高强超轻质混凝土配合比设计与应用

高强超轻质混凝土配合比 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 与应用 时建刚, 吴光蓉, 孟勇军 (重庆鹏方路面工程技术研究有限公司, 重庆 400054) [摘要] 通过正交试验进行极差分析确定了高强超轻质混凝土的初步配合比, 在此基础上分别从 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 观密度、工作性 能上进行优化研究,最后得到了高强超轻质混凝土的最佳配合比,其中 SIKA减水剂和 TBJ 泵送剂质量掺量分别为 018%和 0109%。结果表明, 用该配合比配制的混凝土湿表观密度小于 1 450kgPm3, 28d 抗压强度达 23MPa, 流动性 大、匀质性好、无泌水离析现象,并在武汉天河机场新航站楼得到了成功泵送。 [关键词] 混凝土; 高强超轻质混凝土; 表观密度; 分层度; 坍落度; 配合比 [中图分类号] TU528101 [文献标识码] A [文章编号] 1002-8498( 2009) 08-0079-03 Mix Proportion Design and Application of High-strength Ultra Lightweight Concrete Shi Jiangang, Wu Guangrong, Meng Yongjun ( Chongqing Pengfang Pavement Engineering Research Insti tute Co. , Ltd . , Chongqing 400054, China ) Abstract: The init ial mix proport ion of high-strength ultra lightweight concrete( HSULC) was determined by range analysis of orthogonal test. On the basis of initial mix proport ion, HSULCwas opt imized from apparent density andworkabil ity, and the best mix proport ion was put forward, of which the weight mixing amounts for SIKA water reducer and TBJ pumping aid were 018% and 0109% respectively. The results show that the concrete based on the best mix proport ion has high f luidity, good homogeneity and no bleeding and segregat ion, and the wet surface density is less than 1 450kgPm3 , 28d compressive strength is 23MPa. This concrete has been successfully pumped in the new terminal station of Wuhan TianHe Airport . Key words: concrete; high-strength ultra lightweight concrete; apparent density; segregat ion degree; slump; mix proportion [收稿日期] 2008-07-14; [修订日期] 2009-03-13 [作者简介] 时建刚,重庆鹏方路面工程技术研究有限公司工程 师,重庆市巴南区桥南村 10号 400054,电话: ( 023)62401360, E- mail : sjg0377@ 126. com 随着现代高层建筑、大跨度桥梁的纵深发展,对混 凝土 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 提出了轻质、高强、保温、隔热、环保等一系列 要求,而高强超轻质混凝土成为发展必然[ 1]。然而, 高 强超轻质混凝土采用了超轻骨料,使得新拌的大流动 混凝土往往出现分层离析现象,导致匀质性变差,进而 影响泵送施工的开展[ 2] ;另外,高强超轻质混凝土的表 观密度和强度呈正比关系,因此,如何有效地协调流动 性和匀质性、表观密度和强度之间的关系成为配制高 强超轻质混凝土的关键技术难题[ 3-5] 。 本文针对高强超轻质混凝土存在的问题进行了试 验研究,成功配制出流动性大、匀质性好的无泌水离析 高强超轻质混凝土, 并在武汉天河机场新航站楼进行 顺利的泵送施工。 1 原材料及试验方法 1)原材料 ¹ P#O4215R普通硅酸盐水泥; ºÒ 级 粉煤灰; »依据5轻集料混凝土技术 规程 煤矿测量规程下载煤矿测量规程下载配电网检修规程下载地籍调查规程pdf稳定性研究规程下载 6JGJ51- 2002 和 超轻质混凝土对骨料的要求,试验选取页岩陶粒的性 能指标如表 1 所示; ¼ 轻细骨料 采用页岩 700 级陶 粒经过粉碎而成, 其公称粒径在 0~ 5mm, 细度模数 314,颗粒的吸水率为 611% ; ½ 普通砂 选用质量合 格、级配连续的流芳中砂,其表观密度2 650kgPm3 ,细度 模数 2165,含泥量 018% ,泥块含量 013% ; ¾ 外加剂 AS100、SIKA等高效减水剂及特殊泵送剂 TBJ。 