页岩陶粒轻骨料混凝土配合比设计及应用.pdf
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1、2 0 1 1年 第 5 期 (总 第 2 5 9 期 】 Nu mb e r 5i n 2 01 1 ( To t a l No 2 5 9) 混 凝 土 Co nc r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AL AND ADM IN 1 CLE d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 0 5 0 3 3 页岩陶粒轻骨料混凝土配合比设计及应用 仇益梅 曾宗文 2 1阳利君 ( 1 广西交通职业技术学院 ,广西 南 宁 5 3 0 0 2 3 ;2 广西路桥总公司 ,广西 南 宁 5 3 0 o 0 1 ) 摘要 :
2、 以广西来宾大桥维 修加 固工程 为例 , 介绍页岩陶粒轻骨料混凝土原材料选择 、 配合比设计及施工技术要点 ; 通过试验研究和工 程实践, 评价页岩陶粒轻骨料混凝土在旧桥改造加固中的应用效果; 并为轻骨料混凝土的设计及应用提供依据。 关键词 : 页岩陶粒 ;轻骨料 混凝土 ;设计 ;应用 中图分类号 : T U 5 2 8 0 4 1 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 0 5 0 0 9 7 0 2 Sha l e l i g ht wei gh t a ggr e ga t e c on c r e t e d es i gn a n
3、d a ppl i ca t i on OJ UV i - mm , Z E NGZ o n g - w e n , Y ANGL i -j u n ( 1 G u a n g x i Vo c a t i o n a l a n d T e c h n i c a l C o l l e g e o f C o mmu n i c a t i o n s , Na n n i n g 5 3 0 0 2 3 , Ch i n a ; 2 G u a n g x i R o a d a n d B r i d g e C o r p o r a t i o n, Na n n i n g 5
4、3 0 0 0 1 , Ch i n a ) Ab s t r ac t : Br i d g e r e p a i r a n d s t r e ng t h e n i n g wo r k s La i b i n e x a mpl e t h e s h a l e l i g h t we i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e ma t e ria l s e l e c t i o n, mi x d e s i g n a n d c o n s t r u c t i o n t e c h n i c a l p o i n
5、 t s ; t h r o u g h p i l o t s t u d i e s a n d e n g ine e r i ng p r a c t i c e, e v a l u a t i o n o f s h a l e l i g h tw e i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e i n t h e o l d b r i d g e r e c o n s t r u c t i o n r e i n f o r c e me n t e f f e c t ; a n d f o r l i g h t we i g
6、h t a g gre g a t e c o n c r e t e b a s i s f o r th e d e s i g n a n d a p p l i c a t i o n s Ke y w or d s: s h a l e; l i g h t we i g h t a g g r e ga t e c o n c r e t e ; d e s i g n; a p pl i c a t i o n ( 1 引 言 轻骨料混凝土是用水泥 、 粗轻骨料、 轻细骨料( 或普通砂 ) 和水配制而成的一种轻质混凝土。 一般轻骨料混凝土的强度等 级为 C L 5 C L 5 0
7、 , 密度一般在 1 5 0 0 l 9 0 0 k g m 之间 , 比普通 混 凝土密度约轻 2 2 4 0 , 大大降低 了建筑物 的 自重。 因此 , 与 普通混凝土建筑相 比, 轻骨料混凝土建筑具 有密度 小 、 自重 轻 、 抗震性 与耐久性好等技术特性 ; 在桥 梁工程 中具有 广泛的应用 前景 。 桥梁加 固改造 尚属世界性 的难题 。 就加 固改造 而言 , 国内 外 目前均无 明显优越 的方法 , 大多采取结构 加固法 ; 对于新 材 料应用在加 固改造 中并不多 见 , 正处在研究 和推广 阶段 。 广 西 来宾大桥维修加同工程采用 L C 2 5轻骨料页岩陶粒混凝土进行
