高強(qiáng)輕骨料混凝土配合比設(shè)計(jì)方法及試驗(yàn)研究

牛建剛，邊 鈺，劉威亨，李京軍

(內(nèi)蒙古科技大學(xué)土木工程學(xué)院，包頭 014010)

0 引 言

高強(qiáng)輕骨料混凝土是一種表觀密度在1 950 kg/m3以下，強(qiáng)度等級(jí)達(dá)LC40級(jí)以上的輕質(zhì)混凝土材料，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。此外，高強(qiáng)輕骨料混凝土在橋梁工程、海洋平臺(tái)等領(lǐng)域的應(yīng)用都已獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。挪威、荷蘭等國(guó)采用高強(qiáng)輕骨料混凝土設(shè)計(jì)修建的建筑，其造價(jià)為采用等強(qiáng)度普通混凝土設(shè)計(jì)的85%左右[1-2]。目前，高強(qiáng)輕骨料混凝土的研制依賴(lài)于骨料特性[3]，高性能骨料的應(yīng)用雖然能促進(jìn)混凝土強(qiáng)度的提高，但施工成本也大幅增加。高強(qiáng)輕骨料混凝土對(duì)表觀密度的要求也限制了強(qiáng)度的大幅提升，國(guó)內(nèi)外在對(duì)其進(jìn)行研究時(shí)，強(qiáng)度范圍也大致在45～60 MPa之間。

本試驗(yàn)先在水泥基體中摻入高活性礦物摻合料以提高材料組分的勻質(zhì)性和活性，采用最小需水量法獲取多元復(fù)合膠凝材料的最佳比例。其次，利用緊密堆積法獲取不同級(jí)配粗細(xì)骨料間的最緊密堆積狀態(tài)，以改善材料的致密性和工作性能。最后，分別采用最緊密堆積理論和漿體膜厚理論對(duì)混凝土開(kāi)展高強(qiáng)與輕質(zhì)的協(xié)同配合比設(shè)計(jì)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果去驗(yàn)證兩種配合比設(shè)計(jì)方法的可行性，以期為高強(qiáng)輕骨料混凝土的配制與研究提供理論基礎(chǔ)。

1 原材料、方法及配制研究

1.1 原材料

1.1.1 膠凝材料

水泥：內(nèi)蒙古蒙西水泥股份有限公司生產(chǎn)的P·O 42.5水泥，密度為3.1 g/cm3，性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 水泥性能指標(biāo)Table 1 Performance indexes of cement

粉煤灰：包頭達(dá)旗電廠生產(chǎn)的I級(jí)粉煤灰，性能指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 粉煤灰性能指標(biāo)Table 2 Performance indexes of fly ash

硅灰：西安霖源微硅粉有限公司生產(chǎn)的硅灰，性能指標(biāo)見(jiàn)表3。

表3 硅灰性能指標(biāo)Table 3 Performance indexes of silica fume

1.1.2 骨料

細(xì)骨料：包頭本地河砂，為級(jí)配良好的Ⅱ區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)2.7，細(xì)骨料其余性能指標(biāo)見(jiàn)表4。

粗骨料：湖北匯騰輕集料環(huán)保產(chǎn)品有限公司生產(chǎn)的粒徑為3～5 mm的800級(jí)碎石型頁(yè)巖陶粒；廣東清大同科環(huán)保有限公司生產(chǎn)的粒徑為5～15 mm的1 200級(jí)圓球型粉煤灰陶粒，兩類(lèi)粗骨料性能指標(biāo)見(jiàn)表4。

表4 骨料性能指標(biāo)Table 4 Performance indexes of coarse aggregate

1.1.3 減水劑

減水劑：包頭市鋼鹿建材有限公司生產(chǎn)的萘系B2高效減水劑，減水率為27%。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 多元粉體材料比例測(cè)定

