关于轻骨料自密实混凝土性能的 试验研究及有效结论

(深圳市鹏城基业混凝土有限公司， 广东 深圳 518000)

目前，在土木工程中应用最多的建筑材料是混凝土,伴随普通混凝土的出现,混凝土得到进一步的发展,相关研究人员通过对混凝土中的组成材料加以改变,从而创造出更多的新型高性能混凝土。其中一种就是自密实轻骨料混凝土，这种混凝土具有自密实与轻骨料混凝土的特性，该材料的应用可以大大减轻结构自重,减少噪音污染,提高结构的抗震性能，具有广阔的应用前景。然而，自密实轻骨料混凝土在实际工程应用推广之前还需要对它的性能进行更全面、深入的研究。

1 自密实轻骨料混凝土研究概况

随着自密实混凝土的技术不断成熟，从而延伸出自密实轻骨料混凝土，其中的轻骨料或高性能骨料能够替换普通骨料，从而配制出一种新型高性能混凝土。

20世纪初，美国人采用页岩陶粒作为骨料，从而成为配制出轻骨料混凝土的第一人，由于轻骨料混凝土具有出色性能，使其快速的应用到世界各地的土木工程中，在我国该种混凝土在用于各种墙体与桥梁的建设。轻骨料混凝土具有轻质性、比强度高及良好的保温性能。在轻骨料混凝土的基础上，人们研制出了轻骨料自密实混凝土，通过对其配合比加以调整，从而实现自密实效果，使其不仅轻质高强，还能够自动填充。

2 试验

2.1 原材料

水泥:应用海螺P·O 42.5R普通硅酸盐水泥，这种水泥的具体性能指标，如表1所示。选择I级粉煤灰作为粉煤灰，这种粉煤灰的具体化学成分，如表1所示。

表1 水泥基本性能指标

表2 粉煤灰具体化学成分

对于粗骨料的选择，一般高强页岩陶粒，其等级为900级，其粒径为5mm-16mm连续级配，1660kg/m3的表观密度。

对于细骨料的选择，一般选择陶砂，其等级为700级，表观密度1760kg/m3。对于水的选择，一般选择自来水；对于减水剂的选择，一般选择聚羧酸系高性能减水剂，其固含为4%。

2.2 试验方法

在这次试验设计中，包括的轻骨料自密实混凝土有3种密度等级，配合比设计主要是参考国家颁布的相关文件，选择自密实混凝土固定砂石体积法与全计算法相结合的方法。其中固定砂石体积法的主要思路为：（1）对粗骨料、细骨料的体积和用量加以确定，其中结合自密实混凝土粗骨料的堆积用量确定粗骨料与细骨料的体积；（2）对砂在砂浆里的体积量加以明确；（3）对轻骨料的吸水特性加以充分考虑[1], 轻骨料自密实混凝土编号分别为:Q1900、Q1800、Q1700。 混凝土强度由水胶比来控制, 其关系式为：

式中:胶凝材料的质量使用m(c +f)加以表示;水的质量使用m(w)加以表示;水泥的抗压强度使用fce加以表示;混凝土的抗压强度使用fcu, p加以表示;A ,B 表示回归系数, 分别为0.48 、0.50、 0.52 .用水量m(w )为：

式中:浆体体积使用Ve 加以表示；空气体积使用V0加以表示;水泥、粉煤灰的密度分别使用ρc, ρf进行表示;粉煤灰取代率使用φ加以表示, 结合相关经验与试验选取φ, 本文取φ=0 .3 .

