自密實(shí)甘蔗渣纖維混凝土配合比計(jì)算

張曉航 秦亞茹

摘要：自密實(shí)混凝土和纖維混凝土都是新型材料，自密實(shí)混凝土能夠免振搗，減少工地噪音；而纖維混凝土能夠增加混凝土的整體性，減少鋼筋的用量。這兩種混凝土在原理上是沒有沖突的。因此在這里我們將嘗試算出自密實(shí)甘蔗渣纖維混凝土的配合比。

關(guān)鍵詞：自密實(shí)；纖維；混凝土；甘蔗渣

1概述

1.1配合比計(jì)算的一般方法

配合比計(jì)算一般分為九步：a.確定試配強(qiáng)度b.確定水灰比才c.確定單方用水量d.計(jì)算水泥用量e.分別計(jì)算各種膠接材體積f.確定砂率g.計(jì)算砂石用量h.確定初步配合比i.配合比的試配與調(diào)整。此外，因?yàn)榇饲皼]有這方面的經(jīng)驗(yàn)，所以在本文中我們還加入了一些試驗(yàn)方法步驟。比如，如何確定纖維的摻量，以及如何確定減水劑的用量。

1.2方法的評(píng)價(jià)

此方法為一般的配合比計(jì)算方法，比較可靠。此外各個(gè)步驟相互嵌套，聯(lián)系緊密，不會(huì)出現(xiàn)前后不協(xié)調(diào)的情況。對(duì)于不確定的用量還加入了實(shí)驗(yàn)步驟，增加了本方法的嚴(yán)密性。

2配合比的計(jì)算

2.1確定試配強(qiáng)度。假設(shè)設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C40，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差為5.0Mpa，則試配強(qiáng)度為40+1.645*5=48.225Mpa

2.2確定水灰比（根據(jù)纖維混凝土的水灰比范圍0.40-0.53）水泥實(shí)際強(qiáng)度fce=44Mpa，本處采用碎石所以aa=0.46，ab=0.07，所以W/C=aa×fce/（fcu，0+aa×ab×fce）=（0.46×44）/（48.225+0.46× 0.07×44）=0.41，這里取水灰比W/C=0.40

2.3確定單方用水量（一般控制在180kg-220kg）。取W0=180kg（施工中采用減水率大于30%的聚羧酸高效減水劑，在試配時(shí)不考慮其減水效果。）

2.4計(jì)算水泥用量。C0=W0/（W/C）=180/0.4=450kg

2.5分別計(jì)算各種膠接材（粉體）體積（本處采用歐洲規(guī)范160L-240L）按自密實(shí)性和泵送需要較多粉體考慮，選用一級(jí)粉煤灰取代水泥20%，超量系數(shù)1.4；＄95磨細(xì)礦渣粉取代水泥30%，超量系數(shù)1.3，則膠結(jié)材量為：水泥225kg，一級(jí)粉煤灰126kg，＄95礦渣粉175.5kg。

三者絕對(duì)體積分別為：水泥225/3.12=72L，粉煤灰126/2.2=57L礦渣粉175.5/2.8=63L

綜合粉體體積為 72+57+63=192L>160L

膠結(jié)材漿體體積為192+180=372L>330L

符合規(guī)范

2.6確定砂率（根據(jù)自密實(shí)粗骨料的范圍應(yīng)在280L-350L）

取砂率Sp=50%

2.7計(jì)算砂石用量（空氣含量按1.5%計(jì)算）

令人滿意的砂應(yīng)在4.75mm的篩子上幾乎沒有篩余物且級(jí)配連續(xù)，石子應(yīng)是10mm或是20mm的單級(jí)配顆粒。

V（s0+g0）=（1000-192-180-1.5%*1000）L=613L

因?yàn)棣裺0=2.65kg/L；ρg0=2.70kg/L；又因?yàn)樯昂褪?:1混合所以ρ（s0+g0）=2.67kg/L

所以M（s0）=613*2.67*0.5=818kg

M（g0）=613*2.67*0.5=818kg

2.8初步配合比為：水泥:粉煤灰:磨細(xì)礦渣粉:水:砂:石=225:126:175.5:180: 818:818

2.9配合比的試配、調(diào)整與確定：

（1）試拌材料用量為：水泥:粉煤灰:磨細(xì)礦渣粉:水:砂:石=225:126:175.5:180:818:818

（2）確定纖維摻入量。分別取纖維摻入率（體積）P=1.0%，P=1.1%，P=1.2%.....p=1.5%（體積摻入率應(yīng)保持在1%-7%）M（t0）=V（t0）*ρ（ρ的取值根據(jù)所制得的甘蔗渣纖維的性能）按以上纖維摻入率分別拌制15L并加入適量聚羧酸高效減水劑（許多產(chǎn)品易出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象，使用前需搖動(dòng)使其均勻），當(dāng)加入量為（）時(shí)，符合自密實(shí)麥秸稈纖維混凝土的要求。

