陶粒混凝土配合比工作总结发教学内容.docx
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陶粒混凝土配合比工作总结发教学内容
陶粒混凝土配合比设计体会
南苏龙
用轻粗骨料、轻砂(或普通砂)、水泥和水配制而成的干表观密度不大于1950kg/m3的混凝土称为轻骨料混凝土。
按用途将轻骨料混凝土划分为保温、结构保温和结构轻骨料混凝土三大类。
按骨料划分为全轻、砂轻、大孔、次轻、圆球形、普通型、碎石型轻骨料混凝土。
在核电建设工程中,轻骨料混凝土得到了广泛的应用,其中应用最多的当属以陶粒为粗骨料。
陶粒(顾名思义,就是陶质的颗粒)陶粒具有优异的性能,如密度低、筒压强度高、孔隙率高,软化系数高、抗冻性良好、抗碱集料反应性优异等。
特别由于陶粒密度小,内部多孔,形态、成分较均一,且具一定强度和坚固性,因而具有质轻,耐腐蚀,抗冻,抗震和良好的隔绝性等多功能特点。
配合比配制思路:
1.轻骨料混凝土按松散体积法进行配合比计算;2.设计参数选择,参数包括水泥用量(由试配强度确定)、用水量、砂率、粗细骨料总体积;3.按松散体积法进行配合计算粗细骨料用量和总用水量,并进行调整;4.计算的配合比通过试配和调整,并确定配合比设计值。
本文轻骨料混凝土配合比用于秦山核电二期扩建工程展厅(瞭望塔)屋面保温工程,配合比用料是以普通砂为细骨料、圆球形陶粒为粗骨料的砂轻混凝土。
1轻骨料混凝土技术要求
1.1陶粒混凝土设计强度等级LC5.0;
1.2设计密度等级1400级;
1.328d干表观密度1360~1450kg/m3;
1.4坍落度60~80㎜。
2轻骨料混凝土使用原材料情况
2.1水泥
水泥为海盐秦峰水泥有限公司P·C32.5水泥,试验结果符合GB175-2007《通用硅酸盐水泥》规定技术要求,水泥试验结果见表1。
表1水泥试验结果
细度/%
标准稠度用水量/%
凝结时间/min
安定性(雷氏法)/㎜
抗折强度/MPa
抗压强度/MPa
初凝
终凝
3d
28d
3d
28d
5.6
26.4
240
385
1.0
4.2
6.4
16.9
38.4
2.2细骨料
砂为海盐县武原镇宜宾经营部,天然砂为河砂,砂试验结果符合JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》规定技术要求,砂试验结果见表2、表3。
表2砂试验结果
细度模数
颗粒级配
堆积密度/kg/m3
含泥量/%
泥块含量/%
2.4
Ⅱ区
1520
1.1
0.4
表3筛分试验结果
颗粒级配
公称粒径
5.00㎜
2.50㎜
1.25㎜
630μm
315μm
160μm
分计筛余/%
0.6
4.4
11.6
28.4
37.6
14.4
累计筛余/%
1
5
17
45
83
97
Ⅱ区级配
0~10
0~25
10~50
41~70
70~92
90~100
2.3粗骨料(陶粒)
粗骨料用料是浙江德宏陶粒有限公司500级5~10㎜连续粒级和400级10~16㎜单粒级按40%、60%混合成5~16㎜的700级连续粒级。
陶粒粗骨料试验结果
见表4、表5。
表4陶粒试验结果
密度等级
公称粒径/mm
松散堆积密度(kg·m-3)
吸水率/%
筒压强度/MPa
700
5~16
630
9.2
4.6
表5陶粒筛分试验结果
颗粒级配
方孔筛粒径
26.5㎜
19.0㎜
16.0㎜
9.5㎜
4.75㎜
2.36㎜
分计筛余/%
0.0
0.0
8.5
45.5
40.1
5.8
累计筛余/%
0
0
8
54
94
100
5~16㎜连续粒级区
0
0~5
0~10
20~60
85~100
95~100
2.4拌合用水
采用实验室自来水,技术指标符合JGJ63-2006规定技术要求。
3主要仪器设备
3.1电子计重秤(APT419W)感量1g;
3.2容量筒(1L、5L、10L);