本試驗(yàn)將最小需水量和密實(shí)度作為評(píng)定依據(jù)以確定三元粉體材料的最佳搭配比例。首先，將總質(zhì)量為350 g按不同比例組合的粉煤灰和硅灰倒入凈漿攪拌機(jī)中快速攪拌0.5 min使材料混合均勻，其次將部分水和7 g減水劑(粉體材料質(zhì)量的2%)混合后倒入凈漿攪拌機(jī)中，先慢速攪拌1 min，再快速攪拌1 min。停止后將扇葉上的拌合物刮盡，再快速攪拌3 min。通過(guò)膠頭滴管改變需水量，找到使不同組分拌合物從潮濕固體變?yōu)槠教咕鶆驖{體時(shí)的最小需水量。拌合物狀態(tài)的變化通過(guò)試驗(yàn)者肉眼觀察所確定，雖然具有一定的主觀性，但在實(shí)際操作中，拌合物狀態(tài)發(fā)生改變的時(shí)刻是很好確認(rèn)的，因?yàn)閺某睗窆腆w變?yōu)槠教咕鶆驖{體所需的用水量變化范圍很小。確定二元粉體材料的最佳比例后，再將水泥與二元粉體材料混合，按照上述步驟再次試驗(yàn)，找到三元粉體材料不同組分下的最小需水量。密實(shí)度代表多元粉體材料在膠凝材料體系中的填充程度，反映了膠凝材料的致密程度，密實(shí)度φ按式(1)計(jì)算：

φ=1/[1+(ρcmmw/mb)]

(1)

式中：ρcm為多元粉體材料的表觀密度，kg/m3，按式(2)計(jì)算；mw為膠凝材料的最小需水量，kg；mb為膠凝材料的質(zhì)量，kg。

ρcm=1/(β1/ρm1+β2/ρm2+β3/ρm3)

(2)

式中：β1、β2、β3為不同摻合料占膠凝材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；ρm1、ρm2、ρm3為各摻合料的表觀密度，kg/m3。

1.2.2 骨料組成比例測(cè)定

試驗(yàn)采用緊密堆積理論獲取不同級(jí)配粗細(xì)骨料間的最緊密堆積狀態(tài)，理想狀態(tài)下，河砂完全填入頁(yè)巖陶粒的空隙中，河砂與頁(yè)巖陶?；旌虾笸耆钊敕勖夯姨樟５目障吨?。實(shí)際狀態(tài)下，由于骨料粒徑和形狀的限制，骨料體系不會(huì)達(dá)到理想狀態(tài)下的緊密堆積。因此，本試驗(yàn)將頁(yè)巖陶粒的空隙率作為河砂體積分?jǐn)?shù)理論值的選取依據(jù)，再對(duì)理論值進(jìn)行擴(kuò)展，將不同比例的骨料混合后，以混合骨料的空隙率和堆積密度作為最緊密堆積狀態(tài)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，骨料空隙率根據(jù)式(3)計(jì)算，堆積密度依據(jù)《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ 52—2006[4]進(jìn)行測(cè)定，相關(guān)數(shù)據(jù)列于表4。將河砂與頁(yè)巖陶粒緊密堆積后，填入粉煤灰陶粒的空隙中，按照上述步驟確定粉煤灰陶粒、頁(yè)巖陶粒和河砂的緊密堆積狀態(tài)。

v=(1-ρL/ρa(bǔ))×100%

(3)

式中：v為骨料的堆積空隙率，%；ρL為骨料的堆積密度，kg/m3；ρa(bǔ)為骨料的表觀密度，kg/m3。

1.3 多元粉體材料的配制研究

根據(jù)1.2.1節(jié)所述方法測(cè)定多元粉體材料的最小需水量和密實(shí)度，結(jié)果如圖1所示。

圖1 多元粉體材料的最小需水量和密實(shí)度Fig.1 Minimum water requirement and compactness of multi-component powder materials

由圖1(a)可知，硅灰質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%時(shí)，二元粉體材料的最小需水量最低，密實(shí)度最大，粉體達(dá)到最緊密堆積狀態(tài)。當(dāng)硅灰質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)30%后，粉體的最小需水量隨硅灰質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增加，密實(shí)度隨硅灰質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而減小。所以，當(dāng)硅灰和粉煤灰質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為2∶8時(shí)，二元粉體材料將達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。

