黑龙江生物科技职业学院黑龙江哈尔滨150025
摘要：通过选用优质聚羧酸系高效减水剂与页岩陶粒与陶砂等混凝土材料，经过多次正交试验，选择最佳混凝土配合比，反复进行混凝土试配试验，最终研制出强度在70MPa、容重在1620kg/m3、耐久性优异的轻质高强混凝土。本论文从不同方面阐述轻质高强混凝土的配置和性能研究，希望为研究轻质高强混凝土的专家和学者提供理论参考依据。
关键词：轻质高强混凝土；配置和性能；研究
以水泥、砂石、外加剂、掺合料和水为主要成分的混凝土是当今世界应用最为广泛、用量最大的建筑材料，仅我国每年混凝土用量就高达109m3。混凝土自问世以来，强度一直是衡量其性能最主要的指标，混凝土技术的发展基本上也是围绕着强度这一核心而进行的。随着现代建筑物向着高层化、大跨度、轻量化的方向发展，对混凝土强度的要求也越来越高，因此研制高强混凝土具有重要的现实意义。
随着我国经济的快速发展，各地的城市建设也进入了高速发展时期，在城市高层建筑及重点工程中应用高强混凝土，对加快施工进度、保证工程质量、节约资金等方面具有重大的意义。根据上述情况研究和开发出一种采用普通的水泥、砂、石等原材料，使用常规的制作工艺，通过外加高效减水剂和矿物掺合料，配制出强度等级为C80的混凝土，为今后C80及更高强度等级的混凝土的设计及应用起到一定的指导作用。
1试验原材料
1.1水泥
水泥为南京小野田水泥厂生产的P·Ⅱ52.5水泥，符合《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）的相关要求，其化学成分和物理性能符合配置轻质高强混凝土要求。
1.2矿粉
采用上海宝钢公司生产的S95级矿渣微粉，其化学成分和物理性能符合配置轻质高强混凝土要求。
1.3粉煤灰
粉煤灰为镇江谏壁电厂苏源公司生产的I级F类粉煤灰，依据《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596-2005），其化学成分和物理性能符合配置轻质高强混凝土要求。
1.4减水剂
选择采用聚羧酸高效减水剂，含固量为20%，减水率30%，选用减水效果好的减水剂，可减少水用量，降低水胶比，提高轻质高强混凝土强度。
1.5骨料
粗骨料为湖北武汉某公司生产的5mm～25mm连续级页岩陶粒作为混凝土粗骨料，堆积密度为834kg/m3，吸水率4%，筒压强度6.0MPa；细骨料为轻质高强页岩陶砂，细度模数在3.0，堆积密度为754kg/m3，骨料与胶凝材料的密度差越大，骨料在混凝土中的上浮速度就较大，混凝土容易产生离析，因此，选用强度高、密度小的骨料，既可改善混凝土和易性，还可降低混凝土容重，其成分符合配置轻质高强混凝土要求。
2试验结果分析
在考虑单独作用因素的条件下，矿粉掺量10%时，28d胶砂强度优于其他掺量；粉煤灰掺量10%时，28d胶砂强度优于其他掺量；固体增效剂掺量20%时，28d胶砂强度优于其他掺量。因此，综合考虑在矿粉与粉煤灰掺量10%、固体增效剂掺量20%时，28d胶砂强度最高。
以基准配比中混凝土容重、胶凝材料、砂率为混凝土研究主要因素，胶凝材料按上述试验中水泥∶矿粉∶粉煤灰∶固体增效剂为6∶1∶1∶2掺加，其他材料不变，选取表11所示水平对象，进行混凝土强度与容重最佳平衡点，即最优混凝土配合比的验证。在混凝土设计容重一定的条件下，胶凝材料与砂率的提高，可以降低混凝土实测容重，说明粗骨料陶粒对混凝土容重影响最大。由于氯离子的存在会加快混凝土中的钢筋锈蚀，从而影响建筑物的使用寿命，所以混凝土中的氯离子扩散性是表征混凝土耐久性的重要指标。如何阻止和减弱氯离子在混凝土中的扩散已成为成了当今混凝土界的一个重要研究课题。在混凝土中掺粉煤灰不仅有利于水化作用，提高强度、密实度和施工性，增加粒子堆积密度，减小孔隙率，改善孔结构，而且对抵抗侵蚀和延缓性能的劣化等都有较大作用。粉煤灰的加入填充于水泥颗粒的空隙之间大幅度地降低了混凝土孔隙尺寸与连通性，改善水泥石中胶凝材料的组成，使粉煤灰的火山灰反应发挥更加充分，水泥石基体的结构更加致密，并优化了集料的表面结构。
3耐久性方面的研究
参照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T50082-2009）中的抗冻性试验方法，对设计的轻质高强混凝土进行快速冻融法，结果抗冻等级为F200，抗冻性优于同级的普通混凝土。同时对设计的轻质高强混凝土进行抗渗性能检测，发现轻质高强混凝土等级达到P8，抗渗性能优于同级的普通混凝土，主要是通过掺加粉煤灰来提高轻质高强混凝土的抗渗性能。水泥强度等级一定时，影响高强混凝土强度的因素顺序主要是水胶比和粉煤灰掺量。水泥水化时所需的结合水，一般只占水泥重量的23％左右，在实际拌合过程中常需加入多余的水，以其获得较好的流动性。当混凝土凝结硬化后，多余的水分就残留在水泥石中形成水泡或水分蒸发后形成气孔，大大地降低了混凝土抵抗荷载的能力，因此在配制混凝土时，水灰比越小混凝土的强度就越高。高效减水剂（UNF-5）的加入减少了混凝土拌和物的用水量，把水灰比降低到0.28，同时粉煤灰的掺入可增加混凝土的密实度，通过改善混凝土的密实度从而使混凝土的强度增加。
总之，在轻质高强混凝土中掺入一定量固体增效剂，同时矿粉与粉煤灰分别为10%掺量时，固体增效剂发挥效应最大，混凝土强度明显提高；主要原因是作为微骨料，二者起到填充混凝土内部微小空隙、改善混凝土孔结构、提高混凝土密实性的作用。轻质高强混凝土在实际工程应用中，需要注意对原材料进行严格把关并调整相关工艺参数，以满足不同工作环境对混凝土和易性的要求。
参考文献：
[1]浅谈高强混凝土技术[J].徐磊.才智.2011（24）
[2]高强混凝土高温后动态损伤研究[J].肖科.消防科学与技术.2017（05）
[3]掺聚丙烯纤维对改善高强混凝土性能的研究[J].韩轶多，谢静.科学之友.2011（21）
[4]略论高强混凝土的研究和应用现状[J].杜朝伟.河南水利.2006（11）
[5]钢骨高强混凝土框架节点抗震性能研究[J].周康.科技展望.2016（11）
[6]浅谈建筑工程高强混凝土的性能及施工技术[J].谭先念.四川水泥.2015（09）