表 1 轻粗骨料性能指标 Table 1 Performance indexes of light coarse aggregate 陶粒种类 公称粒径Pmm 堆积密 度P( kgPm3) 表观密 度P( kgPm3) 吸水率P ( %Ph) 筒压强 度PMPa YY600 5~ 16 574 1 273 513 414 YY700 5~ 16 654 1 343 519 419 YY800 5~ 16 770 1 493 615 518 2)试验方法 本文以分层度、坍落度、扩展度、表 观密度和抗压强度为指标对高强超轻质混凝土工作性 能和物理力学性能进行评价。坍落度、扩展度的测定 方法按照5普通混凝土拌合物性能试验方法标准6GBP T50080-2002进行;轻骨料混凝土表观密度和抗压强度 的测定按照5轻骨料混凝土技术规程6的试验方法进 行;分层度测定采用自行研制的分层度仪,该仪器由 3 个薄壁圆柱筒组成, 每个圆柱筒尺寸为 <160mm @ 120mm,测定时分别称出每层轻骨料的质量, 按照公式 ( 1)计算分层度 F : 2009 年 8 月 第 38 卷 第 8期 施 工 技 术 CONSTRUCTION TECHNOLOGY 79 F = E 3 1 1- x i x 2 P 2 @ 100% ( 1) 式中: F为质量分层度 ( % ) ; x i 为每层轻骨料的质量 ( kg) ; x 为所有层轻骨料质量的平均值( kg)。 2 试验指标控制 1)流动性 要求新拌混凝土的坍落度在 20cm 以 上, 30min 内坍落度经时损失 [ 3cm, 60min内坍落度经 时损失 [ 4cm,初始扩展度在 50~ 60cm。 2)匀质性 控制分层度在 510%~ 815% , 且无明 显的骨料上浮、泌水现象发生, 根据5混凝土外加剂6 GB8076-2008 要求规定泌水率比 [ 100%。 3)表观密度 控制在 1 450kgPm3以下。 4)抗压强度 要求 28d的抗压强度达 C15。 3 试验结果及分析 311 正交试验 选取轻骨料的密度等级、水胶比、砂率、粉煤灰 (FA)掺量等 4个影响因素分别进行正交试验, 其试验 结果如表 2所示,极差分析结果如表 3所示。 表 2 正交试验 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 及结果 Table 2 Orthogonal test scheme and result s 轻骨料密 度等级P ( kgPm3) 水胶比 砂率P % 粉煤灰 掺量P% 表观 密度P (kgPm3 ) 分层 度P% 坍落 度Pmm 600 0140 38 40 1 630 1416 236 600 0145 40 50 1 650 1315 243 600 0150 42 60 1 750 1514 248 700 0140 40 60 1 620 1314 233 700 0145 42 40 1 710 1412 237 700 0150 38 50 1 760 1413 245 800 0140 42 50 1 600 1318 230 800 0145 38 60 1 670 1214 236 800 0150 40 40 1 754 1311 252 表 3 正交试验极差分析 Table 3 Range analysis of orthogonal test 试验指标 极差 R轻骨料密度等级 水胶比 砂率 FA掺量 表观密度 163 10 43 10 分层度 015 110 014 013 坍落度 410 1513 613 217 由表 3极差分析可以看出, 4个影响因素对超轻质 混凝土表观密度的影响顺序: 轻骨料密度等级> 砂率 > 水胶比> 粉煤灰掺量;对混凝土分层度的影响顺序: 水胶比> 轻骨料密度等级> 砂率> 粉煤灰掺量;对坍 落度的影响顺序:水胶比> 砂率> 轻骨料密度等级> 粉煤灰掺量。综合分析知,轻骨料密度等级、水胶比、 砂率是影响超轻质混凝土控制指标的关键因素,而粉 煤灰掺量影响相对较弱。 为了保证超轻质混凝土的湿表观密度在 1 450kgP m 3 以下,应该选取密度等级较小的陶粒,应初选600 陶 粒为宜。水胶比对分层度和坍落度的影响很大,水胶 比越大,分层度越大, 流动性能也好,初选时为了平衡 对分层度和坍落度的影响,选取水胶比 0145。砂率是 影响混凝土匀质性和流动性的主要因素。极差分析可 见当砂率为 40%时即可以提高流动性, 此时分层度也 较小,因此在配制超轻质混凝土时宜选取 40%的体积 砂率。粉煤灰掺量对试验指标的影响相对较弱,试验 选取 60% ,这样既可以降低单位体积混凝土质量,同时 又减少水泥用量, 对降低早期水化、提高流动性都有 利。 通过以上分析得到了配制高强超轻质混凝土的初 步试验配合比: 胶凝材料总量 530kgPm3 ,水胶比 0145, 粉煤灰替代胶凝材料量为 60% ,体积砂率 40% ,选取 5 ~ 16mm、密度等级 600轻质陶粒。 312 超轻质混凝土性能优化 31211 表观密度控制 试验配合比选以上确定的初步配合比,用普通砂 代替细骨料总体积比例分别为 0%、20%、40% , AS100 减水剂掺量为 018% ,试验结果如表 4所示。 