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某长江大桥公路桥面铺装层超轻混凝土试验报告.doc

来源：花匠小妙招时间：2026-02-05 16:02

文档简介

xx长江大桥公路桥面铺装层超轻混凝土试验报告本专题要研制出干容重为1600kg/m3或1500kg/m3，强度为30MPa级的超轻混凝土，用于xx长江大桥公路桥面辅装层。辅装层位于混凝土行车道板和沥青路面之间。六十年代，我局在南京长江大桥上，使用了干容重1800kg/m3的25MPa级的粉煤灰陶粒混凝土车道板，经二十年来的实践证明，应用效果良好。现xx长江大桥也使用了干容量小于1800kg/m3的25MPa级的粉煤灰陶粒混凝土行车道板。目前，在国外，较少见一干容量在1500～1600kg/m3之间的超轻混凝土用于结构方面，但干容重在1700～1800kg/m3的结构用轻骨料混凝土时有应用。如：德国威期巴登城预应力轻混凝土悬臂人行桥⑴，澳大利亚悉尼市承重结构采用页岩陶粒混凝土的51层塔式建筑⑵，等等。抗压强度和容重是结构轻骨料混凝土两个最重要的指标。如果轻骨料选用适当，就可配制出容重比普通混凝土低25～40%的结构轻骨料混凝土，而强度与普通混凝土相等。轻骨料混凝土最大优点在于它的经济性，由于其容重轻，可减轻桥跨结构的恒载，节约钢材，减少桥墩台基础的荷载，且便于吊装。我们经过调查，选用价廉的粉煤灰陶粒、陶砂及珍珠岩粉轻骨料。xx电厂的漂珠虽性能不错，但价格昂贵，故不予采用。通过对比试验，我们最终选择了国家建材总局定点生产的天津硅酸盐制品厂生产的粉煤灰陶粒和粉煤灰陶砂。一、轻骨料性能试验轻骨料必须符合GB2838-81《粉煤灰陶粒和陶砂》标准。㈠粉煤灰陶粒性能试验由于有两批天津产的陶粒，为区别起见，第一批称“陶粒A”，第二批称“陶粒B”。1.陶粒的颗粒级配用筛分法测定轻骨料的颗粒组配，作为评定陶粒的质量和供配合比之用。筛分结果如下表1。表1筛孔尺寸(mmm)陶粒A累积筛余（%）陶粒B累积筛余（%）GB-28388-81规定累积积筛余（%）20002Dmax=00150.48.12Dmax≯1101067.789.4599.999.72Dmax≮990陶粒A、陶粒B颗粒级配均符合规定。2.松散容重rs测定轻骨料在自然堆积状态下单位体积的重量，作为评定轻骨料质量，计算空隙率和配合比设计之用。陶粒A的松散容重rs＝703.0kg/m3。陶粒B的松散容量rs＝693.0kg/m3。3.筒压强度Rt用承压筒法测定陶粒的平均相对强度指标，作为许定陶粒的质量之用。陶粒A的筒压强度Rt＝7.2MPa陶粒B的筒压强度Rt＝6.4MPa4.陶粒1小时不率Wc测定干燥状态下陶粒的一小时吸水率，作为评定陶粒质量和确定混凝土拌合物附加水量之用。陶粒A1小时吸水率Wc＝12.0%。陶粒B1小时吸水率Wc＝12.9%。㈡陶砂的性能试验用筛分法所测天津产陶砂的筛分结果如表2。表2筛孔尺寸(mmm)累积筛余（%）GB-28388-81规定累积积筛余（%）101.80525.2≯102.557.91.264.30.667.225～650.371.90.1578.9≮75<0.15-从表2中可看出，5mm筛上累计筛余偏大，但因是与普通砂混合使用，故并不致于会影响混凝土质量。从上表2可计算出陶砂的细度模数为Mx＝2.81，属于中砂。2.陶砂的松散容重rs测定陶砂在自然堆积状态下单位体积的重量。rs＝855kg/m33.陶砂的颗粒容重r0以水置换煤油法测定陶砂单位体积的绝干重量。所测陶砂的颗粒容重r0＝1.79g/cm34.