人造輕集料混凝土配合比設(shè)計(jì)探討

甘 立 吳瑞卿 甘 偉 王 慶 何 娟

（1 廣州建筑產(chǎn)業(yè)開發(fā)有限公司；2 廣州建筑股份有限公司)

(3 廣州大學(xué)；4 廣州市建筑集團(tuán)有限公司)

0 引言

隨著我國(guó)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化，裝配式、綠色建筑迅速發(fā)展，采用固廢為資源的建筑用人造輕集料陶粒，取代天然資源砂、石，成為當(dāng)今研發(fā)的熱點(diǎn)。鑒于陶粒品種繁多、陶?；炷恋膽?yīng)用廣泛，陶?；炷梁推胀ɑ炷恋呐浜媳仍O(shè)計(jì)，控制指標(biāo)有所不同。很有必要對(duì)于不同密度、不同強(qiáng)度、流動(dòng)性等指標(biāo)要求的陶粒混凝土的配合比設(shè)計(jì)，提出科學(xué)合理、可靠簡(jiǎn)便的方法。

1 人造輕集料陶粒混凝土配合比設(shè)計(jì)思路和方法

人造輕集料是指采用無機(jī)材料（工業(yè)固廢、建筑廢物等）經(jīng)加工制粒、高溫焙燒而制成的輕粗、細(xì)集料（陶粒、陶砂）（下稱輕集料或陶粒）。輕集料混凝土是指密度在1900kg/m3以下的混凝土（又稱陶?；炷粒?。

陶?；炷僚c普通混凝土的配合比設(shè)計(jì)，不同的是增加了密度指標(biāo)要求。普通混凝土密度在1300～1400kg/m3，而陶?；炷撩芏群w范圍在400～1900 kg/m3。很明顯，采用普通混凝土配合比設(shè)計(jì)的概念和方法，難于滿足陶?；炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)要求。

本文針對(duì)陶?；炷恋男阅芤蠛吞攸c(diǎn)，提出以下配合比設(shè)計(jì)思路和方法。在確定配合比構(gòu)思時(shí),著眼四個(gè)基本要素：

⑴陶粒混凝土分類。將密度400～1900kg/m3范圍陶?；炷粒从猛?、密度等級(jí)不同，分為低密度（＜D800）絕熱用、中密度（D800～D1500）填充、結(jié)構(gòu)用、高密度（D1600～D1900）結(jié)構(gòu)用，三類陶?；炷?；

⑵基料的選用和確定。按三類混凝土選用不同基料，低密度混凝土基料為漿料；中密度混凝土基料為砂漿；高密度混凝土基料為混凝土；

⑶陶粒的選用和確定。按三類混凝土密度、強(qiáng)度要求不同，分別選用超輕陶粒，粗輕普通陶粒、高強(qiáng)陶粒；

⑷陶粒和基料比例的確定。按三類混凝土密度、強(qiáng)度性能要求不同，分別確定陶粒和基料的體積比或質(zhì)量比。

陶?；炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)具體方法如下：按設(shè)計(jì)要求和已有資料確定混凝土類別-確定陶粒品種和性能、基料品種和性能-確定陶粒與基料比例（體積比或質(zhì)量比）-確定初步配合比-按實(shí)際材料（陶粒、砂、石的含水率等）調(diào)整材料用量，通過試驗(yàn)漸進(jìn)的方法，確定試驗(yàn)室配合比-進(jìn)一步按工程實(shí)際條件、要求，對(duì)試驗(yàn)室配合比進(jìn)行施工適應(yīng)性調(diào)整后，確定施工配合比。

2 陶?；炷练诸惻c配合比設(shè)計(jì)

