(深圳市鵬城基業(yè)混凝土有限公司, 廣東 深圳 518000)
目前,在土木工程中應(yīng)用最多的建筑材料是混凝土,伴隨普通混凝土的出現(xiàn),混凝土得到進(jìn)一步的發(fā)展,相關(guān)研究人員通過(guò)對(duì)混凝土中的組成材料加以改變,從而創(chuàng)造出更多的新型高性能混凝土。其中一種就是自密實(shí)輕骨料混凝土,這種混凝土具有自密實(shí)與輕骨料混凝土的特性,該材料的應(yīng)用可以大大減輕結(jié)構(gòu)自重,減少噪音污染,提高結(jié)構(gòu)的抗震性能,具有廣闊的應(yīng)用前景。然而,自密實(shí)輕骨料混凝土在實(shí)際工程應(yīng)用推廣之前還需要對(duì)它的性能進(jìn)行更全面、深入的研究。
隨著自密實(shí)混凝土的技術(shù)不斷成熟,從而延伸出自密實(shí)輕骨料混凝土,其中的輕骨料或高性能骨料能夠替換普通骨料,從而配制出一種新型高性能混凝土。
20世紀(jì)初,美國(guó)人采用頁(yè)巖陶粒作為骨料,從而成為配制出輕骨料混凝土的第一人,由于輕骨料混凝土具有出色性能,使其快速的應(yīng)用到世界各地的土木工程中,在我國(guó)該種混凝土在用于各種墻體與橋梁的建設(shè)。輕骨料混凝土具有輕質(zhì)性、比強(qiáng)度高及良好的保溫性能。在輕骨料混凝土的基礎(chǔ)上,人們研制出了輕骨料自密實(shí)混凝土,通過(guò)對(duì)其配合比加以調(diào)整,從而實(shí)現(xiàn)自密實(shí)效果,使其不僅輕質(zhì)高強(qiáng),還能夠自動(dòng)填充。
水泥:應(yīng)用海螺P·O 42.5R普通硅酸鹽水泥,這種水泥的具體性能指標(biāo),如表1所示。選擇I級(jí)粉煤灰作為粉煤灰,這種粉煤灰的具體化學(xué)成分,如表1所示。
表1 水泥基本性能指標(biāo)
表2 粉煤灰具體化學(xué)成分
對(duì)于粗骨料的選擇,一般高強(qiáng)頁(yè)巖陶粒,其等級(jí)為900級(jí),其粒徑為5mm-16mm連續(xù)級(jí)配,1660kg/m3的表觀密度。
對(duì)于細(xì)骨料的選擇,一般選擇陶砂,其等級(jí)為700級(jí),表觀密度1760kg/m3。對(duì)于水的選擇,一般選擇自來(lái)水;對(duì)于減水劑的選擇,一般選擇聚羧酸系高性能減水劑,其固含為4%。
在這次試驗(yàn)設(shè)計(jì)中,包括的輕骨料自密實(shí)混凝土有3種密度等級(jí),配合比設(shè)計(jì)主要是參考國(guó)家頒布的相關(guān)文件,選擇自密實(shí)混凝土固定砂石體積法與全計(jì)算法相結(jié)合的方法。其中固定砂石體積法的主要思路為:(1)對(duì)粗骨料、細(xì)骨料的體積和用量加以確定,其中結(jié)合自密實(shí)混凝土粗骨料的堆積用量確定粗骨料與細(xì)骨料的體積;(2)對(duì)砂在砂漿里的體積量加以明確;(3)對(duì)輕骨料的吸水特性加以充分考慮[1], 輕骨料自密實(shí)混凝土編號(hào)分別為:Q1900、Q1800、Q1700。 混凝土強(qiáng)度由水膠比來(lái)控制, 其關(guān)系式為:
式中:膠凝材料的質(zhì)量使用m(c +f)加以表示;水的質(zhì)量使用m(w)加以表示;水泥的抗壓強(qiáng)度使用fce加以表示;混凝土的抗壓強(qiáng)度使用fcu, p加以表示;A ,B 表示回歸系數(shù), 分別為0.48 、0.50、 0.52 .用水量m(w )為:
式中:漿體體積使用Ve 加以表示;空氣體積使用V0加以表示;水泥、粉煤灰的密度分別使用ρc, ρf進(jìn)行表示;粉煤灰取代率使用φ加以表示, 結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗(yàn)與試驗(yàn)選取φ, 本文取φ=0 .3 .