8、 拱顶实腹段回填 。 该陶粒式混凝土是用人造 陶粒 、 砂 、 水 泥 、 水 配 制而成的特种混凝土。 它除了和普通混凝土一样涉及到粗集料、 大限值和强度的最小限值。 骨料中存在大量孔隙, 使之具有轻质 、 抗震等性 能 , 但弹性模量 较低 , 变形性较 大 , 在一般情况 下 , 其 收缩和徐变也较大 。 1 原材料 试验 1 1 水 泥 由于页岩陶粒轻骨料混凝土 中的 陶粒表面粗糙多孑 L , 要求 较多的水泥浆包裹其表面, 才能满足混凝土拌合料工作性要求。 对陶粒轻骨料混凝土 , 宜采用 4 2 5级或以上强度等级水泥, 所以 广西来宾大桥维修加固工程拱顶实腹段回填轻骨料混凝土采 用
9、广西华润红水河 P O 4 2 5级水泥, 其主要性能指标试验结果 如表 1 所示 。 1 2陶粒 广西来宾大桥维修加固工程拱顶实腹段回填轻骨料混凝 土 L C 2 5 选用广西南宁亿方建筑科技开发有限公司生产的页岩 细集料、 水泥和水的性能和用量以外 , 还涉及到表观密度的最 陶粒为粗集料, 其主要性能指标试验结果如表 2 、 3 所示。 表 1 水泥性能指标试验结果 注 : 所检项 目均符合 G B T 1 7 4 3 1 1 ( 2) 一 1 9 9 8标准 中的技术要求。 收稿 日期 :2 0 1 0 - 1 2 - 1 3 基金项 目:广西交通科研项 目( 2 0 0 6 6 1 9
10、) 97 表 3 页岩陶粒颗粒级配 筛孔尺寸 mm 3 1 5 2 0 0 1 6 1 0 5 2 5 累积筛余率 0 3 5 3 7 8 9 2 9 9 注 : 所 检项 目均符合 G B T 1 7 4 3 1 1 ( 2 ) l 9 9 8 标 准中的级配要求 。 页岩陶粒的松堆密度是影响混凝土堆密度和强度的最重 要因素, 在进行配合比设计时必须考虑其作用。陶粒松堆密度 取决于颗粒密度、 颗粒大小及粒型等, 其含水率也有很大影响。 因此, 在配合比设计过程中, 采用陶粒绝对于燥时的松堆密度。 1 3砂 该混凝土采用来宾中砂, 颗粒洁净 , 质地坚硬 , 级配良好, 其主要性能指标试验结果
11、如表 4 、 5所示。 1 4水 饮用 自来水或天然洁净水。 2 配合比设计研 究 页岩陶粒轻骨料混凝土既要满足设计强度等级要求, 同时 又要满足表观密度等级标准, 所以提高轻骨料混凝土的强度和 降低其表观密度等级 , 是轻骨料混凝土配合比设计的主要原则。 为提高轻骨料混凝土强度和降低轻骨料混凝土表观密度等级, 广西来宾大桥维修加 固工程拱顶实腹段 回填轻骨料混凝土 L C 2 5采用人造陶粒作粗骨料, 天然砂作细骨料, 按配合 比要求 配制而成的干表观密度不大于 1 8 0 0 k g m 的混凝 土。 表 4砂性能指标试验结果 注: 所检项目均符合 G B F F1 4 6 8 5 -2
12、0 0 1 标准 I I 类细集料技术要求。 表 5 砂颗粒级配 筛孔尺寸 m m 9 5 4 7 5 2 3 6 1 1 8 0 6 0 3 0 1 5 累积筛余率 0 7 2 2 3 7 6 O 8 4 9 9 注 : 所检项目均符合 GB T1 4 6 8 5 -2 0 0 1 标准 I I 类细集料级配要求。 页岩陶粒轻骨料混凝 土配合比是按普通混凝土配合 比设计 方法设计 , 并采用松散体积法, 以干堆密度为基础, 即假定 1 r n 混凝土的干堆密度为其各组成材料的干质量之总和, 以此为依 据通过试验调整配合比。 2 1 主要设计参数 水用量、 水灰比和砂率对轻骨料混凝土的性能有显
13、著影响。 水用量、 水灰比和砂率仍然是轻骨料混凝土配合比设计的主要 参数。 水灰比: 陶粒混凝土配合比中的水灰比一般用有效水灰比 表示 , 选用范围为 O 3 5 - - -0 4 5 。 由于水灰 比对陶粒混凝土的技术性 能特别是耐久性能有显著影响。 水灰比太大将使混凝土的密实 度大大降低 , 在周围介质长期作用下 , 会导致混凝土或钢筋混 凝土内部结构的破坏, 最终使整个结构物遭受破坏。 所以, 对最 大水灰比必须加以限制。 为满足耐久性的要求, 其最大水灰比应 符合 J T J 0 4 1 -2 0 0 0 公路桥涵施工技术规范 的要求。 对于某一强度等级轻骨料混凝土, 其水泥用量和水用
14、量都有 一 定限度。 考虑混凝土水化热 、 收缩 、 徐变等影响, 陶粒混凝土最大 水泥用量应不超过 5 5 0 k g m3 o 最大水用量应不超过 2 1 0 k g m 3 。 砂率: 采用密实状态的体积砂率, 选用范围为 3 5 0 o - 4 5 。 2 2 设计 原理及 试验 成果 页岩陶粒轻骨料 混凝 土配合 比设计是 通过对不 同配合 比 的轻骨料混凝土的坍落度和抗压强度来选择最佳配合比。 首先 设定 1 m 混凝土中粗集料的体积率为 5 0 5 5 , 计算粗集料 用量和砂浆含量; 其次设定砂浆中砂的体积率为 4 0 5 0 , 计 算砂用量和浆体含量; 最后根据普通混凝土水
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