CN116003049A - 一种结构用陶粒轻骨料混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种结构用陶粒轻骨料混凝土，其重量份的组份是：水泥400～320份、粉煤灰50～135份、页岩陶粒440～490份、中砂620～875份、减水剂3.5～5.5，水153～171份。与现有技术相比具有容重轻、吸水率低、保温、隔热、抗震性好、较高的强度、质量轻，可以大大减轻结构自重，降低基础负荷，减少材料用量和运输量，减少了综合造价。
Description
技术领域
本发明属于建筑用材技术领域，具体涉及一种结构用陶粒轻骨料混凝土。
背景技术
2021年我国预拌混凝土产量32亿多立方米；骨料约占43％，14.16亿吨，若用轻骨料替代10％即1.4亿吨，因此，固废大宗利用、大规模生产、高值化创新的轻骨料产业,未来具有很大发展空间。当前，“双碳目标”正在引领高质量发展，国家大力推进环保利废、装配式建筑、绿色节能建筑等，给轻骨料和轻骨料混凝土行业企业带来了新的挑战与转型发展机遇。轻骨料混凝土的高性能与超高性能研究正在取得重要进展，工程应用场景不断增多，各种轻骨料和轻骨料混凝土的发展与应用呈现爆发式增长态势。
结构用陶粒轻骨料混凝土(LACC)具有强度高、容重轻、吸水率低、保温、隔热、抗震性好等特点，与普通混凝土相比，约轻20％-50％，用做结构构件，可降低自重约20％-25％，是改革墙体结构的重要材料之一【1】。
由于结构轻骨料混凝土的强度高、质量轻，建造大跨度的桥梁和高层、超高层建筑，可以大大减轻结构自重，降低基础负荷，减少材料用量和运输量，同等荷载性能下采用轻骨料混凝土显著降低整个工程建设综合造价，综合经济效益十分可观。现场浇筑施工或预制厂制作构件,均可用普通混凝土常规设备和专业技术人员完成。其制造成本与普通混凝土相当,属常规水平。但结构用的轻骨料混凝土的生产质量控制要求较高,包含了强度、密度、塌落度、匀质性。其强度、密度主要由集料的种类而定。
页岩是一种沉积岩，成分复杂，但都具有薄页状或薄片层状节理，主要是由黏土沉积经压力和温度形成的岩石，但其中混杂有石英、长石的碎屑以及其他化学物质是烧制膨胀页岩陶粒的重要原料。页岩陶粒很好的满足了结构用轻骨料混凝土所需骨料的强度，因此，本文采用宜昌光大陶粒制品有限责任公司生产的人造页岩陶粒进行研究，以期开发一款可以很好的满足设计和工程需要的结构用陶粒轻骨料混凝土。
发明内容
本发明的目的在于提供一款可以很好的满足设计和工程需要的结构用陶粒轻骨料混凝土。
为达上述目的，本发明提供了一种结构用陶粒轻骨料混凝土，其特征在于，重量份的组份是：水泥400～320份、粉煤灰50～135份、页岩陶粒440～490份、中砂620～875份、减水剂3.5～5.5，水153～171份。
优选组份配比是：水泥是360份、粉煤灰是90份、页岩陶粒是480份、砂是775份、减水剂是4.5份，水是162份。
本发明与现有技术相比具有容重轻、吸水率低、保温、隔热、抗震性好、较高的强度、质量轻，可以大大减轻结构自重，降低基础负荷，减少材料用量和运输量，减少了综合造价。
附图说明
图1是LACC立方体抗压强度曲线图。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“对齐”、“重叠”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本实施例为了提供一款可以很好的满足设计和工程需要的结构用陶粒轻骨料混凝土，特进行了如下工作：
1 原材料
1.1 胶凝材料
水泥：白银寿鹿山水泥有限责任公司生产的P.O 42.5水泥，水泥性能指标见表1。
表1水泥性能指标
粉煤灰:甘肃宏大投资集团有限公司(西固热电厂)生产的二级粉煤灰，性能指标见表2。
表2粉煤灰性能指标
1.2骨料
细骨料:兰州市榆中县本地河砂，为级配良好的I区粗砂，细度模数3.08，表观密度2750Kg/m3，堆积密度1478Kg/m3，孔隙率46％。
粗骨料:宜昌光大陶粒制品有限责任公司生产的粒径为5-15mm的700级碎石型人造页岩陶粒粗骨料性能指标见表3。
1.3减水剂
减水剂:苏州市兴邦化学建材有限公司生产的SMF-1013高效减水剂,减水率为20％。
表3粘土陶粒物理性能指标
至此完成材料的初步准备。以下是：2配合比设计
轻骨料混凝土配合比设计依据《轻骨料混凝土应用技术标准》JGJT 12-2019，采用松散体积法。松散体积法是以给定每立方米混凝土粗细集料松散总体积为基础进行设计。本试验配制LC35的结构用陶粒轻骨料混凝土(LACC)，采用正交试验设计方法进行配合比设计，考虑因素水平：水胶比、粉煤灰掺量、陶粒掺量和砂率四个因素对结构用陶粒轻骨料混凝土(LACC)强度的影响，优选出最佳配合比。