保持硅灰與粉煤灰的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為2∶8，將其作為一個(gè)整體與水泥組合形成三元粉體材料。高活性礦物摻合料的摻入可有效改善水泥粉體的粒徑分布，并大幅提高材料的活性，對(duì)混凝土強(qiáng)度的提高和工作性能的改善起到了重要作用。由圖1(b)可知，當(dāng)二元粉體材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%時(shí)，三元粉體材料的最小需水量最低，密實(shí)度最大。所以，當(dāng)硅灰、粉煤灰和水泥的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為0.8∶3.2∶6時(shí)，三元粉體材料將達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。

1.4 骨料的配制研究

根據(jù)1.2.2節(jié)所述方法測(cè)定不同骨料體系下的堆積密度和空隙率，結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同骨料體系下的堆積密度和空隙率Fig.2 Bulk density and voidage under different aggregate systems

根據(jù)圖2(a)可知，當(dāng)河砂體積分?jǐn)?shù)與頁(yè)巖陶粒體積分?jǐn)?shù)比為4.5∶5.5時(shí)，骨料混合體系的空隙率最小，可認(rèn)為達(dá)到最緊密堆積狀態(tài)。保持河砂與頁(yè)巖陶粒的體積分?jǐn)?shù)比為4.5∶5.5，將其作為整體去填充粉煤灰陶粒的空隙，根據(jù)圖2(b)可知，骨料混合體系的堆積密度和空隙率呈相反的發(fā)展趨勢(shì)，骨料體系堆積密度的增大不利于混凝土輕質(zhì)化的設(shè)計(jì)，但空隙率過(guò)高也會(huì)導(dǎo)致粉體材料用量的增加，使混凝土的生產(chǎn)成本增高[5]。因此，綜合考慮設(shè)計(jì)要求和經(jīng)濟(jì)效益，本文認(rèn)定粉煤灰陶粒的體積分?jǐn)?shù)為60%時(shí)達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)，即粉煤灰陶粒、頁(yè)巖陶粒和河砂的體積分?jǐn)?shù)比為6∶2.2∶1.8。

2 高強(qiáng)輕骨料混凝土配合比設(shè)計(jì)方法

2.1 基于最緊密堆積理論的配合比設(shè)計(jì)

在上一節(jié)中，已經(jīng)確定了多元粉體材料和不同骨料體系的最優(yōu)搭配比例，本節(jié)將利用最緊密堆積理論進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)，使骨料與粉體材料達(dá)到最密實(shí)填充狀態(tài)，以形成空隙小，孔結(jié)構(gòu)分布合理的混凝土材料。所以，混凝土中的各相材料存在如下關(guān)系式：

Va×v=Vc+Vw

(4)

Va=ma/ρa(bǔ)

(5)

Vc=mc/ρcm

(6)

Vw=mc×w/ρw

(7)

式中：Va為骨料體系的體積，m3；v為骨料體系的空隙率，%；Vc為多元粉體材料的體積，m3；Vw為水的體積，m3；ma為多元骨料的質(zhì)量，kg；mc為多元粉體材料的質(zhì)量，kg；w為水膠比；ρa(bǔ)為多元骨料基于最佳比例混合后的表觀密度，實(shí)測(cè)值為2 133 kg/m3；ρcm為多元粉體材料基于最佳比例混合后的表觀密度，實(shí)測(cè)值為2 768 kg/m3；ρw為水的密度，本文取1 000 kg/m3。

假定試驗(yàn)水膠比后，結(jié)合式(4)～(7)，即可確定骨料體系和多元粉體材料的質(zhì)量比，如式(8)所示。

ma∶mc=(ρa(bǔ)/v)×(1/ρcm+w)

(8)

參考韓建國(guó)等[6]所述，確定高強(qiáng)輕骨料混凝土的用水量，如下式：

mw=1 000×ρw(1-ma/ρa(bǔ))[w/(w+1/ρcm)]

(9)