陶砂的吸水率q'测定绝干状态下的陶砂的吸水率。q'＝10.3%㈢珍珠岩物理笥能试验1.松散容生rs珍珠岩的松散容重为：rs＝110kg/m3最后，将陶粒、陶粒的性能试验结果列于下表3。表3性能品种松散容重rs((kg/ccm3)颗粒容重r0((g/cmm3)1小时吸水率(%%)简压强度Rt((MPa)细度模数Mtt陶粒A703-12．07．2-陶粒B693-12．96．4-陶粒C8551．7910．3-2．81二、超轻混凝土物理力学性能试验㈠原材料1.水泥本专题试验采用525#邯郸矿渣硅酸盐水泥。水泥试验结果见表4。表4名称令期（天）抗折强度（MPPa）抗压强度（MPPa）525邯郸矿渣渣硅酸盐水水泥77.1737.91安全性符合标准。2.轻骨料（陶粒、陶砂）天津市硅酸盐制品厂生产粉煤灰轻骨料。3.普通砂：本地购细砂（产地不详）模数Mx＝2.48，中砂4.珍珠岩，本地购。㈡超轻混凝土配合比设计采用松散体积法进行配合比计算，它以干容重为基础，即假定每立方米混凝土配合比的干重量为其各组成材料干重量的总和，以此作为依据，通过试验调整求出配合比。1.松散体积法，设计配合比步骤如下：①根据原材料的性能和轻骨料混凝土设计强度容重和易性的要求，参照有有参数⑶，选择水泥标号，水泥用量，净水量，砂率。②根据粗骨料的粒型和细骨料的类型，选用粗、细骨料总体积V0+s。③根据选用的粗、细骨料总体积的砂率，求每立方米轻混凝土细骨料的用量（Vs，S）。Vs＝Vo+s·Sp(m3)S＝Vs·Vs细(kg)式中：Vs细骨料体积(m3)Vo+s粗、细骨料总体积(m3)Sp砂率(%)S总用砂量(kg)Rs细细骨料的松散容重(kg/m3)④求每立方米混凝土粗骨料的用量Vo＝Vo+s－Vs(m3)Q＝Vo·Rs粗(kg)式中：Vo粗骨料总体积Vo+s粗细骨料总体积Rs粗粗骨料松散容重(kg/m3)Q粗骨料的用量(kg)⑤根据施工要求的和易性选择用量，根据粗细骨料1小时的吸水率计算附加水。则总用水量为Wz＝W＋Q·q＋S'·q'式中：W净用水量(kg)q陶粒1小时吸水(%)s'陶砂用量(kg)q'陶砂1小时吸水率(%)⑥估算混凝土干容重r干r干＝1.15C＋Q＋S式中：C水泥用量(kg)Q粗轻骨料用量(kg)S细骨料用量（扬轻细骨料与普通砂用量）(kg)⑦拌合物试验和调整（与普通混凝相同）2.我们把轻骨料（陶砂、珍珠岩）和普通砂混合使用，应用三水平四因素进行正交设计，选择最佳配合比。⑴轻骨料为陶粒和珍珠岩的配合比正交设计如表5。表5珍珠岩轻混凝土正交设计编号cz-1cz-2cz-3cz-4cz-5cz-6cz-7cz-8cz-9W/C0.420.420.420.440.440.440.460.460.46Vsq/Vs0.700.600.500.700.600.500.700.600.50Vs/V0+s0.320.340.360.340.360.320.340.360.34Q/C1.461.561.661.661.461.561.561.661.46R28(MPaa)27.325.735.127.529.128.730.628.928.5工作度（S）128107638510湿容重(kg//m)180017501810170017501750172017501760干容重(kg//m)154015101580145015001490145014901530含水率(%)17.015.614.317.617.017.018.317.614.9表中符号为W/C净用水量与水泥重量比Vsq/Vs轻细骨料（珍珠岩）与细骨料（珍珠岩＋普通砂）体积比Vs/Vo+s细骨料与骨料体积比Q/C陶粒与水泥重量比R28龄期为28天的抗压强度（15×15×15cm3）通过分折，当W/C＝0.42，Vsq/Vs＝0.50，Vs/Vo+s＝0.36Q/C＝1.66时，强度高，达到要求，容量低于1600kg/m3，即上表编号CZ-3其配合比（重量比）：C:Q:Sb:Sq:W＝1:1.66:0.89:0.068:0.71水泥用量C＝452.4(kg/m3)式中：Q陶粒重(kg)Sb普通砂量(kg)Sq珍珠岩重(kg)W总用水量(kg)⑵轻骨料为陶粒和陶砂时的正交配合比设计。用上述方法，通过正交试验，选择配合比为：C:Q:Sb:Sq:W＝1:1.58:0.327:0.771:0.743，水泥用量＝445.7kg/m3，编号为QT-5，其强度高R5＝29.4MPa，干容重r干＝1500kg/m3，符合要求，只是工作性差。⑶为了提高工作性，重新进行了两种配梧比设计，一种配合比设计为：C:Q:Sb:Sq（陶砂）：W＝1:1.346:1.218:0.180:0.659。每方用水泥量C＝450kg/m3，编号为：ST-1。另一种配合比为：C:Q:Sb:Sq（陶砂）：W＝1:1.467:0.783:0.378:0.646，每方水泥用量C＝440kg/m3，编号为YT-1。上述四种配合比，编号为CZ-3，QT-5，ST-1，YT-1的力学性能试验见下节表6。㈢超轻混凝土基本力学性能试验及其结果分折根据“公路水泥混凝土路面设计规范”（1983年版）所述：路面混凝土主要以混凝土抗折强度为设计标准的。……为保证路面混凝土的耐久性、耐磨性、抗冻性等要求，抗压强度不应低于30MPa。路面抗折强度不得低于表12-3中规定值不同交通量混凝土路面技术参考指标表12-3交通量等级使用年限抗折强度(MPPa)抗折弹模×100MPa繁重30年54.1中等30年4.53.9轻易30年4.53.9*抗折弹模用于计算路面混凝土厚度所以超轻路面垫层混凝土性能指标中：搞压强度（不小于30MPa），抗折强度（4.5-5MPa）是最主要的指标，若这两项达到要求，则耐久性、耐磨性、抗冻性均合路面要求。1.几种配合比下的超轻混凝土物理力学性能结果如下表6。关于表6的说明：①测定定抗压强度度时，CZZ-3采用用10×110×100cm试件件，其余为为15×115×5ccm3试件。②CZZ-3，QT-55采用陶粒粒B，YT-11采用陶粒粒A，ST-11采用陶粒粒A与陶粒B混合。③配合合比中的水水指净用水水量比值。④除QQT-5令令期超过228天外，其其余皆为228天。2.试试验结果分分折①抗压压强度如果把把15×115×155cm试件件强度换算算成20××20×220cm33试件强度度，乘以00.95即即可⑷。则QTT-5,ffcc＝31.88×0.995＝30.22MPa。SST-1,,fcc＝＝42.77×0.995＝40.66MPa与轻混混凝土抗压压强度有关关的因素为为：A.容容重超轻混混凝土越致致密，容重重越大，它它的哟度就就越高。在在密实的轻轻骨料中，骨骨料占近770%的体体积，因而而，混凝土土的容重主主要取决于于骨料的颗颗粒容重。通通常，把混混凝土的容容重提高110～20%，就就可以使强强度提高55-10MMPa⑵。B.精精骨料的粒粒形，大小小及强度结构轻轻骨料混凝凝土用的轻轻、粗骨料料，基在粒粒径不宜大大于20mmm⑷粒径越大大，轻混凝凝土强度就就会越低。C.水水泥用量随着水水泥用量的的增加，轻轻骨料混凝凝土强度增增加，但水水泥用量过过高，是很很不经济的的，也不符符合规定，尤尤其是因为为增加水泥泥用量不能能或几乎不不能提过轻轻混凝土的的最终强度度⑵，在砂浆浆强度与粗粗骨料强度度达到平衡衡以前，提提高水泥用用量对于强强度是有利利的。