扬中市兴业水利工程有限公司 江苏省扬中市 212200
摘要：文章采用体积累加法配制自密实砂浆，通过对比砂浆工作性，能确定作为自密实轻骨料混凝土基体砂浆的水胶比、粉煤灰掺量、砂率和减水剂的合适用量，在自密实砂浆中加入轻骨料，砂浆超量取代轻骨料空隙体积的20%，可以快速得到自密实轻骨料混凝土的配合比，减少了自密实轻骨料混凝土的试配次数，提高了配合比设计效率。
关键词：自密实；轻骨料混凝土；配合比
1自密实砂浆配合比设计
1.1原材料本次研究的自密实轻骨料混凝土28d抗压强度为41.4MPa。水泥采用镇江鹤林P·O42.5普通硅酸盐水泥，水胶比为0.36，其基本性能指标如表1所示。
自密实砂浆配制对砂的要求较高，砂的粗细直接影响自密实砂浆的工作性能。如果选用粗砂，会使自密实砂浆的粘聚性降低，容易离析；如果选用细砂，表面积较大，将会导致用水量增加，并对配制的自密实混凝土的强度和弹性模量产生影响。因此，在配制自密实砂浆时宜选用细度模数较大的偏粗中砂，从而降低自密实砂浆的用水量，保证拌合物的流动性。试验中采用赣江砂，表观密度2650kg/m3，细度模数2.75。
由于聚羧酸类的减水剂减水率高，与水泥的兼容性好，所配制出的混凝土拌合物的保水性和体积稳定性也较好，本次试验采用的减水剂为江苏苏博特新材料股份有限公司生产的聚羧酸减水剂，减水剂物理性能见表3。
1.2设计过程参照自密实混凝土全计算配合比设计方法的观点，采用如下假设：（1）自密实砂浆的各个组成材料具有体积可加性；（2）干砂浆的空隙由水来填充；（3）干砂浆由水泥、砂、矿物掺和料和空隙组成。
按照上述假定，单位体积砂浆的构成如式（1）所示：
Vw+Vc+Vf+Vs+Va=1 （1）
式中Vw、Vc、Vf、Vs、Va分别为水、水泥、粉煤灰、砂及空隙的体积。换算成质量与密度的关系得：
式中Mw、Mc、Mf分别为水、水泥、粉煤灰的质量；ρw、ρc、ρf分别为水、水泥、粉煤灰的密度。
如果水胶比为，
粉煤灰采用内掺法添加，取代水泥质量系数为φf，则
，式（2）可表示为：
水胶比C根据《普通混凝土配合比设计规程》或者《轻骨料混凝土技术规程》来选择都会偏大，由于自密实混凝土水胶比通常较小，强度容易达到设计要求，工作性能是配合比设计的主要指标，因此，水胶比可以根据经验选择，通常可以在0.3～0.4之间选择，然后通过试配确定。作为自密实混凝土，干砂体积可依据砂和胶凝材料二相材料最大压实度法确定，也可以通过经验确定，通常干砂在砂浆中体积率可以在0.40～0.44之间选择。根据上述水胶比表达式和粉煤灰取代水泥量关系可以确定水及粉煤灰用量。减水剂用量需要根据减水剂的特性和减水效率综合确定。
依据上述分析，本文在研究时选择水胶比0.34、0.35、0.36和0.38四种类型，砂率通过最大压实度法选择0.41，试配时减水剂用量选择胶凝材料用量的0.55%、0.60%和0.65%三种类型。通过计算得到的砂浆配合比如表4所示。
1.3砂浆工作性能试验自密实砂浆的试配过程中，每种配合比类别的砂浆每次试验配制2L，这样可以大大降低试配的工作量，同时也可以节约材料。将称好的砂、水泥、粉煤灰依次倒入砂浆搅拌机容器中，慢速搅拌60s，使得三种原材料充分混合，然后加入水和减水剂，30s后调至快搅的档位，再搅拌60s。自密实砂浆工作性能的判定采用欧洲自密实混凝土规范（EFNAＲC）关于自密实砂浆工作性能建议的流动扩展度试验和V-型漏斗试验方法综合判定。EFNAＲC关于自密实砂浆的流动扩展度建议值为240～260mm，通过V-型槽的时间Tv为7～11s。砂浆流动扩展度试验和V-型漏斗试验如图1、2所示。