由于陶?；炷梁w的強(qiáng)度（0.3～60MPa）、密度（400～1900kg/m3）范圍跨度大，用途廣泛（保溫隔熱、輕質(zhì)填充、輕質(zhì)墻體、結(jié)構(gòu)構(gòu)件）、品種繁多（普通品、特制品）。要對(duì)其進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，對(duì)陶?；炷吝M(jìn)行清析、合理的歸納、分類，是十分必要和重要的。為了便于分析,本文從用途和密度角度，將陶?；炷吝M(jìn)行了歸納、分類。

⑴陶?；炷涟从猛静煌?，分為絕熱用、填充結(jié)構(gòu)用和結(jié)構(gòu)用陶?；炷寥?。常用的陶?；炷练诸悾姳?。

⑵陶?；炷涟疵芏群徒M成材料不同，分為低密度、中密度和高密度陶?；炷寥?，并將組成材料分為兩部分，輕集料（陶粒）和基料(漿料、砂漿和混凝土)。常用的陶粒混凝土分類，見表2。

⑶通過上述按使用目的和性能要求分類，配合比設(shè)計(jì)，第一步，就可以明確的確定陶?；炷恋幕虾吞樟Ｆ贩N。進(jìn)一步，按類別將混凝土分成低密度、中密度、和高密度三類。分三階段，按不同的集料（陶粒）和基料配合，分別進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，確定組成材料。

通過分類、分段，使陶?；炷恋呐浜媳仍O(shè)計(jì)，針對(duì)性更強(qiáng)，更為簡(jiǎn)單、明了，合理可行。

表1 陶?；炷涟从猛痉诸?/p>

表2 陶粒混凝土按密度、強(qiáng)度、組成材料分類

3 基料與配合比設(shè)計(jì)

本文提出的配合比設(shè)計(jì)思路是，陶?；炷潦怯奢p集料和基料組成。進(jìn)一步將陶粒混凝土按密度分成低密度、中密度、和高密度混凝土，劃分成三段，分別按照陶粒和不同品種的基料進(jìn)行配合，確定其配合比組成材料。

相應(yīng)低密度、中密度和高密度三類混凝土, 基料分別為：漿料、砂漿和混凝土。很明確，基料是控制混凝土性能的重要因素之一。不同密度類別的混凝土，配制的基料將是不同的?；铣袚?dān)了混凝土膠結(jié)成整體、混凝土強(qiáng)度、坍落度以及密度和其它性能的貢獻(xiàn)。（調(diào)整水泥用量、外加劑、用水量）三種資料的性能，強(qiáng)度主要取決于水泥品種和用量，外加劑用水量。

三種基料的主要性能，強(qiáng)度、流動(dòng)性，取決于水泥品種和用量，外加劑、用水量等）?；吓浜媳龋ńM成材料），可按常規(guī)方法確定。

4 陶粒與配合比設(shè)計(jì)

陶粒混凝土是由輕集料和基料組成。很明確，陶粒是控制混凝土主要性能密度、強(qiáng)度的另一重要因素。陶粒承擔(dān)了混凝土骨架、降低（或調(diào)整）密度、提供強(qiáng)度以及滿足坍落度和其它性能的功能。因此，不同類別密度、強(qiáng)度要求的混凝土，對(duì)陶粒密度、強(qiáng)度有不同要求。配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選用與性能要求相適應(yīng)的陶粒，可按表3和下述資料選用。常用陶粒(陶砂) 粒徑、密度、筒壓強(qiáng)度、強(qiáng)度標(biāo)號(hào)范圍，如表3。

表3 常用陶粒(陶砂)技術(shù)指標(biāo)

通常，配制陶粒混凝土用的陶粒質(zhì)量和檢測(cè)方法，應(yīng)符合《輕集料及其試驗(yàn)方法》GB/T 17431 1.2 標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。陶粒(陶砂)是公稱粒級(jí)0～40mm；密度（堆積密度）300～1200kg/m3；筒壓強(qiáng)度0.2～12MPa 的陶瓷質(zhì)球形顆粒狀的潔凈產(chǎn)品，其中公稱粒級(jí)0～5mm；堆積密度600～1200kg/m3為陶砂。有發(fā)泡型和燒結(jié)型品種。