3.3称量盘;
3.4坍落度测定仪(坍落度筒、漏斗、标尺、捣棒组成);
3.5搅拌机(J50混凝土搅拌机);
3.6试模(100mm×100mm×100mm);
3.7摸刀;
3.8压力试验机(YEW-300B型数显压力试验机,量程0-300KN);
3.9烘箱(101-3型电热恒温鼓风干燥箱,0-300℃)等。
4实验室轻骨料混凝土试验方法
实验室轻骨料混凝土试验方法按照JGJ51-2002编写;轻骨料混凝土拌合物性能、力学性能指标测定,应符合现行国家标准《普通混凝土拌合物性能试验方法》(GB/T50080-2002)、《普通混凝土力学性能试验方法》(GB/T50081-2002)的有关规定;轻骨料的特性干表观密度应符合《轻骨料混凝土技术规程》(JGJ51-2002)的规定。
4.1轻骨料混凝土的计量误差
实验室试配拌制轻骨料混凝土粗骨料、细骨料的质量计量允许偏差为±1%;水、水泥的质量计量允许偏差为±0.5%。
实验室拌制轻骨料混凝土时,拌和量不应小于搅拌机公称搅拌量的三分之一。
4.2搅拌投料顺序
1.轻骨料混凝土拌和方法有两种:
1.采用干燥或自然含水的轻骨料时,现将轻粗骨料、细骨料加入搅拌机内,加二分之一拌合用水,搅拌1min后,再加入水泥和剩余拌和水量,继续搅拌2min;2.采用经过淋水预湿处理的轻粗骨料时,先将轻粗骨料滤去明水,与细骨料、水泥一起拌和0.5min后,再加入拌和用水量,继续拌和2.5min。
2.此次试配拌和方法采用轻粗骨料用计算好的用水经预湿,加入细骨料后拌合均匀,再加入水泥拌合均匀,最后加水拌合,最好预留一部分水来调节坍落度。
具体见图一
预湿
拌拌合0.5min拌合2.5min
图一使用预湿处理的粗骨料时的投料顺序
4.3轻骨料混凝土干表观密度试验
干表观密度可采用整体试件烘干法或破碎试件烘干法测定。
本次试验采用破碎试件烘干法测定。
1.试件采用抗压试件做干表观密度试验,首先在抗压试验前,将立方体试件表面水分擦干称其重量。
求出改组试件自然含水时的表观密度。
按下式计算:
ρn=
×103
式中ρn—自然含水时混凝土的表观密度(kg/m3)
m─自然含水时混凝土的质量(g)
v─自然含水时混凝土试件的体积(cm3)
2.将做完抗压强度的试件破碎成粒径为20~30㎜以下的小块。
把三块试件的破碎试料混匀,取样1㎏,然后将试样放在105~110℃烘箱中烘干至恒重。
3.按下式求出轻骨料混凝土的含水率:
Wc=
×100%
式中Wc─混凝土的含水率(%),精确至0.1%
m1─所取试样质量(g)
m2─烘干后试样的质量(g)
4.轻骨料混凝土的干表观密度按下式计算:
ρd=
式中ρd─轻骨料混凝土的干表观密度(kg/m3),精确至10kg/m3
ρn─自然含水状态下轻骨料混凝土的表观密度(kg/m3)。
5轻骨料混凝土配合比设计
轻骨料混凝土配合比计算
轻骨料混凝土配合比计算方法有两种,一种是采用绝对体积法计算;另一种是采用松散体积法计算。
本次轻骨料混凝土采用松散体积法进行配合比计算,配合比粗细骨料用量计算均以干燥状态为准。
5.1陶粒混凝土试配强度
混凝土试配强度确定
fcu=fcc+1.645σ=5.0+1.645×4.0=11.6MPa
式中fcu-混凝土的试配强度;
fcc-混凝土设计强度等级;
σ-混凝土强度标准差,选取4.0MPa。
5.2陶粒混凝土试配设计参数的选择
5.2.1水泥的用量选取
水泥的用量选取根据JGJ51-2002中的表5.2.1规定,按试配强度和粗骨料密度等级确定选取,水泥用量选取为335kg/m3。
最高水泥不宜超过550kg/m3,主要考虑水泥用量过高,不但容重大,水化热高,收缩大,也不经济。
最小水泥用量和最大水灰比符合JGJ51-2002中的表5.2.2规定,主要考虑满足混凝土耐久性要求。
5.2.2试配用水量选取
