CL30轻骨料混凝土试验研究

CL30轻骨料混凝土的试验研究

一、概述

轻骨料混凝土以天然多孔轻骨料或人造粒作粗骨料，天然砂或轻砂作细骨料，用硅酸盐水泥、水和外加剂（或不掺外加剂）按配合比要求配制而成的干表观密度不大于1950kg/m³的混凝土。轻骨料混凝土具有轻质、高强、保温和耐火等特点，并且变形性能良好，弹性模量较低，在一般情况下收缩和徐变也较大。轻骨料混凝土应用于工业与民用建筑及其他工程，可减轻结构自重30%-50%、节约材料用量、提高构件运输和吊装效率、增大装配式构件的尺寸、减少地基荷载及改善建筑物功能等。轻骨料混凝土具有密度小、保温性好、抗震性好等优点，适用于高层及大跨度建筑。可用于结构方面，叫做结构轻骨料混凝土，主要用于承重构件或构筑物，强度等级合理围CL15-CL50，密度等级合理围1400 kg/m³-1900

kg/m³。

背景材料：

市某路面需进行路面改造，为了减轻桥梁的自重，预计用轻集料混凝土，密度为1600kg/m³﹣1700 kg/m³，拌合物坍落度为50-70mm，抗压强度28d≥30MPa，并要求抗折强度≥5MPa。

砂轻混凝土（细骨料全部或部分为普通砂）

二、参考标准

[1] JGJ 12-1999,轻骨料混凝土结构设计规程[S].

[2] JGJ 51-2002,轻骨料混凝土技术规程[S].

[3] GB/T 50080-2002，普通混凝土拌和物性能试验方法[S].

[4] GB/T 50081-2002,普通混凝土力学性能试验方法[S].

[5] GB/T 50082-2002，普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法[S].

三、原材料选择

水泥：P·O42.5

粗骨料：密度等级>500、强度标号>20MPa的球型粘土粒

细骨料：普通砂，颗粒级配2区,表观密度2680kg/m³

减水剂：萘系，减水率22%

四、配合比的设计计算

粒混凝土的配合比设计的任务是确定能获得设计性能而又最经济的混凝土各组成材料的用量，它和普通混凝土配合比设计的理论是相同的，即在保证结构强度的前提下，力求达到便于施工和经济节约的要求。由于所使用粒的特性，它还不能像普通混凝土那样，用一个较公认的强度公式作为混凝土配合比设计的基础。虽然，国外都有不少学者提出了各种各样的计算公式，但都存在很大局限性，离实际应用还有很大差距。所以还是通过参数的选择和简单经验公式的计算，最终以试验的方法来确定各组分材料的用量。

1. 选择水泥用量

水泥用量是影响混凝土强度及其它性能最主要的参数，对轻质粒混凝土来说，水泥用量的选择尤为重要，增加水泥用量固然可以使其强度提高，但也会使其密度加大。所以的最大水泥用量不宜超过550kg/m³，最小水泥用量不得低于350kg/m³。

2．粒的选择

一般要选择密度等级>500、强度标号>20MPa的球型粒，且其各项指标应满足。另外,在轻骨料混凝土中,采用较大粒径的轻骨料颗粒时会使混凝土的强度降低.其原因一部分是由于骨料强度较低,一部分是因为围绕骨

料的砂浆网架变弱所致,所以最大粒径应限制在25mm以下,考虑到工程设计强度等级及配筋间距,选择最大粒径 16mm的粘土粒。

3．选择用水量和水灰比

用水量和水灰比，分净用水量和净水灰比及总用水量和总水灰比，所谓净用水量系指不包括高强粒1h吸水率在的混凝土用水量，其相应的水灰比则为净水灰比，在配合比设计中，一般用净用水量和净水灰比表示。用水量(或水灰比)不仅对硬化混凝土的性能有很大影响，而且还直接影响拌合物的和易性。

4．砂率的选择

砂率是以体积比来表示的，即以砂的体积与粗细集料总体积的百分比来表示的。砂率对轻质混凝土的强度影响不大，且其弹性模量也有所提高。但随着砂率的提高，轻质混凝土的表观密度也逐渐增加，当混凝土的强度等级为LC30时，砂率为35%左右时，混凝土拌合物的和易性最好。

5．粗细集料用量

指配制1m³轻质混凝土所需的粒和普通砂的密实体积，用绝对体积法求出。

6．掺和料等外加剂

由于混凝土的水泥用量比同强度等级的普通混凝土增加，实验证明，

为减少水泥用量，改善和易性和其他一系列的物理力学性能，在轻质混凝

土中加入适量的掺和剂，矿粉、粉煤灰，可获得很好的技术经济效益。在

使用掺合料的同时，必须使用高效减水剂，以减小用水量，降低水灰比。

粉煤灰的掺加采用“超量取代法”，取代系数为10%～15%。通过试验验证采

用掺加掺合料方法，在加入高效减水剂的同时，根据混凝土性能的要求掺

入超细活性矿物材料，并加大掺入的比例，可以大幅度提高拌合料的工作

性能，并对其物理力学特性有较显著的改善作用。

①确定混凝土适配强度ƒcu，0

ƒcu，0= ƒcu，k +tσ = 30 + 1.645×5.0 MPa = 38.225 MPa ②确定用水量m wo水泥用量m o

m wo =m woˊ(1-β)

根据骨料为粒，最大粒径16mm及坍落度50-70mm的要求，m woˊ=

225kg，β= 22%

故 m wo = 225kg

若取外加剂掺量βa = 1.5% ，则外加剂的掺量为

m ao = m bo•βa = 420 ×1.5% kg = 6.30 kg

计算胶凝材料用量

每立方米混凝土的胶凝材料用量m bo = 420 kg

根据耐久性要求，最小胶凝材料用量为250kg，计算值420 kg大于

250kg，此胶凝材料用量满足耐久性要求。

水泥用量为m c = m bo = 420 kg

③选择合理砂率S p

普通砂，S p = 35%-45%，取S p =35%

④计算每立方米混凝土中粗、细骨料用量

砂轻砼绝对体积法：