常用陶?？障堵试?4%～38%；連續(xù)級(jí)配時(shí)，2.36mm篩上累計(jì)篩余，宜為(60±2)%；陶砂的細(xì)度模數(shù)，宜在2.3～4.0 范圍內(nèi)；粗輕陶粒1h 吸水率要求：密度等級(jí)300、400、500，相應(yīng)不大于25%、20%、15%；密度等級(jí)600～1200，不大于10%。陶粒的軟化系數(shù)不應(yīng)小于0.8；陶砂的吸水率，軟化系數(shù)，不作規(guī)定；陶粒平均粒型系數(shù)應(yīng)小于等于2.0。

5 陶粒與基料的配比關(guān)系

陶?；炷林校樟Ｅc基料配比，據(jù)陶粒混凝土類別而不同。按陶粒混凝土密度等級(jí)要求，和所選用基料的密度、陶粒的密度，確定基料與陶粒的比例，可采用體積比和重量比表征。

⑴對(duì)于低密度陶?；炷粒芏?、強(qiáng)度等級(jí)范圍要求在：＜D800；LC0.5～LC7.5。首先考慮滿足陶?；炷恋拿芏纫螅x用密度小的超輕陶粒。其次考慮陶粒混凝土的強(qiáng)度要求。選用適合陶粒的密度、筒壓強(qiáng)度和品種。通常每立方混凝土采用陶粒的體積為0.9～1.1m3。每立方混凝土采用的基料，應(yīng)能填充陶粒的空隙(約35%～38%)+1%，同時(shí)考慮滿足混凝土強(qiáng)度（調(diào)整水泥用量、外加劑、用水量）、密度和施工性能（坍落度）要求。

⑵對(duì)于中密度陶?；炷?，密度、強(qiáng)度等級(jí)范圍要求在：D800～D1500；LC7.5～LC20。首先，要同時(shí)考慮滿足陶粒混凝土的密度、強(qiáng)度要求，選用密度小，筒壓強(qiáng)度較高的粗輕陶粒品種。其次，考慮陶粒的摻量，應(yīng)滿足陶粒混凝土的密度、強(qiáng)度要求。通常每立方中密度混凝土采用陶粒的體積為0.5～1m3。每立方混凝土采用的基料，應(yīng)能填充陶粒的空隙，滿足強(qiáng)度（調(diào)整水泥用量、外加劑、用水量）、密度和施工性能（坍落度）要求。

⑶對(duì)于高密度陶?；炷粒芏?、強(qiáng)度等級(jí)范圍要求在：D1600～D1900；LC20～LC60。該類結(jié)構(gòu)用混凝土，多以混凝土基料為主體，可以看成是用高強(qiáng)陶粒取代部分砂石集料，降低混凝土密度。首先，要同時(shí)考慮滿足結(jié)構(gòu)用陶粒混凝土的強(qiáng)度、密度要求，選用密度較小，筒壓強(qiáng)度較高的高強(qiáng)陶粒品種。其次，陶粒的摻量應(yīng)滿足陶?；炷恋拿芏?、強(qiáng)度和其他性能要求。通常每立方高密度混凝土采用陶粒的體積為0.5～0.8m3。每立方混凝土采用的基料，應(yīng)能填充陶粒的空隙，滿足強(qiáng)度、密度和施工性能（坍落度）要求。

6 結(jié)語

陶粒混凝土配合比設(shè)計(jì)，原則上應(yīng)同時(shí)滿足混凝土密度、強(qiáng)度、坍落度和相關(guān)性能要求。與普通混凝土配合比設(shè)計(jì)要求和條件有一定的差別。本文在大量試驗(yàn)基礎(chǔ)上，提出的在陶?；炷练诸惖幕A(chǔ)上進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)方法，在實(shí)際工程、試驗(yàn)工作中，均取得較好的效果。