D.水水（总水量量）灰比每种轻轻混凝土都都有一个最最佳用水量量，达不到到或超过这这个用水量量，对混凝凝土性能都都有影响。用用水量不足足，水泥很很快就被骨骨料吸收，则则不能保证证水泥充分分水化，或或浇灌过程程中不能保保证良好的的成型，用用水量过多多，会发生生离折。②抗拉拉强度用劈拉拉法测定轻轻骨料混凝凝土的抗拉拉强度，劈劈位法是目目前较简单单通用的一一种方法。JGJJ51-778采用15××15×115cm33垫条，不不加垫层的的试验方法法，而GBBJ82--85普通通混凝土标标准试验方方法有Φ75mmm的圆弧垫垫条，并加加垫层。以以上两种方方法抗拉强强度比值为为。也就是是说，圆弧弧垫条劈拉拉强度比方方形垫条高高约50%%⑷。本试验验，采用Φ75mmm的圆弧垫垫条测得抗抗拉强度为为QT--5:ftts＝2.8112MPaaST--1:ftts＝3.088MPa当换算算成JGJJ51-778时，除除以1.550即可，结结果见表66。钢筋混混凝土的一一些结构性性能，如抗抗剪强度，粘粘结强度及及抗裂性都都取决于混混凝土的抗抗拉强度，但但其抗拉强强度也可用用抗压强的的关系来计计算，表达达式⑴为：式中：：fts劈拉拉强度MPPaffcc立方方体抗压强强度MPaa在大多多数情况下下，抗拉强强度的实际际值如下范范围内⑴：立方体体抗压强度度MPa劈劈拉强度MMPa1100.99～1.32201.44～2.03301.88～2.74402.22～3.3混凝土土在一定的的抗压强度度下，其劈劈拉强度主主要取决于于所使用的的轻骨料品品种和养护护方法。养护方方法对抗拉拉强度的影影响，对轻轻骨料混凝凝土一般比比普通混凝凝土大些。如如果混凝土土在气子状状态下养护护，由于内内部和外部部有不同的的收缩，靠靠近表面产产生附加拉拉应力，当当产生的最最大拉应力力达到混凝凝土的局部部抗拉强度度时，则引引起开裂。美国混混凝土协会会(A.C..I)认为为：在大气气中养护的的轻混凝土土的抗拉强强度相同抗抗压强度的的普通混凝凝土的抗拉拉强度的770-1000%⑵。对于在在湿空气中中养护轻混混凝土，劈劈裂试验所所得到的数数值比较大大，干燥养养护轻混凝凝土则劈拉拉强度会低低，故轻骨骨料混凝土土一定要注注意养护。③抗折折强度fffCZ--3采用10××10×330cm33试件，单单加荷法测测定抗折极极限强度。其余配配比采用110×100×40ccm3试件，双双加荷法测测定轻混凝凝土抗折极极限强度。用双加加荷法测定定的轻骨料料混凝土抗抗折强度与与同等普通通混凝土相相近。④弹性性模量轻混凝凝土的弹性性模量取决决于容重及及其抗压强强度，抗压压强度高，容容重大的轻轻骨料混凝凝土，其静静力弹性模模最大。一一般说来，在在抗压强度度相同的条条件下，轻轻混凝土的的弹性模量量为普通混混凝土的弹弹性模量的的50%～70%，粉粉煤灰陶粒粒混凝土的的弹性模量量一般在11.0～2.2××104MMPa⑵。这是由由于轻骨料料本身为多多孔结构，其其自身弹性性模量低于于碎石，故故轻骨料混混凝土弹性性模量较同同标号普通通碎石混凝凝土低一些些。我国曾曾进行大量量的轻骨料料混凝土弹弹性模量值值的测定，得得到表达式式：Ec==6.1442Υ干式中：：Ec弹性模模量(kg/ccm2)ΥΥ干混凝土土干容量((kg/ccm3)ff20200×20××20cmm抗压强度度kg/ccm2经过多多年使用，切切实可行。