小麦秸秆轻骨料混凝土的配合比设计刘 伟 路根柱 (吉林建筑大学 土木工程学院,长春 130118) 摘要：本文主要探讨了小麦秸秆轻骨料混凝土配合比的设计以及抗压性能,强调了小麦秸秆轻骨料混凝土材料的选取和配合比的确定,力争以最低的表观密度配出符合强度要求的小麦秸秆轻骨料混凝土. 关键词：低容重；轻骨料；配合比设计 在混凝土构件的各项指标中,自重是至关重要的因素之一.普通混凝土自重大一直以来困扰着整个建筑业.如何在保证混凝土强度的前提下降低混凝土构件的自重，已成为建筑界不断研究探索的重要课题.综合目前各研究成果来看,减轻混凝土构件自重无非是从减小构件的截面尺寸和降低混凝土自重两方面入手[1-2].但是有时减小构件的截面尺寸常常无法满足结构承载力的要求,因此降低混凝土自重是一个既能减轻结构自重又能满足承载力两全其美的方法.本文主要研究小麦秸秆轻骨料混凝土的抗压性能和配合比设计. 1 配合比设计总体要求及原材料的选择1.1 总体要求 配制低容重的混凝土,应尽量选取性能相对稳定、堆积密度相对较小的骨料，适当使用混凝土添加剂(外加剂和矿物掺合料)以改善混凝土的和易性和提高后期强度.配合比设计方面注重试验参数的选择,尤其是骨料总体积和砂率的选择. 1.2 原材料的选择 水泥. 本试验选择P.O42.5水泥作为主要胶凝材料,其各项物理性能指标见表1[3]. 表1 水泥性能指标  抗压强度/Pa3d28d凝结时间/min初凝终凝安定性标准稠度/%相对密度27.058.4180240合格29.52950 细骨料.本试验采用普通河沙,其各项物理性能指标见表2. 表2 普通砂的性能指标  细度模数颗粒级配表观密度/(kg·m-3)堆积密度/(kg·m-3)含泥量/%空隙率/%2.7Ⅱ区260014601.839 粗骨料. 本试验采用页岩陶粒,其各项物理性能指标见表3[4]. 表3 轻粗骨料的性能指标  页岩陶粒(椭圆形)颗粒级配/mm堆积密度/(kg·m-3)筒压强度/MPa1h吸水率/﹪粒型系数细度模数5～157004.24.51.12.7 小麦秸秆. 本次试验所使用的小麦秸秆为当年夏季收割的新鲜小麦秸秆,其色泽光亮,并且没有腐蚀变质,粉碎成0.5cm～1.5cm的配料. 掺合料. 为了降低水泥用量提高混凝土的和易性,选择使用Ⅱ级粉煤灰[5],其物理性能指标见表4. 表4 粉煤灰的性能指标  45mm筛筛余细度/%需水量比/%烧失量/%三氧化硫/%游离氧化钙/%相对密度/(kg/m3)12.0952.021.40.012400 外加剂. 本试验采用聚羧酸高性能减水剂HPWR-S标准型[6],其物理性能指标见表5. 表5 外加剂的性能指标  固含量/%pH值氯离子/%总碱/%减水率/%1h塌落度经时损失/mm10.17.10.171.62520 水. 选用纯净的自来水,其物理性能指标见表6. 表6 水的性能指标 (mg/L)  pH值可溶物不溶物Cl-SO42-碱含量7.052.0265.024.55172.245.55 2 配合比的设计及最终配合比确定2.1 混凝土的试配强度 参考《轻骨料混凝土技术规程》(JGJ51-2002)有关条文规定[1],轻骨料混凝土的配合比应通过计算和试配确定.本文主要研究LC30轻骨料混凝土的配合比设计,根据5.1.2条规定试配强度应按下式确定: fcu,o≥fcu,k+1.645σ=30+1.645×5=38.225MPa 式中,fcu,o为轻骨料混凝土的试配强度,MPa;fcu,k为轻骨料混凝土立方体抗压强度标准值(即强度等级),MPa;σ为轻骨料混凝土强度标准差，MPa. 根据《轻骨料混凝土技术规程》JGJ51-2002表5.1.3规定,当混凝土强度等级在LC25～LC30时,σ取值为5. 2.2 试验参数的选择 本试验按照松散体积法计算小麦秸秆轻骨料混凝土的配合比,按照《轻骨料混凝土技术规程》JGJ51-2002计算试配基准配合比.根据《轻骨料混凝土技术规程》JGJ51-2002表5.2.1选择轻骨料混凝土的水泥用量,由于要配出LC30轻骨料混凝土,水泥用量选择400kg/m3;根据《轻骨料混凝土技术规程》JGJ51-2002表5.2.3选取净水用量200kg/m3;根据《轻骨料混凝土技术规程》JGJ51-2002表5.2.4选取轻骨料混凝土的砂率为40%;根据《轻骨料混凝土技术规程》JGJ51-2002表5.2.5选取粗细骨料总体积为1.1m3. 2.3 各实验材料用量的计算 计算公式如下: Vs=Vt×Sp， ms=Vs×ρs， Va=Vt-Vs， ma=Va×ρa 式中,Vs,Va,Vt分别为每立方米细骨料、粗骨料和粗细骨料的松散体积,m3;ms,ma分别为每米立方米细骨料和粗骨料的用量,kg;Sp为砂率,﹪;ρs,ρa分别为细骨料和粗骨料的堆积密度,kg/m3. 根据净水用量和附加水用量的关系按下式计算总用水量: mwt=mwn+mwa 式中,mwt为每立方米混凝土的总用水量,kg;mwn为每立方米混凝土的净用水量,kg;mwa为每立方米混凝土的附加用水量,kg. 