式中：mw為混凝土用水量,kg；ma為骨料體系的質(zhì)量,kg。

結(jié)合式(4)～(9)即可求出最緊密堆積理論下混凝土材料所需的多元粉體材料質(zhì)量和骨料體系的質(zhì)量。但在實(shí)際狀態(tài)下，多元粉體材料不僅起到填充骨料空隙的作用，還應(yīng)包裹骨料體系以滿足工作性能的要求。故多元粉體材料的用量Vc還應(yīng)乘大于1的放大系數(shù)n，本文n取1.2。

為滿足高強(qiáng)輕骨料混凝土的設(shè)計(jì)要求，本文選取的混凝土水膠比定為0.22、0.24、0.26和0.28，所對(duì)應(yīng)的骨料體系和多元粉體材料的質(zhì)量比分別為3.17∶1、3.28∶1、3.39∶1、3.50∶1，結(jié)合1.3、1.4節(jié)，即可得出基于最緊密堆積理論的高強(qiáng)輕骨料混凝土配合比，見(jiàn)表5。

表5 基于最緊密堆積理論的配合比設(shè)計(jì)Table 5 Mix proportion design based on the mast compact packing theory

Note： the dosage of superplasticizer is 2% of the mass of cementitious material.

2.2 基于漿體膜厚理論的配合比設(shè)計(jì)

混凝土拌合物可以認(rèn)為是由固相和液相組成的兩相復(fù)合材料，固相由骨料體系構(gòu)成，液相由多元粉體材料經(jīng)水和外加劑拌合而成?；炷林械囊合嗖坏珪?huì)填充骨料間的空隙，還會(huì)包裹骨料顆粒，在其表面形成漿體膜，不同的漿體膜厚會(huì)對(duì)混凝土力學(xué)性能和工作性能造成不同的影響。

在依據(jù)漿體膜厚理論進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)以前，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，提出以下假設(shè)：骨料顆粒形狀近似為圓球體；不同骨料顆粒所包裹的漿體，平均膜厚相同?；跐{體膜厚理論的配合比設(shè)計(jì)流程如下所示：

(1)粉煤灰陶粒質(zhì)量的確定

為獲得粉煤灰陶粒不同粒徑范圍所對(duì)應(yīng)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，先將粉煤灰陶粒進(jìn)行篩分稱(chēng)重。然后參照李京軍[7]所述，確定粉煤灰陶粒的體積，如下式：

(10)

mg=ρg×Vg

(11)

(2)頁(yè)巖陶粒和河砂質(zhì)量的確定

第1.4節(jié)所得不同骨料的最優(yōu)體積分?jǐn)?shù)比是骨料體系達(dá)到最緊密狀態(tài)后的體積分?jǐn)?shù)比，即此狀態(tài)下近似為無(wú)空隙填充，所以根據(jù)最優(yōu)體積分?jǐn)?shù)比確定頁(yè)巖陶粒和河砂質(zhì)量前，應(yīng)將上文的堆積狀態(tài)下的體積Vg轉(zhuǎn)換成緊密狀態(tài)下的體積Vg，com，如下所示：

Vg,com=mg/ρg,com

(12)

ms,i=(Vg,com/ki)×ρsi,com

(13)

式中：Vg,com為粉煤灰陶粒緊密狀態(tài)下的體積,m3；ρg,com為粉煤灰陶粒的緊密密度,kg/m3；ms,i為不同骨料的質(zhì)量,m3；ki為不同骨料對(duì)應(yīng)的最優(yōu)體積分?jǐn)?shù)比；ρsi,com為不同骨料的緊密密度,kg/m3。

(3)多元粉體材料質(zhì)量和用水量的確定

高強(qiáng)輕骨料混凝土配合比設(shè)計(jì)中，將混凝土的設(shè)計(jì)體積取1 m3計(jì)算，故多元粉體和用水質(zhì)量如下所示：

Vc+Vw+Vg,com+∑Vsi,com=1

(14)

Vw=Vc×w

(15)

mc=Vc/ρcm

(16)

式中:Vsi,com為不同骨料緊密狀態(tài)下的體積,m3。

本文選取混凝土的漿體膜厚分別為1.6 mm、1.8 mm、2.0 mm和2.2 mm，水膠比確定為0.24。根據(jù)式(10)～(16)和多元粉體材料的最優(yōu)質(zhì)量分?jǐn)?shù)比，即可確定基于漿體膜厚理論的高強(qiáng)輕骨料混凝土配合比，見(jiàn)表6。

表6 基于漿體膜厚理論的配合比設(shè)計(jì)Table 6 Mix proportion design based on the theory of slurry film thickness

Note： the dosage of superplasticizer is 2% of the mass of cementitious material.

