Kg/m3。