轻骨料混凝土净用水量根据JGJ51-2002中的表5.2.3规定,由轻骨料混凝土用途(预制、现浇)和坍落度确定选取。
而配制轻骨料混凝土情况为,现场的浇筑部位为屋面,坍落度60~80㎜。
选取混凝土的净用水量,并结合考虑其骨料的吸水率,总用水量选取为230kg/m3。
5.2.3轻骨料混凝土的砂率选取
轻骨料混凝土的砂率根据JGJ51-2002中的表5.2.4规定,由轻骨料混凝土的用途(预制、现浇)和细骨料品种确定选取。
而配制轻骨料混凝土情况为,现场浇筑和细骨料用料为普通砂,故砂率选取为35%。
5.2.4松散体积法配合比计算
轻骨料混凝土粗细骨料的总体积选取
轻骨料混凝土粗细骨料的总体积根据JGJ51-2002中的表5.2.5规定,由轻粗骨料粒形和细骨料品种来确定选取,而配制轻骨料混凝土情况为轻粗骨料粒型为碎石型,细骨料品种为普通砂,为满足28d干密度的技术要求,故粗细骨料总体积取1.10m3。
5.3配合比计算与调整及配合比设计值确定
5.3.1配合比计算
1.按确定试配设计参数,按照下列公式计算每立方米混凝土的粗细骨料用量:
vs=vt·Sp=1.10×0.35=0.385m3
ms=vs·ρls=0.385×1520=585kg
va=vt-vs=1.10-0.385=0.715m3
ma=va·ρla=0.715×630=450kg
式中:
Vs、Va、Vt-为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-为分别为每立方米细骨料和粗骨料的用量(㎏);
Sp-为砂率(%);
ρls、ρla-为分别为细骨料和粗的堆积密度(kg/m3)。
2.按下式计算混凝土干表观密度,并与设计要求的干表观密度进行对比,如其误差大于2%,则应按下式重新调整和计算配合比。
ρcd=1.15mc+ma+ms=1.15×335+585+450=1420kg/m3
式中:
ρcd为混凝土的干表观密度,kg/m3;mc为每立方米中水泥用量kg。
干密度的计算结果1420kg/m3,与设计等级为1400kg/m3,误差未超2%,故不需作调整。
3.配合比调整
以计算出的配合比为基础,再选取与之相差±10%的相邻两个水泥用量,用水量不变,砂率按±0.5%的调整。
计算轻骨料混凝土配合比见表6:
表6轻骨料混凝土配合比
编号
水泥
kg/m3
水
kg/m3
砂
kg/m3
陶粒kg/m3
水灰比
砂率
%
5~10㎜
10~16㎜
1
335
230
585
180
270
0.69
35
2
302
230
593
179
268
0.76
35.5
3
368
230
578
182
272
0.62
34.5
4.轻骨料混凝土试验结果见表7:
表7试验结果
编号
坍落度
(㎜)
实测湿表观密度
(kg/m3)
实测干表观密度
(kg/m3)
强度(MPa)
3d
7d
28d
1
75
1530
1420
9.3
13.0
16.5
2
60
1540
1410
6.1
9.4
11.9
3
80
1570
1450
10.7
14.2
19.6
5.配合比设计值确定
由表7可以看出试配编号1坍落度、干表观密度及强度指标都符合设计要求,且最优。
故按下列公式计算校正系数:
ρcc=ma+ms+mc+mwt=335+230+585+180+270=1600kg/m3
η=
=
=0.956
式中η-----校正系数;
Ρcc-----按配合比各组成材料计算的湿表观密度(kg/m3)
Ρ∞--------混凝土拌合物的实测振实湿表观密度(kg/m3)
对选定配合比进行质量校正,各项材料用量均乘以校正系数即为最终配合比设计值见表8。
表8配合比设计值
编号
水泥
(kg/m3)
水
(kg/m3)
砂
(kg/m3)
粗骨料(kg/m3)
水灰比
砂率
%
5~10㎜
10~16㎜
4
320
220
559
172
258
0.69
35
6结果分析