表 4 超轻质混凝土性能指标 Table 4 Performance indexes of ultra l ightweight concrete 编号 坍落度Pmm 分层 度P% 扩展 度Pmm 湿表观密 度P( kgPm3) 泌水率 比P% 抗压强度PMPa 7d 28d 1 245 1416 551 1 360 97 1511 2218 2 260 1212 590 1 420 95 1615 2411 3 250 1115 560 1 560 90 1713 2519 从表 4可以看出:细骨料完全采用陶砂,配制出的 混凝土坍落度基本在 245mm以上,湿表观密度控制在 1 450kgPm3以内,但是通过泌水试验发现,该组混凝土 在 015h 时出现了不同程度的泌水。当细骨料被普通 砂分别以 20%、40%的体积替代后,发现混凝土的流动 性没有降低,分层度也得到了改善,分析原因在于随着 普通砂的增加即陶砂量的降低, 使吸入轻质骨料内的 水降低,此时有大量的水分布在水泥浆体中,故导致流 动性能改善。导致分层度降低原因: ¹ 陶砂总量的降 低; º普通砂的增加使轻骨料在上浮过程中受到下降 的砂干涉影响。综合分析,当普通砂等量取代总粗骨 料体积的 20%时,其不仅可以满足混凝土表观密度要 求,同时工作性能也得到改善,且经济性上可行。 31212 工作性能控制 采用第 2组混凝土试验配合比可以使超轻质混凝 土的湿表观密度小于1 450kgPm3 ,但混凝土中轻骨料的 分层度大于 12%。为了进一步降低混凝土的分层度, 80 施工技术 第 38 卷 试验采用特殊的泵送剂TBJ 和高效聚羧酸减水剂 SIKA 进行复合改善, 固定 SIKA的掺量为 018% ,TBJ 掺量分 别为 0106%、0109%、0112% , 其复合配制的外加剂对 超轻质混凝土工作性能影响如表 5所示。 表 5 特殊外加剂对混凝土工作性能影响 Table 5 Influence of special mixture on concrete performance 编号 TBJ掺量P % 坍落度Pmm 0min 30min 60min 扩展度P mm 分层度P % 2A 0106 268 260 258 595 918 2B 0109 258 254 250 575 516 2C 0112 236 232 230 538 312 由表 5看出, 当 SIKA 掺量 018% ,TBJ掺量 0109% 时,配制出的混凝土分层度控制在 510% ~ 815% , 60min坍落度损失远小于 4cm,流动性高达 258mm,扩展 度达 575mm; 当 TBJ 的掺量为 0106% 时其分层度 > 815% ,匀质性不良;当 TBJ的掺量为 0112%时,尽管分 层度为 312% , 匀质性良好,但是其流动性较第 2B组 差。可见, 当 SIKA 和 TBJ 相对于胶凝材料分别按 018%和 0109%质量掺加时可以配制出流动性大、匀质 性好、适宜泵送的高强超轻质混凝土。 通过研究,得到高强超轻质混凝土的最佳配合比: 胶凝材料总量 530kgPm3 ,水胶比 0145,粉煤灰替代胶凝 材料量为 60% , 体积砂率 40% (其中普通砂和陶砂的 相对体积比为 1B4) , SIKA 减水剂和TBJ泵送剂质量掺 量分别为 018%、0109%。 4 工程应用 武汉天河国际机场新航站楼地下车库面积达 2192 万m2 ,配套建设 318万 m2 的停车场、25万 m2 的站坪 及 2万m2的货运仓库,旅客流量设计为1 300多万人P 年,预计可满足 15年内客流增长的需要。为了改善新 航站楼顶层的保温隔热性能,同时减轻航站楼顶部的 重力,决定需要体积6 000m3、干密度小于 1 400kgPm3 的 超轻质混凝土进行施工泵送。 本工程采用试验所得的配合比, 对泵送前后超轻 质混凝土的各项性能指标进行测试。结果综合表明混 凝土在泵送前坍落度 260mm,泵送后 248mm, 60min 坍 落度损失小于 4cm;泵送前混凝土湿表观密度 1 418kgP m3 ,泵送后 1 425kgPm3 ,且泵送前后混凝土的分层度小 于 710%,匀质性良好, 28d 抗压强度超过 20MPa,满足 强度要求,成功实现超轻质混凝土的泵送。 高强超轻质混凝土在天河机场新航站楼顶层的成 功泵送,缩短了施工工期,节省设备租赁和管理等费用 25万元,节省人工费 15万元,取得了显著的社会、经济 效益。这项技术成功应用不仅加快了武汉天河机场新 航站楼的建设和施工质量, 而且对超轻质混凝土的配 制、设计和泵送施工提供了理论基础和技术支撑。 5 结语 1)通过正交试验极差分析发现, 陶粒的密度等级、 水胶比、砂率是影响超轻质混凝土控制指标的关键因 素,而粉煤灰掺量影响相对较弱;并在此基础上提出了 高强超轻质混凝土的初步配合比。 2)在初步配合比一定情况下,当普通砂替代细骨 料总体积量为 20%时,可有效协调混凝土的表观密度 和抗压强度之间的矛盾, 控制 SIKA 减水剂和 TBJ泵送 剂相对质量比为 80B9时,可保证混凝土在流动性良好 情况下有效提高超轻质混凝土的匀质性。提出了高强 超轻质混凝土的最佳配合比。 3)成功地配制出湿表观密度小于 1 450kgPm3 , 28d 抗压强度达 23MPa, 流动性大、匀质性好、无泌水离析 的高强超轻质混凝土,并在武汉天河机场新航站楼得 到顺利应用。 参考文献: [ 1 ] 王志新,陈鹤云.超轻水泥混凝土在工程中的应用[ J] .混凝土 与水泥制品, 1999, ( 1) : 44-45. 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