结合上述方式，可以发现，通过使用全计算法，能够对配制自密实混凝土中砂率偏低与流动性差的问题加以解决, 反复进行试配可以得到的轻骨料自密实混凝土，其工作性能往往比较好。

3 结果与讨论

3.1 轻骨料自密实混凝土的保温性能

本次研究主要是对三种轻骨料的自密实混凝土的等级进行研究，经试验和测试后得到的结果如表三所示，而三种轻骨料的自密实混凝土的导热系数主要是运用导热系数检测仪器测试得出，其结果如表四所示：

表3 3种轻骨料自密实混凝土密度等级

表4 轻骨料自密实混凝土导热系数

从表四中显示的数据可以得出以下结论：轻骨料的自密度混凝土，其导热的系数会伴随自密度的等级而不断提升；且研究结果中，相较于普通混凝土导热的系数，研究所选的三种轻骨料的自密度混凝土导热系数相对较低；但还未到达保温砂浆的保温性能[2]。即本研究试验得到的密度等级结果中，轻骨料的自密度混凝土可达保温的效果，而若要让轻骨料的自密度混凝土满足保温材料保温的性能，则需要进行配合比的重新调配，以此来减少混凝土密度的等级。

3.2 轻骨料自密实混凝土抗压强度

对设计的三种配合比的混凝土Q1900、Q1800、Q1700。测试其3 d、7 d 和28 d抗压强度，试件规格为100×100×100 mm 立方体试块，每组3 块，其抗压强度值见下表5。

表5 试验混凝土抗压强度指标

3种轻骨料自密实混凝土比强度的试验数据，如图一所示，其中，比强度=抗压强度/密度。

图1 比强度

分析图一可以得出以下结论：轻骨料的自密实混凝土，其等级分布越高，其抗压的强度就越强；除此之外，密度等级为1900kg/m3轻骨料的自密实混凝土，其7日至28日抗压的强度上升就越发的显著；而密度等级为1800kg/m3和1700kg/m3轻骨料的自密实混凝土，其抗压的强度上升时间主要集中分布在7日之间。Q1900组的轻骨料的自密实混凝土，其28日的抗压强度，能够达到C30的强度等级；而一般的混凝土，C30的容重若以2400kg/m3进行计算，可得出比强度为0.021。从图二中可以分析得出，若Q1900的比强度达到0.027，那么相较于一般的混凝土，其比强度显著上升了28.6%，而分析图二发现，相较于其他强度等级的一般混凝土，其中Q1800和Q1700这两组的轻骨料自密实混凝土比强度要高。由此可以得出，混凝土轻质化能够有效提升其比强度，且在工程中运用轻质高强度自密实混凝土更具优势；尤其体现在混凝土结构工程中，能够增加结构使用空间的最大化，并最大限度降低材料造价。

3.3 轻骨料自密实混凝土渗透性能

3.3 轻骨料自密实混凝土渗透性能

本次试验对轻骨料自密实混凝土渗透性能的评价，主要运用的是抗氯离子的渗透法；是用电通量来检查试件氯离子的渗透情况；其中，试件主要使用的是高温50mm、直径100mm的圆柱体，而试件的标准养护时间为28日的真空饱水；具体电通量得到的结果，见图二：

图 2 电通量

结合图2中的数据可以发现，三组轻骨料自密实混凝土的密度等级与电通量不呈线性变化规律，且渗透性和抗压强度大小无任何对应关系。同时，三组轻骨料自密实混凝土试件的电通量处于500C/m2-800C/m2之间时，其电通量都明显低于普通混凝土，这就表明该种混凝土抗氯离子渗透性能比较好，也正因为其具有较好的自密实性，让其具有比较致密的内部结构填充，为能够避免因振捣施工造成振捣不一致而导致内部结构发生疏松情况。此外，在轻骨料自密实混凝土中，其轻骨料的吸水性较好，成型与养护期间轻骨料所吸水分，能够帮助其后期自养护，这样就确保了该中混凝土内部结构的致密性，促进其长期性能的不断发展及稳定性。

4 结论

综上所述，与普通混凝土比较，轻骨料自密实混凝土的保温性能更加优异，但其导热系数明显更低，加之其的密度等级越低，那么其就具备越好的保温性能；与普通混凝土比较，相同强度等级的轻骨料自密实混凝土的比强度明显更高，且轻质高强化更为明显，这就使得其能够在混凝土结中得到更好的应用。

[1]张云国,吴智敏,张小云等.自密实轻骨料混凝土的工作性能[J].建筑材料学报,2009, 12(1):116-120.

[3]王玉梅,刘锡军.自密实轻骨料混凝土配合比设计及基本力学性能试验[J].混凝土, 2012(6):111-113.