将上述配合比的砂浆流动扩展度和V-型漏斗试验结果分别标注于图3中，横坐标代表流动扩展度，纵坐标代表V-型漏斗试验值。
根据图3试验结果和试验现象观察可以发现，M2、M7、M8、M9砂浆流动扩展度太小、Tv时间太长，不满足自密实砂浆的要求；M4、M6、M10、M11、M13砂浆流动扩展度太大，试验中出现不同程度的离析现象；M3、M10砂浆虽然流动扩展度较EFNAＲC限值稍大，但Tv时间满足要求；M12砂浆虽然Tv时间稍长，但扩展度满足要求。M2和M3两组配合比参数很接近，只有水胶比不同，前者为0.35，后者为0.36，但M2的流动扩展度小了很多，通过V型漏斗的时间也增加了很多，说明水胶比在此处比较敏感，水胶比为0.34的M1由于很粘稠没有得到相应的数据。综合试验结果分析M3、M10和M12砂浆配合比较好，结合试验现象，效果最好的是M3砂浆，因此选择M3作为自密实轻骨料混凝土配合比设计的基体砂浆。
2自密实轻骨料混凝土配合比设计
2.1轻骨料用量
在确定了基体砂浆的配合比以后，只要确定混凝土中的轻骨料用量即可确定混凝土的配合比。确定轻骨料的用量通常可以采用两种方法，一种是超量取代法，即用自密实砂浆超量取代轻骨料空隙的体积，通过试验研究发现，用砂浆超量取代20%粗骨料体积可以获得工作性能良好的自密实轻骨料混凝土；另一种是固定砂石体积法，吴中伟院士通过大量试验研究，认为自密实混凝土中粗骨料堆积体积占混凝土体积的0.50～0.55能够获得工作性能良好的自密实混凝土。本文采用轻骨料为粘土陶粒，其表观密度为1360kg/m3，堆积密度为750kg/m3，筒压强度为5.5MPa，24h吸水率为17.26%。采用自密实砂浆超量取代轻骨料孔隙20%的方法换算，轻骨料堆积体积占混凝土体积系数为0.55，该方法算得系数为吴中伟推荐固定砂石体积系数的上限。因此，在明确了轻骨料堆积密度和表观密度的情况下，采用超量取代法其试配次数较少，容易得到级配良好的混合材料；若不明确轻骨料相关参数，亦可采用上述推荐的轻骨料固定体积系数进行试配，但调整次数较多。
混凝土中轻骨料及砂浆的用量计算如下：
单位体积自密实砂浆体积
轻骨料体积Vca=1－VM （5）
式中δ、ρLca、ρca分别是砂浆超量取代率、轻骨料堆积密度、轻骨料表观密度。
本文采用上述选择编号为M3的砂浆超量取代轻骨料体积20%，由于粗骨料的加入，适当提高减水剂用量为0.75%，得到的自密实轻骨料混凝土配合比如表5所示。
2.2自密实轻骨料混凝土工作性能试验
为了验证所配制自密实轻骨料混凝土的工作性能，依据欧洲规范EFNAＲC分别作了流动扩展度、V型漏斗、L槽试验，其结果如表6所示：
同时测得流动扩展度试验T500时间为5.2s，L槽试验T400时间为4.8s。EFNAＲC（第二等级）推荐自密实混凝土流动扩展度值为660～750mm，T500＞2s，通过V型漏斗的时间为Tv为9～25s，通过L槽后，高度比h2/h1≥0.8（h2和h1分别表示SCLC通过L槽后，前端和后端自由面高度，见图4），通过与表6对比发现，试验结果均满足EFNAＲC对自密实混凝土工作性能要求。为了进一步验证骨料在混凝土内部分布的均匀性，采用劈裂试验方法对150mm×150mm×150mm立方试件劈开，观察骨料分布情况，如图5所示，轻骨料在混凝土内部均匀分布，没有出现上浮现象，说明采用该方法配制的自密实轻骨料混凝土工作性能良好。
论文作者:于小庆
论文发表刊物:《基层建设》2015年27期供稿
论文发表时间:2016/3/18
标签：骨料论文; 密实论文; 砂浆论文; 混凝土论文; 体积论文; 用量论文; 漏斗论文; 《基层建设》2015年27期供稿论文;