1、在表7中可以发现其试配基本都满足设计要求,但与普通混凝土比较轻粗骨料(陶粒)的具有吸水性,导致拌合物的坍落度损失快。
考虑坍落度的损失及干表观密度故选编号为1作为轻骨料混凝土配合比。
2、与普通混凝土类似,陶粒混凝土随着水灰比的增大,强度值逐渐降低。
当用水量保持不变,水泥用量过高时,虽然和易性改善,但对混凝土的强度影响并不大却使混凝土的容重增大,水化热高,收缩大,而且在经济上也不适宜。
3、陶粒混凝土的强度等级主要与水泥砂浆和陶粒的强度有关。
砂浆强度对混凝土强度有较大的贡献,一方面,混凝土的强度主要取决于水泥砂浆所形成的拱架作用;另一方面,由于陶粒吸收水泥砂浆中的水分,会提高水泥砂浆与陶粒之间的粘结强度,所以,提高砂浆强度对提高混凝土强度有明显的作用。
陶粒混凝土中陶粒所占的体积较大,所以为了配制较低容重的陶粒混凝土应尽可能选择较低容重的陶粒。
但同时,容重较低的陶粒其强度也大多较低.不宜选择密度等级太小的陶粒,否则其自身强度过低,混凝土的设计强度很难达到。
7.结论
轻骨料混凝土应满足抗压强度、干表观密度和稠度的要求,并合理使用材料和节约水泥,才能做为配合比使用轻骨料混凝土工程。
由于编号1坍落度、干密度、强度都是最优,所以确定编号1为配合比,经校正后编号4做为轻骨料混凝土配合比,使用于轻骨料混凝土工程。
施工单位在运送轻骨料混凝土施工时,采用塔吊施工。
附件1施工控制
1.1搅拌方法选择
轻骨料混凝土不同于普通混凝土,由于骨料轻容易上浮,所以轻骨料混凝土拌合物必须采用强制式搅拌机搅拌。
1.2计量误差
现场拌制轻骨料混凝土粗骨料、细骨料的质量计量允许偏差为±3%;水、水泥的质量计量允许偏差为±2%。
1.3投料顺序
投料顺序可采用预湿处理的粗骨料时的投料顺序见图一;也可采用未预湿处理的粗骨料时的投料顺序见图二:
剩余用水量
水泥
拌合物
搅拌
搅拌
预湿
水
粗骨料
拌拌合0.5min拌合2.5min
细骨料
图一使用预湿处理的粗骨料时的投料顺序
拌合1min拌合2min
图二未使用预湿处理的粗骨料时的投料顺序
1.4拌和物运输
1、拌合物在运输中应采取相应措施减少塌落度损失和防止离析,比如采用搅拌运输车来运输。
当产生拌合物离析较重时,浇筑前应进行二次拌合,但不得二次加水。
2、拌合物从搅拌机卸料起到入模延续时间不宜超过45min。
1.5质量检验与验收
1.5.1轻骨料混凝土拌合物的检验应按下列规定进行:
1、检验拌合物各组成材料的称量是否与配合比相符。
同一配合比每台班不得少于一次;
2、检验拌合物的塌落度以及表观密度,每台班每一配合比不得少于一次。
3、轻骨料混凝土强度检验及检验方法应按现行国家标准《混凝土强度检验评定标准》GBJ107-2010执行。
每100盘,且不超过100m3的同配合比混凝土,取样次数不得少于一次;每一工作班拌制的同配合比混凝土不足100盘时,取样次数不得少于一次。
4、轻骨料混凝土干表观密度检验应按单项工程每100m3抽查不少于一次,不足按100m3计。
其检验结果的平均值不应超过配合比设计值的±3%。
1.5.2轻骨料混凝土工程验收应按现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002有关规定执行。
附件2参考资料
[1]《轻骨料混凝土技术规程》(JGJ51-2002)
[2]《轻集料及其试验方法》(GB/T17431.1-2010、GB/T17431.2-2010)
[3]《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)
[4]《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》(JGJ52-2006)
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