（3）拌和后，坍落度為10mm則不需改變。若不符合要求，在保證水灰比不變的情況下，適當(dāng)加水和水泥。

（4）觀察拌和物施工性能：棍度，保水性，含砂。拌和物在拌和過程中比普通砼困難，較難攪拌。

（5）分別測出試塊的強(qiáng)度，若28天抗壓符合試配強(qiáng)度要求，則確定該配合比為基準(zhǔn)配合比。

（6）分別作出強(qiáng)度，塌落度關(guān)于纖維摻入率的曲線圖像，找出符合自密實(shí)混凝土特性且符合試配強(qiáng)度的摻入率P，即為所求纖維摻入率。

注：取甘蔗渣纖維的抗拉強(qiáng)度為170-290Mpa，彈性模量為15-29Gpa，纖維直徑為0.2-0.4mm，纖維長度為50-300mm，吸水率為5-70%（此性能為未經(jīng)打漿處理的甘蔗渣的性能。）

2.10實(shí)驗(yàn)中纖維的處理

（1）應(yīng)采用化學(xué)打漿法，有效地去除半纖維素和木質(zhì)素，從而使細(xì)胞硬度變小，增加纖維的抗彎強(qiáng)度，且養(yǎng)護(hù)方法應(yīng)采用室溫養(yǎng)護(hù)

（2）為解決纖維的吸水性問題，在做實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將纖維放在水中足夠長時(shí)間使之吸水飽和。之后為保證水灰比，在加水時(shí)應(yīng)減去纖維的吸水量（根據(jù)所使用的甘蔗渣纖維的吸水率以及摻入量來決定。）由于甘蔗渣的吸水率較小，可以不考慮其對(duì)凝結(jié)時(shí)間的影響。

（3）在配置混凝土?xí)r，應(yīng)預(yù)先將水泥，水，外摻料攪拌成漿體，然后加入細(xì)集料和粗集料，再進(jìn)行攪拌。最后加入纖維，以防纖維過度受損害。

2.11應(yīng)采取多組實(shí)驗(yàn)

（1）探究摻入率對(duì)抗拉強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度的影響保持其他用量不變，只改變纖維體積摻入量，分別試制摻入率為1%，2%，3%，4%，5%，6%，7%的試塊并研究性能，做出曲線圖探究最合適的摻入率。

（2）探究聚羧酸高效減水劑的用量對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響保持其他用量不變，只改變聚羧酸高效減水劑的用量，并控制養(yǎng)護(hù)環(huán)境等外部條件制作五組試塊并研究性能，做出曲線圖探究最合適的聚羧酸高效減水劑的用量。

3自密實(shí)混凝土的特別要求

為了使混凝土能夠免去振搗，自密實(shí)，對(duì)混凝土的保水性以及水灰比要求比較高，為了保證混凝土的自密實(shí)性和泵送性需要較多粉體，因此需要加入一定量的膠合劑，并取代一部分的水泥。對(duì)粗骨料和細(xì)骨料沒有什么特殊要求。對(duì)于膠合劑的選用也應(yīng)當(dāng)注意，最好選用較細(xì)的膠合劑，比如一級(jí)粉煤灰，＄95礦渣粉。

4纖維混凝土的特別要求

纖維混凝土對(duì)纖維的摻入量有較高要求，一般應(yīng)該控制在一定的范圍內(nèi)，并且對(duì)于纖維的各種性能比如抗拉強(qiáng)度，彈性模量，纖維長度，應(yīng)該做嚴(yán)格的要求。否則纖維不但起不到任何作用還有可能因?yàn)橹参锉旧淼奶匦杂绊懟炷恋恼w性能。此外考慮到纖維的吸水性能，應(yīng)該加入一定量的減水劑，或者在配置時(shí)，應(yīng)該考慮到纖維的吸水量，確保混凝土的含水量和水灰比。

參考文獻(xiàn)

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[3] 王春陽,裴銳.土木工程材料[M].北京大學(xué)出版社,2009,8.

作者簡介：張曉航，女，河南南陽人，鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院2011級(jí)本科生，土木工程專業(yè)；秦亞茹，女，河南永城人，鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院2011級(jí)本科生，土木工程專業(yè)。