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1、轻集料混凝土富余填充配合比设计理论中国混凝土网[2007-6-11] 人才我要建站行业地图专业搜索征订网刊 摘要:通过对LC45高性能轻集料混凝土的研究,在现有的2种配合比设计理论的基础上提出富余填充配合比设计理论,并对其进行了较为系统的研究和确定了富余填充系数等参数的合理取值范围,以达到对高性能轻集料混凝土在实际应用中配合比的确定提供参考依据的目的。关键词:富余填充;轻集料;配合比中图分类号:TU528.2文献标识码:A 高性能轻集料混凝土以其轻质高强和良好的工作性能逐渐被人们所认可并应用于大量工程之中,然而由于轻集料本身
2、性能的不稳定性,导致其配制较普通混凝土要困难。尽管很多专家试验研究总结出了2种较为合理的配合比设计方法,但仍存在很多问题。为此,本文在原有方法的基础上提出了富余填充配合比设计方法,将轻集料混凝土配合比设计方法进一步优化。1现有轻集料混凝土配合比设计方法及其缺点1.1常用的计算公式及方法 目前常用的计算轻集料混凝土的强度公式有2种形式[1],即:R28=b1c/w+b2rk+b3VQ+a;(1) 式中:R28为轻集料混凝土28d抗压强度,MPa;c/w为轻集料混凝土的有效水灰比;rk为轻集料的颗粒密度;VQ为轻集料实际用量;b
3、1、b2、b3、a为试验参数。R28=b1Rc+b2c/w+b3RT-a。(2) 式中:Rc为水泥实际强度,MPa;RT为轻集料筒压强度,MPa;其他符号同前。 由公式可以看出,其表达方式仅能反映通过正交试验所确定的各因素对强度的影响,而且这2种公式从量纲分析来看是不一致的,应用起来也不方便。为此一些专家对此进行了进一步研究,确定了现在正在采用的2种轻集料混凝土配合比设计方法,即:松散堆积体积法;绝对体积法。1.2松散堆积体积法与绝对体积法的缺点 其设计步骤按《轻集料混凝土技术规程》JGJ51-2002操作。 绝对体积法
4、与松散堆积体积法的区别在于对集料用量计算方法上有所不同。松散堆积体积法通过标准中提供的粗细集料总的松散堆积体积参考值来确定集料的用量,而绝对体积法则是利用混凝土的体积减去水泥浆所占体积后,结合所选择的砂率计算出粗、细集料的体积用量。然而,这2种方法都存在着缺点: (1)把影响轻集料混凝土强度的重点放在了水泥用量及水灰比上,忽视了轻粗集料对轻集料混凝土的重要影响,而在实际应用中,轻集料自身的性能及用量是制约轻集料混凝土强度变化的重要因素; (2)无法使轻粗集料多项性能指标对轻集料混凝土强度造成的影响进行准确的评估,如轻粗集料的
5、密度、空隙率、粒径大小、级配以及用量等因素对轻集料强度以及密度影响; (3)普通混凝土配合比设计中,合理砂率可以使砂石达到最紧密堆积,有利于强度增长,所以砂率为重要参数之一;轻集料混凝土中砂浆用量大,粗集料间隙大,混凝土强度取决于砂浆强度及用量,砂率不适于作为其配合比设计的重要参数; (4)配合比中参数较多,取值范围较大,选取不同的参数值会导致结果差异较大,设计方法不易被掌握。2富余填充法 由式(1)、(2)可以看出,轻集料混凝土中轻粗集料的用量及其强度选择是影响混凝土强度的重要因素。基于对以上2种配合比设计理论缺点的探讨
6、,提出了富余填充配合比设计理论,其原理是根据轻集料自身的性能指标,通过调整轻集料的用量控制混凝土的强度。另外,我们通过大量试验得出:填充于混凝土中的砂浆密度变化范围较小,一般在2100～2250kg/m3,为配合比设计提供了基础数据,同时将砂率、水泥用量以及水灰比对轻集料混凝土性能的影响合理转变为砂浆对其性能的影响,改善了上述2种配合比设计方法的不足。2.1富余填充法优点 (1)无论从理论还是试验室研究以及工程实践中都可以看出,对于轻集料混凝土而言,轻粗集料的用量及性能指标都是影响轻集料混凝土的重要因素之一,所以通过累计的富余
7、填充系数确定轻集料的用量是较为合理的配合比设计方法。其原理是通过富余填充系数将混凝土配合比设计中的各项参数联系起来,简化了参数选取的程序,降低了由于多参数而导致的设计结果差别较大并且性能不稳定等问题。 (2)轻集料混凝土的密度还可以通过选取适当的ε值,来简单地估算出预配制的轻集料混凝土的密度范围。计算方法如下:ρh=(Vj×ρj+Vg×ρg)/V。 (3)目前在轻集料的应用中,往往需要在规定的密度等级下配制具有一定强度及工作性能的轻集料混凝土,所以往往需要通过估算来确定混凝土中原材料的强度和轻集料混凝土的密度。为了达到较好的
8、工作性和选取较为合理的富余填充系数,通过以上的分析可以看出,当轻集料混凝土的富余填充系数确定以后,混凝土的基本材料用量即可以确定在一定的合理范围内,并通过公式推算出所需轻集料的密度等级范围。由此可知,富余填充系数法对混凝土的选材具有很好的指导意义。 (4)配合