結(jié)合上述方式,可以發(fā)現(xiàn),通過(guò)使用全計(jì)算法,能夠?qū)ε渲谱悦軐?shí)混凝土中砂率偏低與流動(dòng)性差的問(wèn)題加以解決, 反復(fù)進(jìn)行試配可以得到的輕骨料自密實(shí)混凝土,其工作性能往往比較好。
本次研究主要是對(duì)三種輕骨料的自密實(shí)混凝土的等級(jí)進(jìn)行研究,經(jīng)試驗(yàn)和測(cè)試后得到的結(jié)果如表三所示,而三種輕骨料的自密實(shí)混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)主要是運(yùn)用導(dǎo)熱系數(shù)檢測(cè)儀器測(cè)試得出,其結(jié)果如表四所示:
表3 3種輕骨料自密實(shí)混凝土密度等級(jí)
表4 輕骨料自密實(shí)混凝土導(dǎo)熱系數(shù)
從表四中顯示的數(shù)據(jù)可以得出以下結(jié)論:輕骨料的自密度混凝土,其導(dǎo)熱的系數(shù)會(huì)伴隨自密度的等級(jí)而不斷提升;且研究結(jié)果中,相較于普通混凝土導(dǎo)熱的系數(shù),研究所選的三種輕骨料的自密度混凝土導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)較低;但還未到達(dá)保溫砂漿的保溫性能[2]。即本研究試驗(yàn)得到的密度等級(jí)結(jié)果中,輕骨料的自密度混凝土可達(dá)保溫的效果,而若要讓輕骨料的自密度混凝土滿足保溫材料保溫的性能,則需要進(jìn)行配合比的重新調(diào)配,以此來(lái)減少混凝土密度的等級(jí)。
對(duì)設(shè)計(jì)的三種配合比的混凝土Q1900、Q1800、Q1700。測(cè)試其3 d、7 d 和28 d抗壓強(qiáng)度,試件規(guī)格為100×100×100 mm 立方體試塊,每組3 塊,其抗壓強(qiáng)度值見(jiàn)下表5。
表5 試驗(yàn)混凝土抗壓強(qiáng)度指標(biāo)
3種輕骨料自密實(shí)混凝土比強(qiáng)度的試驗(yàn)數(shù)據(jù),如圖一所示,其中,比強(qiáng)度=抗壓強(qiáng)度/密度。
圖1 比強(qiáng)度
分析圖一可以得出以下結(jié)論:輕骨料的自密實(shí)混凝土,其等級(jí)分布越高,其抗壓的強(qiáng)度就越強(qiáng);除此之外,密度等級(jí)為1900kg/m3輕骨料的自密實(shí)混凝土,其7日至28日抗壓的強(qiáng)度上升就越發(fā)的顯著;而密度等級(jí)為1800kg/m3和1700kg/m3輕骨料的自密實(shí)混凝土,其抗壓的強(qiáng)度上升時(shí)間主要集中分布在7日之間。Q1900組的輕骨料的自密實(shí)混凝土,其28日的抗壓強(qiáng)度,能夠達(dá)到C30的強(qiáng)度等級(jí);而一般的混凝土,C30的容重若以2400kg/m3進(jìn)行計(jì)算,可得出比強(qiáng)度為0.021。從圖二中可以分析得出,若Q1900的比強(qiáng)度達(dá)到0.027,那么相較于一般的混凝土,其比強(qiáng)度顯著上升了28.6%,而分析圖二發(fā)現(xiàn),相較于其他強(qiáng)度等級(jí)的一般混凝土,其中Q1800和Q1700這兩組的輕骨料自密實(shí)混凝土比強(qiáng)度要高。由此可以得出,混凝土輕質(zhì)化能夠有效提升其比強(qiáng)度,且在工程中運(yùn)用輕質(zhì)高強(qiáng)度自密實(shí)混凝土更具優(yōu)勢(shì);尤其體現(xiàn)在混凝土結(jié)構(gòu)工程中,能夠增加結(jié)構(gòu)使用空間的最大化,并最大限度降低材料造價(jià)。
本次試驗(yàn)對(duì)輕骨料自密實(shí)混凝土滲透性能的評(píng)價(jià),主要運(yùn)用的是抗氯離子的滲透法;是用電通量來(lái)檢查試件氯離子的滲透情況;其中,試件主要使用的是高溫50mm、直徑100mm的圓柱體,而試件的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28日的真空飽水;具體電通量得到的結(jié)果,見(jiàn)圖二:
圖 2 電通量
結(jié)合圖2中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn),三組輕骨料自密實(shí)混凝土的密度等級(jí)與電通量不呈線性變化規(guī)律,且滲透性和抗壓強(qiáng)度大小無(wú)任何對(duì)應(yīng)關(guān)系。同時(shí),三組輕骨料自密實(shí)混凝土試件的電通量處于500C/m2-800C/m2之間時(shí),其電通量都明顯低于普通混凝土,這就表明該種混凝土抗氯離子滲透性能比較好,也正因?yàn)槠渚哂休^好的自密實(shí)性,讓其具有比較致密的內(nèi)部結(jié)構(gòu)填充,為能夠避免因振搗施工造成振搗不一致而導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生疏松情況。此外,在輕骨料自密實(shí)混凝土中,其輕骨料的吸水性較好,成型與養(yǎng)護(hù)期間輕骨料所吸水分,能夠幫助其后期自養(yǎng)護(hù),這樣就確保了該中混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的致密性,促進(jìn)其長(zhǎng)期性能的不斷發(fā)展及穩(wěn)定性。
綜上所述,與普通混凝土比較,輕骨料自密實(shí)混凝土的保溫性能更加優(yōu)異,但其導(dǎo)熱系數(shù)明顯更低,加之其的密度等級(jí)越低,那么其就具備越好的保溫性能;與普通混凝土比較,相同強(qiáng)度等級(jí)的輕骨料自密實(shí)混凝土的比強(qiáng)度明顯更高,且輕質(zhì)高強(qiáng)化更為明顯,這就使得其能夠在混凝土結(jié)中得到更好的應(yīng)用。
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