自密实甘蔗渣纤维混凝土配合比计算

张晓航 秦亚茹

摘要：自密实混凝土和纤维混凝土都是新型材料，自密实混凝土能够免振捣，减少工地噪音；而纤维混凝土能够增加混凝土的整体性，减少钢筋的用量。这两种混凝土在原理上是没有冲突的。因此在这里我们将尝试算出自密实甘蔗渣纤维混凝土的配合比。

关键词：自密实；纤维；混凝土；甘蔗渣

1概述

1.1配合比计算的一般方法

配合比计算一般分为九步：a.确定试配强度b.确定水灰比才c.确定单方用水量d.计算水泥用量e.分别计算各种胶接材体积f.确定砂率g.计算砂石用量h.确定初步配合比i.配合比的试配与调整。此外，因为此前没有这方面的经验，所以在本文中我们还加入了一些试验方法步骤。比如，如何确定纤维的掺量，以及如何确定减水剂的用量。

1.2方法的评价

此方法为一般的配合比计算方法，比较可靠。此外各个步骤相互嵌套，联系紧密，不会出现前后不协调的情况。对于不确定的用量还加入了实验步骤，增加了本方法的严密性。

2配合比的计算

2.1确定试配强度。假设设计强度等级为C40，强度标准差为5.0Mpa，则试配强度为40+1.645*5=48.225Mpa

2.2确定水灰比（根据纤维混凝土的水灰比范围0.40-0.53）水泥实际强度fce=44Mpa，本处采用碎石所以aa=0.46，ab=0.07，所以W/C=aa×fce/（fcu，0+aa×ab×fce）=（0.46×44）/（48.225+0.46× 0.07×44）=0.41，这里取水灰比W/C=0.40

2.3确定单方用水量（一般控制在180kg-220kg）。取W0=180kg（施工中采用减水率大于30%的聚羧酸高效减水剂，在试配时不考虑其减水效果。）

2.4计算水泥用量。C0=W0/（W/C）=180/0.4=450kg

2.5分别计算各种胶接材（粉体）体积（本处采用欧洲规范160L-240L）按自密实性和泵送需要较多粉体考虑，选用一级粉煤灰取代水泥20%，超量系数1.4；＄95磨细矿渣粉取代水泥30%，超量系数1.3，则胶结材量为：水泥225kg，一级粉煤灰126kg，＄95矿渣粉175.5kg。

三者绝对体积分别为：水泥225/3.12=72L，粉煤灰126/2.2=57L矿渣粉175.5/2.8=63L

综合粉体体积为 72+57+63=192L>160L

胶结材浆体体积为192+180=372L>330L

符合规范

2.6确定砂率（根据自密实粗骨料的范围应在280L-350L）

取砂率Sp=50%

2.7计算砂石用量（空气含量按1.5%计算）

令人满意的砂应在4.75mm的筛子上几乎没有筛余物且级配连续，石子应是10mm或是20mm的单级配颗粒。

V（s0+g0）=（1000-192-180-1.5%*1000）L=613L

因为ρs0=2.65kg/L；ρg0=2.70kg/L；又因为砂和石按1:1混合所以ρ（s0+g0）=2.67kg/L

所以M（s0）=613*2.67*0.5=818kg

M（g0）=613*2.67*0.5=818kg

2.8初步配合比为：水泥:粉煤灰:磨细矿渣粉:水:砂:石=225:126:175.5:180: 818:818

2.9配合比的试配、调整与确定：

（1）试拌材料用量为：水泥:粉煤灰:磨细矿渣粉:水:砂:石=225:126:175.5:180:818:818

（2）确定纤维掺入量。分别取纤维掺入率（体积）P=1.0%，P=1.1%，P=1.2%.....p=1.5%（体积掺入率应保持在1%-7%）M（t0）=V（t0）*ρ（ρ的取值根据所制得的甘蔗渣纤维的性能）按以上纤维掺入率分别拌制15L并加入适量聚羧酸高效减水剂（许多产品易出现沉淀现象，使用前需摇动使其均匀），当加入量为（）时，符合自密实麦秸秆纤维混凝土的要求。

（3）拌和后，坍落度为10mm则不需改变。若不符合要求，在保证水灰比不变的情况下，适当加水和水泥。

（4）观察拌和物施工性能：棍度，保水性，含砂。拌和物在拌和过程中比普通砼困难，较难搅拌。

（5）分别测出试块的强度，若28天抗压符合试配强度要求，则确定该配合比为基准配合比。

（6）分别作出强度，塌落度关于纤维掺入率的曲线图像，找出符合自密实混凝土特性且符合试配强度的掺入率P，即为所求纤维掺入率。

注：取甘蔗渣纤维的抗拉强度为170-290Mpa，弹性模量为15-29Gpa，纤维直径为0.2-0.4mm，纤维长度为50-300mm，吸水率为5-70%（此性能为未经打浆处理的甘蔗渣的性能。）

2.10实验中纤维的处理

（1）应采用化学打浆法，有效地去除半纤维素和木质素，从而使细胞硬度变小，增加纤维的抗弯强度，且养护方法应采用室温养护

（2）为解决纤维的吸水性问题，在做实验前应将纤维放在水中足够长时间使之吸水饱和。之后为保证水灰比，在加水时应减去纤维的吸水量（根据所使用的甘蔗渣纤维的吸水率以及掺入量来决定。）由于甘蔗渣的吸水率较小，可以不考虑其对凝结时间的影响。

（3）在配置混凝土时，应预先将水泥，水，外掺料搅拌成浆体，然后加入细集料和粗集料，再进行搅拌。最后加入纤维，以防纤维过度受损害。

2.11应采取多组实验

（1）探究掺入率对抗拉强度抗压强度和抗弯强度的影响保持其他用量不变，只改变纤维体积掺入量，分别试制掺入率为1%，2%，3%，4%，5%，6%，7%的试块并研究性能，做出曲线图探究最合适的掺入率。

（2）探究聚羧酸高效减水剂的用量对混凝土强度的影响保持其他用量不变，只改变聚羧酸高效减水剂的用量，并控制养护环境等外部条件制作五组试块并研究性能，做出曲线图探究最合适的聚羧酸高效减水剂的用量。

3自密实混凝土的特别要求

为了使混凝土能够免去振捣，自密实，对混凝土的保水性以及水灰比要求比较高，为了保证混凝土的自密实性和泵送性需要较多粉体，因此需要加入一定量的胶合剂，并取代一部分的水泥。对粗骨料和细骨料没有什么特殊要求。对于胶合剂的选用也应当注意，最好选用较细的胶合剂，比如一级粉煤灰，＄95矿渣粉。

4纤维混凝土的特别要求

纤维混凝土对纤维的掺入量有较高要求，一般应该控制在一定的范围内，并且对于纤维的各种性能比如抗拉强度，弹性模量，纤维长度，应该做严格的要求。否则纤维不但起不到任何作用还有可能因为植物本身的特性影响混凝土的整体性能。此外考虑到纤维的吸水性能，应该加入一定量的减水剂，或者在配置时，应该考虑到纤维的吸水量，确保混凝土的含水量和水灰比。

参考文献

[1] 龙广成.自密实混凝土[M].科学出版社,2013,6.

[2] 徐至钧.纤维混凝土技术与应用[M].中国建筑工业出版社,2011.8.

[3] 王春阳,裴锐.土木工程材料[M].北京大学出版社,2009,8.

作者简介：张晓航，女，河南南阳人，郑州大学土木工程学院2011级本科生，土木工程专业；秦亚茹，女，河南永城人，郑州大学土木工程学院2011级本科生，土木工程专业。