预制构件最低混凝土强度，预制构件混凝土标号最低

预制件LC40轻混凝土配合比设计张明1,2，颜帅帅2，刘岩2，钱庆华2，杜宝聪2，陈尼超2

（1.东南大学科学与工程学院南京211189；2.扬州大学建筑工程学院绿色建筑材料研究院扬州225127）

摘要：通过试验测定了半轻混凝土的和易性、力学性能和干燥性能，其中胶凝材料总量、陶粒体积替代率、砂率、水灰比、外加剂种类和用量研究对密度的影响。根据试验确定了主要配合比参数的适宜取值，并通过优化试验确定了适合预制构件的LC40轻质混凝土配合比。 [1]

关键词：预制构件、半轻质混凝土、配合比设计

1 简介Sublite混凝土是以普通混凝土为基础，掺入适量轻骨料，干表观密度为1950kg/m32300kg/m3[1]，具有以下特点：普通混凝土与普通混凝土混凝土和轻骨料混凝土的优点符合当前建筑材料轻质高强的发展趋势[2]。在实际应用中，超薄混凝土的轻质和高比强度可以有效减小承重构件的尺寸，改善弹性模型，减少徐变。其在高层建筑、桥梁、海洋工程等大型承重、大跨度结构中有望具有较高的经济价值和发展前景[3]。

大多数半轻混凝土的研究都与轻骨料有关，韩冰等[4]改变轻骨料的比例，发现半轻混凝土的轴压应力应变与轻骨料的比例有关。聚合。我发现Cusson等[5]和王毅等[6]对不同类型的轻骨料进行了试验，发现半轻骨料的工作性能和力学性能与轻骨料的类型有关。 Lopez M等人[7]研究了轻骨料不同预湿程度对半轻质混凝土性能的影响。钱伟等[3,8]选择了不同粒径的陶粒，影响了半轻质混凝土的性能。日本和国外对半轻质混凝土的研究主要集中在轻骨料的种类和粒径对半轻质混凝土的影响，以及胶凝材料和外加剂等因素对半轻质混凝土性能的影响。 对其影响还没有进行太多研究。轻质混凝土。本文通过试验研究了水泥质量、水灰比、外加剂等对超轻混凝土和易性、力学性能、密度的影响，设计了混凝土坍落度为120的LC40超轻混凝土。 20.性能mm，干密度2300 kg/m3，满足混凝土预制件的制造需要。

2 原材料及试验方法2.1 原材料(1)水泥

P·O42.5级普通硅酸盐水泥，表观密度30000kg/m3，扬州鲁阳水泥厂生产。

(2)粉煤灰

一级粉煤灰由南京共创防腐保温有限公司生产。

(3)矿渣微粉

视密度2900 kg/m3，产于盐城。

(4)沙子

中粗砂，密度26500公斤/立方米，产于扬州地区。

(5) 砾石

粒度从5mm到20mm阶段连续变化，表观密度2670kg/m3，产于扬州地区。

(6) 血清位点

粘土陶瓷场地，表观密度996 kg/m3，江苏建华陶瓷有限公司生产。

(7) 缓速器

葡萄糖酸钠，试剂级，维江华宇化工有限公司生产，本文用量固定为胶凝材料的0.5%。

(8)减水剂

干粉萘系减水剂在使用时预先配制成30%固含量的溶液，由江苏苏博特新材料有限公司生产。基础减水剂为3.0%。

2.2 试验方法亚轻混凝土配合比设计依据JGJ55-2011[9]，在普通混凝土配合比中添加陶粒来设计亚轻混凝土配合比，并对亚轻混凝土的坍落度进行相应调整，得到亚轻混凝土配合比。 -2016年[10]试验；混凝土力学性能按GB/T50107-2010[11]进行试验。

3 结果与讨论3.1 胶凝材料总量按水灰比0.32、砂率38%（陶粒代替部分砾石骨料前普通混凝土砂率，下同）、粉煤灰确定含量20%，胶结率38%，总材料用量360kg/m3~440kg/m3，采用普通混凝土配合比和替代陶粒体积比20%碎石设计相应的超细混凝土。

实验表明，当胶凝材料小于400 kg/m3时，混凝土搅拌浆料用量不足，表现为拌合物干燥、骨料外露、和易性降低。当胶凝材料为400 kg/m3（ZMS1.6组）时，浆料能很好地包裹骨料，坍落度满足预制混凝土（12020 mm）的设计要求。当水泥质材料超过400kg/m 3 时，混凝土混合料浆料的量变得过多并且均匀性变差。图1、图2、图3为水泥总量变化时混凝土的抗压强度，可以看出，当水泥用量小于400 kg/m3时，水泥质量下降。混凝土的抗压强度在胶凝材料400 kg/m3时达到峰值，当胶凝材料超过400 kg/m3时，由于混凝土的均匀性下降，抗压强度下降。随着胶凝材料用量的增加，每个龄期混凝土的强度都会降低。

图4为水泥总量变化时混凝土的干密度，可以看出，混凝土干密度的变化规律与力学性能相似。

根据上述工作性能、混凝土力学性能和干密度，采用400 kg/m3的胶凝材料配合比作为后续试验的基础配合比。

3.2陶粒体积替代率以水泥总体积400 kg/m3、粉煤灰掺量20%、砂率38%、水灰比0.32的普通混凝土计算。配合比（ZMS1.5组） 按体积替代率040%替代碎石骨料，设计亚轻混凝土配合比，并测试其坍落度、抗压强度、干密度。