3 高強(qiáng)輕骨料混凝土試驗(yàn)研究

3.1 試件制備與養(yǎng)護(hù)

混凝土制配以前，將稱(chēng)量好的粉煤灰陶粒和頁(yè)巖陶粒進(jìn)行預(yù)濕24 h處理。隨后將河砂與預(yù)濕后的陶粒投入攪拌機(jī)中攪拌，1 min后加入多元粉體材料，繼續(xù)攪拌4 min，使多元粉體材料和骨料干拌均勻，最后將水和減水劑倒入，繼續(xù)攪拌3 min后出料。將呈流動(dòng)性的拌合物裝入100 mm×100 mm×100 mm的標(biāo)準(zhǔn)三聯(lián)模中，在振動(dòng)臺(tái)上振動(dòng)3 min后抹面貼上保鮮膜置于室內(nèi)養(yǎng)護(hù)1 d拆模，拆模后的試件放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)。

3.2 試驗(yàn)方法

高強(qiáng)輕骨料混凝土干表觀密度測(cè)試按照《輕骨料混凝土應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ/T 12—2019)[8]進(jìn)行，混凝土力學(xué)性能按照《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50081—2019)[9]進(jìn)行測(cè)試。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

基于不同配合比設(shè)計(jì)方法的混凝土試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7，混凝土28 d的抗壓強(qiáng)度均在50 MPa以上，干表觀密度也控制在1 950 kg/m3以下，輕骨料混凝土28 d抗壓強(qiáng)度的變化趨勢(shì)和干表觀密度的變化趨勢(shì)相同。隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增長(zhǎng)，A、B兩組混凝土的抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度逐漸增大。

表7 不同齡期混凝土力學(xué)性能Table 7 Mechanical properties of concrete at different ages

圖3 輕骨料混凝土比強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系[11]Fig.3 Relationship between specific strength and compressive strength of lightweight aggregate concrete[11]

隨著水膠比增加，A組試件的抗壓強(qiáng)度先減后增，劈裂抗拉強(qiáng)度逐漸減小。B組試件的3 d抗壓強(qiáng)度均達(dá)40 MPa以上，7 d抗壓強(qiáng)度均達(dá)50 MPa以上，早期強(qiáng)度發(fā)展較好。隨著漿體厚度增加，混凝土性能主要受漿體性能的影響，削弱了粗骨料骨架作用的發(fā)揮，使B組試件的28 d抗壓強(qiáng)度呈減小趨勢(shì)。試件B4抗壓強(qiáng)度大幅衰減是由多元骨料在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)明顯分層所致。與A組試件相比，B組試件的水膠比均為0.24，但其28 d抗壓強(qiáng)度卻有明顯增長(zhǎng)。這是因?yàn)椋涸诖止橇衔窗l(fā)生貫穿破壞以前，骨料與漿體之間的界面為混凝土內(nèi)部的薄弱面，A組試件的骨料體積過(guò)大，使混凝土內(nèi)部引入過(guò)多的薄弱界面，影響其內(nèi)部應(yīng)力分布。根據(jù)測(cè)試的部分混凝土力學(xué)性能而言，基于漿體膜厚理論的配合比設(shè)計(jì)效果更佳。

A組試件的拉壓強(qiáng)度比大部分在1/15左右，B組試件的拉壓強(qiáng)度比大部分小于1/20，可以發(fā)現(xiàn)兩組試件的拉壓強(qiáng)度比均小于普通混凝土的1/10，與超高性能混凝土1/15～1/20的拉壓強(qiáng)度比接近[10]。在今后的研究中，可摻入纖維作為提高高強(qiáng)輕骨料混凝土拉壓強(qiáng)度比的方法。