由上式式计算的弹弹性模量((ST-11):Ecc＝6.1442×15580×442.7××0.955＝1.966×1055kg/ccm2＝1.966×1044MPa与实测测Ec＝1.9××102MMPa相差差不远。⑤抗剪剪切强度抗剪强强度fv是一个个新增订的的技术指标标。目前尚尚无统一试试验方法。我我们采用下下图1.双剪方方法测定ffv。轻骨料料混凝土的的抗强度比比普通混凝凝土的抗剪剪强度略低低，这主要要是因为轻轻骨强度低低。轻骨料料混凝土的的断裂面穿穿过混凝土土的骨料，而而普通混凝凝土的断裂裂而则是沿沿着混凝土土中骨料界界面的。如同轻轻混凝土的的其它力学学性能一样样，抗剪强强度的大小小取决于抗抗压强度的的大小。如如果提高轻轻混凝土的的抗压强度度，增加普普的用量，就就可大大提提高抗剪强强度。⑥轻混混凝土的收收缩测定轻轻骨料混凝凝土在恒湿湿条件下（温温度为200±3℃，相对湿湿度为600±5%）不不同令期的的收缩值。所所测结果如如下表7。所没超超轻混凝土土不同令期期收缩值((mm/mm)表7由上表表看出，33天收缩值值为负值，即即试件先行行膨胀，这这是由于水水分不能自自由蒸发和和骨料部分分饱水，水水分从骨料料向水泥石石迁移的结结果。影响收收缩的主要要参数有：：A.轻轻混凝土中中的水的用用量有各种种比例不变变的情况下下，用水量量的大小对对轻混凝土土的收缩影影响比普通通混凝土小小，因为多多孔轻骨料料会吸收一一部分用水水量，净水水灰比有所所降低。B.水水泥轻骨料料的收缩和和普通混凝凝土一样，主主要取决于于水泥浆的的收缩，因因此，主要要与混凝土土中的水泥泥浆含量有有关。对大多多数混凝土土来说，水水泥的初始始强度高或或水泥用量量大容易增增加收缩量量。C.骨骨料毛细管管吸缩不仅仅由于水泥泥石，还有有“惰性”材料、多多孔骨料引引起的，这这是由于多多孔骨料的的湿度变形形比密实的的普通骨料料大，多孔孔骨料的弹弹性模量也也较低。此此外，在轻轻混凝土中中，毛细管管和空隙总总体积也比比普通混凝凝土大得多多。D.制制作、养护护如果混混凝土振捣捣的密实，抗抗收缩应力力的强度提提高，采用用加热养护护的办法同同样可大幅幅度地降低低收缩，平平均可降低低10～20%，美美国混凝土土协会的规规定甚至可可降低100～40%⑵。还应注注意，应采采取措施不不要使混凝凝土干燥的的太快，（如如过曝晒，风风吹等）。⑦抗渗渗性由于轻轻混凝土的的自身多孔孔结构，轻轻混凝土的的耐久性能能比较好。抗抗渗标叼一一般都大于于S11，均均比普通混混凝土高。三、施施工工艺轻骨料料混凝土在在xx大桥公公路桥面板板上的应用用积累了一一定的施工工经验。㈠轻骨骨料的堆放放和运输应应符合以下下要求⑷1.轻轻骨料应按按不同品种种分批运输输和堆放，避避免混杂。2.轻轻骨料运输输和堆放尽尽量保持颗颗粒混合均均匀，减少少离板，防防止树叶、泥泥土和其它它有害物质质混入。3.轻轻砂在堆放放和动输中中，宜采用用防雨措施施。㈡搅拌拌机的选择择超轻混混凝土宜采采用强制式式搅拌机搅搅拌。㈢拌制制轻骨为混混凝土的投投料顺序当粗骨骨料不采取取予湿处理理时，让骨骨料在搅拌拌机中吸水水，采用二二次投料技技术，即按按下列顺序序进行投料料的拌制：：注意搅搅拌一定要要均匀，否否则会造成成强度不均均匀，影响响混凝土的的质量。总总拌合时间间≯5minn。㈣工作作度过小，不不易成型，工工作度太大大陶粒上浮浮要加压成成型；所以以工作度宜宜选10～15秒为宜宜。㈤拌合合物的运输输1.为为防止拌合合物离折，运运输距离尽尽量缩短，或或停放或运运输过程中中，若产生生拌合物稠稠度损失或或离折较重重者，浇筑筑前宜采用用人工二次次拌合。2.拌拌合物从搅搅拌机卸料料起到浇筑筑入模止的的延续时间间≯4