该试验表明，亚轻混凝土的坍落度随着陶粒替代率的增加而增加。图5为不同陶粒替代率的混凝土的抗压强度，可以看出，在超轻混凝土中，随着陶粒的增加，抗压强度降低。在超轻混凝土中，陶粒的强度最低。陶粒含量越高，抗压强度越低，过多则混凝土基体薄弱区变大，强度降低。

图6为不同陶粒替代率的混凝土干密度测试结果，可以看出，随着陶粒替代率的增加，混凝土干密度呈线性下降。根据综合力学性能和干密度，当陶粒体积替代率为20%（ZMS2.3组）时，亚轻混凝土干密度为2000 kg/m3，28 d抗压强度为48 MPa，满足设计要求。

3.3 普通混凝土砂率按胶凝材料总量400 kg/m3、粉煤灰掺量20%、水胶比0.32、陶粒体积替代混凝土配合比（ZMS2.3组）计算。我们将通过改变砂百分比从20到30到38来测试不同砂百分比的混凝土的性能。

试验表明，随着素混凝土砂率的增加，超细混凝土的坍落度减小。如果砂率低于34%，混凝土的流动性较高，但砂浆总量不足以完全包覆粗骨料，导致混凝土的均质性较差。流动性好，浆料完全包住骨头混凝土拌合物的均匀性好当砂率超过34%时，骨料的表面积因砂的增加而变大，吸水率增加。混凝土干燥并且坍落度降低[12]。

图7为改变砂率时混凝土的抗压强度，可以看出，总体砂率对超细混凝土的抗压强度影响不大。其峰值达到34%。

图8为不同砂率混凝土的干密度，可以看出，当砂率为30%时，干密度最小为2220 kg/m3。随着砂率的增加，干密度约为2600 kg/m3，没有明显变化。当含砂量为34%时（ZMS3.3组），混凝土的综合性能最佳，该配合比成为后续实验的基本配合比。

3.6 配合比的调整和确定为了保证次轻混凝土的力学性能，尽可能降低混凝土的干密度，我们将根据ZMS7.4设计配合比，并进行混凝土性能试验。

表1为不同陶粒体积比的亚轻混凝土的配合比和坍落度，可以看出，不同陶粒体积比的亚轻混凝土的坍落度基本满足目标要求。

图17为不同陶粒替代率混凝土的抗压强度，试验范围内各轻质混凝土的抗压强度基本达到LC40水平。图18 不同陶粒替代率的亚细岩混凝土干密度由图可知，当陶粒替代率为38%（ZMS8.4）时，最小密度为2180 kg/m3，设计要求、详细配合比及性能为如表2和表3所示。

4 结论通过对配合比主要影响因素的试验研究和优化试验，确定了LC40轻质混凝土，本研究范围内的结论如下：

(1)当胶凝材料总量小于400 kg/m3时，亚轻混凝土的力学性能和干密度会随着胶凝材料总量的增加而增加。 kg/m3，浆料用量过多，会降低混凝土的均匀性，降低混凝土的力学性能和干密度。

(2)随着陶粒体积替代率和水灰比的增加，亚轻混凝土的和易性提高，但力学性能和干密度降低。

(3)砂率增加，混凝土的和易性、力学性能、干密度降低。

(4) LC40轻质混凝土的最佳配比为水灰比0.30、砂率34%、胶凝材料总量390 kg/m3、矿渣掺量15%、粉煤灰掺量15%。次轻混凝土的主要性能是抗压强度为41.9MPa，干密度为2180kg/m3，坍落度为95mm。

参考文献[1] 张彦坤. 半轻质混凝土弯曲性能试验研究[J]. 华北理工大学学报， 2016, 28(3):79-80.

[2] 陈连发，王晨，王振雷，等，高强半轻质混凝土物理力学性能研究[J]，硅酸盐通报，2015，34(1):265-266.

[3]钱伟，范传刚，等，污泥陶粒半轻质混凝土的制备及性能研究[J]，混凝土，2012，39(4):122-123.

[4]韩冰，田宇翔.轻质结构骨料混凝土轴压应力应变关系及泊松效应[J].建筑建材，2016，23(46):338-343.

[5] D. Cusson, T. Hoogeveen, “采用预浸细轻骨料的高性能混凝土内部硬化防止自收缩开裂” [J]. 水泥混凝土研究， 2009, 38(6): 757 -765。

[6] 王毅，丁胜国，等，初始应变对现浇混凝土屋面板内力的影响[J]，建筑技术发展，2010，37(2):6-10。

[7] Lopez M, Kahn L F, Kurtis K E. 高强自凝低收缩混凝土路面应用技术及开发[J]. 国际路面工程学报， 2010, 11(5): 333-342 .

[8] 钱伟，范传刚，等，粉煤灰陶粒半轻质混凝土的制备及性能研究[J]，安徽工业大学学报，2012，29(2):157-158.

[9] JGJ55-2011，普通混凝土配合比配合比设计规程[S]，北京：中国建筑工业出版局，2011:4-12。

[10] GB/T50080-2016.普通混凝土拌合料性能试验方法标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2016:7~30.

[11] GB/T50107-2010，混凝土强度检验与评定标准[S]，北京：中国建筑工业出版社，2010:5-6。

[12] T. Mcrikallio, R. Mannonen, V. Penttala. 破碎膨胀粘土骨料生产的轻质混凝土的干燥[J]. 水泥混凝土研究， 2009, 26(9); 1423~1433 .

[13] 孙彦奎，高学超，等，水灰比对混凝土强度的影响分析[J]，内蒙古水利，2013，3():16-18。

第一及通讯作者：张明（1976-），男，内蒙古自治区赤峰市人，博士，主要研究方向：土木材料、结构工程。

联系地址：江苏省扬州市扬州大学建筑科学与工程学院（225100）