圖3為文獻(xiàn)[11]匯總的輕骨料混凝土比強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到比強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度間的擬合關(guān)系式：

y=2.385+0.508x

(17)

式中：y為高強(qiáng)輕骨料混凝土的比強(qiáng)度，MPa，x為高強(qiáng)輕骨料混凝土的28 d抗壓強(qiáng)度，MPa。

將試驗(yàn)所得的28 d抗壓強(qiáng)度代入式(17)后發(fā)現(xiàn)，比強(qiáng)度的理論值和實(shí)際值吻合，可認(rèn)為本文所用的兩種配合比均符合混凝土對(duì)高強(qiáng)輕質(zhì)的設(shè)計(jì)要求。

3.4 破壞模式

A組試件在加載過(guò)程中，伴隨著劈裂聲產(chǎn)生豎向裂縫，豎向裂縫自試件中部向上下端部延伸，隨著裂縫的擴(kuò)展及混凝土的剝落，最終的破壞形態(tài)呈四角錐形，如圖4(a)所示。隨著水膠比的減小，試件四角錐形的破壞特征越來(lái)越明顯。A組試件的不同材料體系在混凝土中的分布呈均勻、密實(shí)狀態(tài)，如圖4(b)所示。B組試件在加載過(guò)程中，裂縫出現(xiàn)時(shí)間較晚，裂縫自下部向上端斜向發(fā)展，混凝土破壞時(shí)間短，剝落量少于A組試件，最終的破壞形態(tài)呈梯形，如圖4(c)所示。當(dāng)漿體膜厚增加至2.2 mm時(shí)，由于骨料容重上的差異，使骨料在混凝土中的分布出現(xiàn)明顯的分層，如圖4(d)所示。所以，在選取漿體膜厚時(shí)，還應(yīng)考慮材料容重的差異，避免在拌合時(shí)產(chǎn)生分層而影響混凝土的性能。

圖4 混凝土破壞形態(tài)Fig.4 Failure form of concrete

早期受壓破壞時(shí)，A、B兩組試件的膠凝材料體系水化不充分，裂縫主要沿膠凝材料與骨料的界面開(kāi)展，故混凝土早期抗壓強(qiáng)度取決于膠凝材料體系的強(qiáng)度。隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增加，28 d混凝土的破壞裂縫會(huì)貫穿粗骨料發(fā)展，這是因?yàn)椋焊呋钚缘V物摻合料的火山灰效應(yīng)會(huì)促使C-S-H凝膠的形成，減小界面Ca(OH)2晶體的取向程度，增強(qiáng)界面區(qū)的粘結(jié)效果[12]，并且預(yù)濕輕骨料的持續(xù)返水會(huì)促進(jìn)界面后期的水化反應(yīng)，界面區(qū)得到增強(qiáng)[13]。所以，當(dāng)界面區(qū)不是混凝土內(nèi)部的薄弱區(qū)時(shí)，粗骨料因筒壓強(qiáng)度的限制而成為薄弱相，裂縫會(huì)貫穿粗骨料發(fā)展。

4 結(jié) 論

(1)采用最小需水量法所得的硅灰、粉煤灰和水泥的最優(yōu)質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為0.8∶3.2∶6，采用緊密堆積法所得的粉煤灰陶粒、頁(yè)巖陶粒和河砂的最優(yōu)體積分?jǐn)?shù)比為6∶2.2∶1.8。

(2)隨著水膠比增加，基于最緊密堆積理論制配的混凝土抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度均呈先減后增的趨勢(shì)。隨著漿體膜厚的增加，基于漿體膜厚理論制配的混凝土早期抗壓強(qiáng)度值較高但變化規(guī)律不明顯，28 d的抗壓強(qiáng)度呈減小趨勢(shì)。

(3)基于兩種不同設(shè)計(jì)理論制配的混凝土均符合高強(qiáng)輕質(zhì)的設(shè)計(jì)要求，為不同材料體系的高強(qiáng)輕骨料混凝土研制提供理論支持。其中，基于漿體膜厚理論的配合比設(shè)計(jì)效果更佳，但在選取漿體膜厚時(shí)，還應(yīng)考慮材料容重的差異。