轻质高强混凝土研究方案

轻质高强混凝土研究方案

1研究意义

随着我国经济的发展，我国目前正值基础设施建设和城市化建设的高潮，混凝土的需求量还将不断地快速增加，成为建设的重要物质基础。轻骨料混凝土是一种利用人造或天然轻质骨料替代普通密度骨料的混凝土。与普通混凝土相比, 轻骨料混凝土具有轻质高强、隔热保温性能好、耐火性能好、抗震性能好、耐久性能好及综合经济技术效果好等优点。同时, 由于在生产轻骨料和配置轻骨料混凝土的时候, 利用了粉煤灰、硅灰等工业固体废弃物, 有利于资源的综合利用和生态环境保护。轻骨料混凝土的显著优点, 使其在大跨度桥梁、高层建筑、海洋工程等工程应用中具有巨大的技术经济优势和突出的社会效益, 已成为现代混凝土的一个重要发展方向。

结合我公司现有情况，有必要对轻质高强混凝土进行研发，力争配制出经济合理、安全可靠、适用性强的轻质高强混凝土，并且使我公司所属的搅拌站具备生产轻质高强混凝土的能力具有重大的现实意义。

2 研究目标

本次试配实验采用全系列进行轻质高强混凝土配合比的设计，选择水胶比、掺和料掺量为因素，利用工作性（坍落度）、强度、表观密度三个指标进行评价，选择最佳的配合比进行二次实验，其中表观密度越小越好，强度越高越好，坍落度在不离析的条件下越大越好。并优选出经济合理、安全可靠、适用性强的轻质高强混凝土配合比，用于参加“大赛”并积累数据库，为以后的生产提供科学合理的数据。

3 研究的主要内容

3.1不同水胶比对轻质高强混凝土抗压强度的影响规律。

3.2不同粉煤灰、矿粉复合掺入量对轻质高强混凝土抗压强度的影响规律。

3.3不同硅粉、矿粉、粉煤灰复合掺入量对轻质高强混凝土抗压强度的影响规律。

3.5不同硅粉掺量对轻质高强混凝土抗压强度的影响规律。

3.6不同目标表观密度对轻质高强混凝土抗压强度的影响规律。

3.7在满足强度及施工要求，选出各个强度等级最经济的混凝土配合比。

4 技术路线及方案

4.1 对市场进行调研，确定轻质高强混凝土可用的原材料，相关技术指标要求及所需原材料见附表。

4.1.1 水泥：考虑到此次大赛设计强度在CL60以上，轻集料混凝土的强度又随轻集料本身的强度增高而增高，水泥石的强度和轻粗集料对轻集料混凝土强度的影响相互关联，所以本次研究选用天山水泥厂生产的P.I52.5硅酸盐水泥。

4.1.2 辅助胶凝材料：考虑到新疆当地可用的、质量稳定能够大规模生产的辅助胶凝材料有粉煤灰、矿粉，考虑到轻质高强混凝土所以选择硅粉，研究选用粉煤灰、矿粉、硅粉作为主要辅助胶凝材料。

4.1.3 粗骨料：从轻质高强角度考虑，由于要配制轻质高强混凝土。所以本次试验研究选用粉煤灰陶粒、页岩陶粒、黏土陶粒作为骨料且以较小且呈圆球形的陶粒为最优，因为减小粗集料的最大粒径能有效的提高混凝土的强度顶点，所以选级配为5mm～15mm轻粗集料，轻集料的性能指标应符合《轻集料及其试验方法》（GBT17431.1-2010）规定要求。

4.1.4细骨料：考虑采用52.5水泥，在强度方面有一定的提升，容重也有所提高，综合考虑初步选择陶砂作为细骨料。

4.1.4 外加剂：由于本次的实验水胶比比较低，所以减水剂必须具备很高的减水率和良好的保坍性，初步选用缓凝型聚羧酸高效减水剂。

4.2 检验原材料的主要性能指标（附表）。

4.3本次研究的技术路线。

4.3.1通过查阅文献资料，轻质高强混凝土水胶比宜在0.20~0.30之间，所以水胶比初步选定为0.22、0.26、0.30。

4.3.2为了研究辅助胶凝材料的掺入对轻质高强混凝土强度影响规律，所以本次试验研究选择复掺和单掺，粉煤灰掺量选为0%、10%、20%，硅粉掺量选为0%、6%、10%，矿粉掺量选为0%、10%、20%。

4.4 按照上述主要参数设计轻质高强混凝土配合比，并进行现场试配调试，同时成型强度试验所需试件。

4.5 对混凝土强度进行检测。

4.6 分析目标表观密度对轻质高强混凝土抗压强度的影响规律。

4.7 分析水胶比大小对轻质高强混凝土抗压强度的影响规律。

4.8 分析粉煤灰、矿粉、硅粉复掺对轻质高强混凝土抗压强度的影响规律。4.9 分析硅粉掺量对轻质高强混凝土抗压强度的影响规律。

4.10 分析矿粉和粉煤灰复掺对轻质高强混凝土抗压强度的影响规律。

4.11从强度角度考虑对不同强度等级的混凝土配合比进行经济对比分析。

4.12 从目标表观密度角度考虑对不同表观密度的混凝土配合比进行经济对比分析。

5 搅拌工艺

5.1《轻骨料混凝土技术规程》及相关资料表明, 轻骨料由于其吸水率大, 如果采用普通混凝土搅拌工艺, 则新拌混凝土中的水分将会被轻骨料所吸收,影响混凝土的工作性能，造成砂浆中水化反应所需要的水严重不足, 影响混凝土的凝结硬化, 对轻骨料混凝土的性能产生很大的影响。本试验采用预湿处理轻粗骨料搅拌工艺, 其方法如下。

5.1.1将粗骨料在水中预湿, 去掉明水( 预湿的时间由骨料的性质决定) 使其达到饱和面干。

5.1.2 将预湿的粗骨料与细骨料、掺和料和水泥一起预搅拌0.5 min。

5.1.3 加入外加剂和净用水量, 继续拌和2 .5min 即可。

5.2为了做到高强的目标, 混凝土拌和物较干硬,因此采用振动台震动成型, 混凝土拌和物分两次装入尺寸为100mm×100mm×100mm三联试模,每次装入一半,并分别震动0.5min。

6 试验原材料要求

6.1水泥：天山P.I52.5硅酸盐水泥。

6.2辅助胶凝材料：可利用我公司加工的粉煤灰和矿粉作为主要辅助胶凝材料，粉煤灰和矿渣粉应符合国家现行标准《高强高性能混凝土用矿物外加剂》（GB/T18736-2002）的规定。

6.3外加剂：可选择精细化工生产的聚羧酸高性能减水剂（缓凝型），外加剂应符合《混凝土外加剂》（GB8076-2008）的规定。

6.4粗骨料：可选择碎石料，必须使用质地坚硬、耐久、洁净的碎石料，粒径在5 mm～20mm，碎石的性能指标应符合《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685-2011）中的二级要求。

6.5 各原材料用量及费用见表6-1。

表6-1 各材料用量

7 推进计划

初步预计研究计划如下表所述，如有特殊原因可适当调整。