掺页岩陶粒混凝土配合比应满足其强度、和易性、耐久性以及经济性等指标，必须充分了解混凝土的用途和使用条件。其中轻骨料的密度等级、用量和砂率是控制轻骨料混凝土容重的关键因素。在此基础上，初步确定变量因素见表4。
表4LACC强度因素水平(4*3)
本试验共进行了9组陶粒轻骨料混凝土的正交配合比设计。试验净水灰比控制为0.34、0.36和0.38，总用水量为净用水量和附加用水量之和，其中的附加用水量为陶粒用量与陶粒1h吸水率的乘积；减水剂用量为胶凝材料质量的2％；体积砂率为39％、42％和45％；胶凝材料用量为450Kg/m3。配合比设计采用1m3混凝土中各项材料的质量表示，配合比设计见表5。
表5正交配合比设计
3结果与分析
3.1LACC抗压强度试验及其结果
按照表5的要求配制混凝土，物料称好后，先将水泥和陶粒干混搅匀，然后加入一部分水均匀搅拌，干混搅拌和湿混搅拌共计5min，搅拌均匀后。测其坍落度，倒入100mmx100mm×100mm的模具，进行人工捣实，覆盖保鲜膜并放置养护室中(温度20±2℃，湿度95％)养护24h后脱模。测定结构用陶粒轻骨料混凝土(LACC)3d、7d和28d抗压强度。轻骨料混凝土试块养护28d后，取出试块擦干后放置烘干箱烘干至恒重测其干容重，测定结果见表6。
表6LACC坍落度和抗压强度测定值
由表6可见，制备的结构用陶粒轻骨料混凝土(LACC)的坍落度范围在160-210mm之间，拌合物无泌水，和易性良好。3d抗压强度均在13MPa以上，7d强度在3d的强度基础上增长了7Mpa左右，并且达到28d强度的60％。
由图1可知：当净水胶比为0.34，水泥用量337.5Kg，粉煤灰112.5Kg，陶粒用量460Kg，砂率为42％时，结构用陶粒轻骨料混凝土(LACC)的28d抗压强度45.22Mpa达到最大。
3.2LACC方差分析
通过SPSSAU多因素方差分析，从表7可知，利用多因素方差分析研究净W/B,粉煤灰(％),陶粒(Kg)、砂率(％)共4项对于28d抗压强度(MPa)的差异关系，模型R平方值为0.743，意味着净W/B,粉煤灰(％),陶粒(Kg)以解释28d抗压强度(MPa)的74.33％变化原因。以及分析可知：净W/B,粉煤灰(％),陶粒(Kg)、砂率(％)共4项全部均不会对28d抗压强度(MPa)产生差异关系。
3.3LACC极差分析
通过正交配合比试验设计和极差分析，从表8可知，影响轻骨料陶粒混凝土28d抗压强度因素的主次顺序为:陶粒用量>水胶比>砂率>粉煤灰掺量，选取A2B1C3D2时28天抗压强度达到最佳。
表7多因素方差分析结果
R 2＝0.734
*p<0.05**p<0.01
表8LACC正交试验28d抗压强度极差分析
通过多因素方差分析和极差分析，可得到结构用陶粒轻骨料混凝土(LACC)最佳配合比：净水胶比：0.36，最佳重量份组份配比是，水泥：360Kg、粉煤灰：90Kg、陶粒：480Kg、砂：775Kg、减水剂：4.5Kg，水162Kg。
适用工业适用的结构用陶粒轻骨料混凝土可选择的重量份组份比是：水泥400～320份、粉煤灰50～135份、页岩陶粒440～490份、中砂620～875份、减水剂3.5～5.5，水153～171份。
4结论
(1)以700级页岩陶粒为轻骨料,在配制干容重小于1950kg/m3的LC35的结构用轻骨料混凝土配合比设计中，轻骨料的密度等级、用量和砂率是控制轻骨料混凝土容重的关键因素。
(2)在正交配合比试拌的基础上,制备的结构用轻骨料混凝土拌和物的坍落度范围在160～210mm之间，拌合物无泌水，和易性良好。3d抗压强度均在13MPa以上，7d强度在3d的强度基础上增长了7Mpa左右，并且达到28d强度的60％，结构用轻骨料混凝土(LACC)的28d抗压强度为45.22Mpa。
(3)通过正交配合比试验设计多因素方差分析和极差分析，可知影响结构用轻骨料陶粒混凝土28d抗压强度因素的主次顺序为:陶粒用量>水胶比>砂率>粉煤灰掺量，结构用陶粒轻骨料混凝土(LACC)最佳配合比：净水胶比：0.36；水泥：360Kg、粉煤灰：90Kg、陶粒：480Kg、砂：775Kg、减水剂：4.5Kg，水162Kg。
参考文献：
[1]李霞.浅谈页岩陶粒混凝土的性能[J].城市建设理论研究:电子版,2012(15).
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种结构用陶粒轻骨料混凝土，其特征在于，重量份的组份是：水泥400～320份、粉煤灰50～135份、页岩陶粒440～490份、中砂620～875份、减水剂3.5～5.5，水153～171份。
2.根据权利要求1所述的结构用陶粒轻骨料混凝土，其特征在于，所述水泥是360份、粉煤灰是90份、页岩陶粒是480份、中砂是775份、减水剂是4.5份，水是162份。
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