水泥用量: mc0=mc×(1-βc)=400×80%=320kg 式中,mc0为水泥实际用量;βc为粉煤灰掺量20%. 细骨料用量: Vs=Vt×Sp=1.1×40%=0.44m3 ms=Vs×ρs=0.44×1460=642.4kg 粗骨料用量: Va=Vt-Vs=1.1-0.44=0.66m3 ma=Va×ρa=0.66×700=462kg 实际用水量: mwt=mwn+mwa=200+19.4=219.4kg mwa=ma×ωa=462×4.2%=19.4kg mw0=mwt×(1-25%)=164.6kg 式中,mwt为总用水量;mwa为附加用水量;mw0为实际用水量. 粉煤灰用量: mf=mc×βc=400×20%=80kg 式中,mf为粉煤灰的用量. 减水剂用量: mj=mc×1.2%=4.8kg 式中,mj为减水剂用量. 小麦秸秆用量:mjg按1%的掺入率. 根据《轻骨料混凝土技术规程》JGJ51-2002 5.3.6和5.3.7条规定计算出来的轻骨料混凝土配合比要通过试配予以调整,水泥用量上下浮动10%,用水量不变,砂率相应适当增减,分别按3个配合比拌制混凝土拌合物.因此,试配基准配合比见表7～表9. 表7 LC30试配基准配合比  序号mc0msmamw0mfmjmjg1320642.4462.0164.6804.842288674.5446.6164.6724.343352610.3477.4164.6885.34 表8 表观密度与塌落度  序号计算湿表观密度/(kg·m-3)振实湿表观密度/(kg·m-3)塌落度/mm11669.4167019021644.5164519031690.11691190 表9 各配合比强度与容重  序号7d抗压强度/MPa14d抗压强度/MPa28d抗压强度/MPa干表观密度/(kg·m-3)120.6830.8738.051564.4216.8526.0933.711535.1322.3834.7742.011593.7 --------------------2.4 最终配合比确定 对比之前计算得出的试配强度,第3组达到了试配强度的要求,因此选定第3组为最终配合比. 3 结语(1) 从试验结果来看,通过选择轻质且性能稳定的原材料、科学合理的试验参数、严谨的设计计算和正确的试验流程,完全可以设计出低容重同时又满足强度要求的轻骨料混凝土; (2) 在小麦秸秆轻骨料混凝土中合理的掺入粉煤灰、减水剂在一定程度上改善了混凝土的和易性并提高了混凝土的强度. 参考文献： [1] 轻骨料混凝土技术规程(GJ51-2002)[S].北京:中国建筑工业出版社,2002. [2] 中国建筑科学研究院建筑结构研究所．轻骨料混凝土的研究和应用文集[M]．北京:中国建筑工业出版社,1981. [3] 用于水泥和混凝土中的粉煤灰(GB/T1596-2005)[S].北京:中国标准出版社,2005. [4] 普通混凝土力学性能试验方法标准(GB/T50081-2002)[S].北京:中国建筑工业出版社,2002. [5] 混凝土外加剂(GB8076-2008)[S].北京:中国标准出版社,2008. [6] 普通混凝土拌合物性能试验方法标准(GB/T50080-2002)[S].北京:中国建筑工业出版社,2002. Mix Proportion Design of Wheat Straw Lightweight Aggregate Concrete LIU Wei，LU Gen-zhu (School of Civil Engineering,Jilin Jianzhu University,Changchun 130118,China) Abstract：This paper mainly discusses the design of wheat straw lightweight aggregate concrete and the compressive properties,emphasizes the material selection of wheat straw lightweight aggregate concrete and the determination of mix ratio,and strive to match the minimum bulk density with the strength requirements of wheat straw lightweight aggregate concrete. Keywords：low bulk density；lightweight aggregate；mix ratio design 收稿日期：2016-08-20. 作者简介：刘 伟(1962～),男,吉林省长春市人,教授,硕士. 中图分类号：TU 5 文献标志码：A 文章编号：2095-8919(2017)01-0028-03 |
|
|
