Ｃ８０高性能混凝土研制

摘要:隨著高強(qiáng)高性能混凝土更多地應(yīng)用于實(shí)際工程中,高性能混凝土的研制工作也越來(lái)越受重視。文章首先提出了C80高性能混凝土的研制思路,分析了材料配比和實(shí)驗(yàn)結(jié)果,最終得出了結(jié)論。

關(guān)鍵詞:高性能混凝土;抗壓強(qiáng)度;抗折強(qiáng)度

中圖分類號(hào):TV528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1674-1145(2009)24-0144-02

近幾年由于建筑技術(shù)的快速發(fā)展,高強(qiáng)高性能混凝土已日益為人們所認(rèn)識(shí),國(guó)外和國(guó)內(nèi)一些先進(jìn)地區(qū)已將C80甚至C100的高強(qiáng)高性能混凝土應(yīng)用于實(shí)際工程中,為適應(yīng)新形勢(shì)的需要,提高我區(qū)建筑技術(shù)水平,從2002年9月開(kāi)始,由本人牽頭對(duì)該項(xiàng)目成立科研小組,開(kāi)展研制工作。

一、研制思路

首先是采用水泥膠砂摻高效減水劑和摻合料的性能試驗(yàn),選擇不同配比在相同擴(kuò)展度的條件下獲得水泥石最佳強(qiáng)度的水泥、外加劑和摻合料的最佳組合,以獲取水泥石的高強(qiáng);然后優(yōu)選骨料,合理級(jí)配,以獲取骨料的高強(qiáng);通過(guò)混凝土試配來(lái)確定水泥石與骨料的最佳組合,最終獲取混凝土的高強(qiáng)高性能。

二、材料配比

選擇多種水泥、高效減水劑和摻合料按不同的比例摻量進(jìn)行水泥膠砂性能試驗(yàn),在保證同一擴(kuò)展度的前提下,優(yōu)選出強(qiáng)度最高的比例組合,水泥膠砂摻高效減水劑和摻合料的性能試驗(yàn)見(jiàn)表1:

A:高效減水劑;B:一級(jí)粉煤灰;C:硅粉

從試驗(yàn)中可以看出,外加劑和摻合料的雙摻,對(duì)改善混凝土的流化效應(yīng)、強(qiáng)度效應(yīng)均有提高,當(dāng)水泥與摻合料的比接近7∶3時(shí),效果較好。

三、結(jié)果分析

編號(hào)02和編號(hào)03的試驗(yàn)進(jìn)行比較,水泥膠砂中摻入10%的一級(jí)粉煤灰比沒(méi)摻的減水,這是因?yàn)榉勖夯抑饕怯射X硅酸鹽類玻璃球珠形礦物質(zhì)組成,能減小水泥膠砂的內(nèi)摩擦阻力,對(duì)水的吸附力小,有利于水泥膠砂流動(dòng)性的提高,在相同擴(kuò)展度下對(duì)水泥膠砂有“減水”作用;另外在高效減水劑作用下粉煤灰的火山灰活性成分生成物填充水泥膠砂孔隙,可降低水泥膠砂內(nèi)部的孔隙率,提高水泥膠砂密實(shí)度;編號(hào)02和編號(hào)04的試驗(yàn)進(jìn)行比較,水泥膠砂中摻入10%的硅灰也比沒(méi)摻硅灰的減水,這是因?yàn)楫?dāng)W/b小于或等于0.32時(shí),硅灰顆粒能填充水泥間的空隙,使水泥顆粒均勻地分散,并置換出水泥空隙中的自由水。而試驗(yàn)所用的硅灰主要是由平均直徑為0.55um的球狀體組成,主要成分SiO2占96.35%,比表面積18.7m2/g,它吸附在水泥顆粒表面,能起滾珠潤(rùn)滑作用,這些物理特性同樣能減小水泥膠砂的內(nèi)摩擦阻力,有利于水泥膠砂流動(dòng)性的提高。從表中還可以看出,摻硅粉比摻粉煤灰能獲得更高的水泥膠砂強(qiáng)度,這是因?yàn)楣璺壑蠸iO2含量比一級(jí)粉煤灰多,硅粉中SiO2是一種高活性的火山灰質(zhì)材料,在水泥膠砂中可以極大地改善水泥膠砂的微結(jié)構(gòu),使水泥膠砂的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更致密堅(jiān)實(shí),試驗(yàn)證明要成功配制C80高性能混凝土,要根據(jù)地方材料的材質(zhì)情況,在混凝土中合理?yè)郊庸璺邸⒎勖夯?。因此我們確定水泥+4%高效減水劑+10%一級(jí)粉煤灰+20%硅灰的組合為配制C80高性能混凝土的最佳組合。

四、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)條件

1.拓寬選材范圍,水泥選擇從原來(lái)的三種增加到六種;粗骨料由原來(lái)單一的武鳴石灰?guī)r碎石增加了欽州、南寧九塘等地的花崗巖碎石,粒徑級(jí)配也進(jìn)行了調(diào)整;細(xì)骨料改為石英含量較多且細(xì)度模數(shù)較大的欽州黃砂和南寧九塘黃砂;分別選擇了萘系類和密胺類共4種品牌的高效減水劑、Ⅰ級(jí)粉煤灰和硅灰通過(guò)比對(duì)試驗(yàn),重新進(jìn)行選擇。

2.更新了不滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)會(huì)影響試驗(yàn)誤差的混凝土試模和部分試驗(yàn)儀器設(shè)備,為保證試配混凝土的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境,在混凝土試拌室添置了空調(diào)設(shè)備。

3.組織小組成員認(rèn)真學(xué)習(xí)國(guó)家新標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50081-2002和《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50080-2002,保證混凝土試配工作都能嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行。

五、二次實(shí)驗(yàn)

選用廣西地區(qū)六個(gè)品牌的普通硅酸鹽42.5水泥進(jìn)行試驗(yàn)比對(duì),檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2:

以上六種水泥,通過(guò)混凝土試配比對(duì)發(fā)現(xiàn),要達(dá)到同一坍落度值,不同水泥相同配合比,采用魚(yú)峰42.5水泥少用水約10kg/m3左右,而且與高效減水劑、摻合料的適應(yīng)性較好,配制的混凝土強(qiáng)度相對(duì)較高,適宜用于C80高性能混凝土。

六、結(jié)論

1.在高強(qiáng)混凝土中,混凝土強(qiáng)度不能完全取決于水泥石的強(qiáng)度,水泥石的強(qiáng)度、骨料的強(qiáng)度以及水泥石與骨料之間的界面過(guò)渡區(qū)的強(qiáng)度它們?nèi)叨际怯绊懜邚?qiáng)混凝土的共同因素,其中水泥石與骨料之間的界面過(guò)渡區(qū)的強(qiáng)度最弱,對(duì)高強(qiáng)混凝土的影響起關(guān)鍵作用。

2.控制水膠比在0.32以下,對(duì)各種材料合理配比,運(yùn)用高效減水劑和超細(xì)礦物粉摻合料技術(shù),可以改善水泥石與骨料之間的界面過(guò)渡區(qū)孔隙和提高水泥石與骨料之間的黏結(jié)強(qiáng)度,改善水泥石和骨料共同作用的能力,從而達(dá)到成功配制C80高強(qiáng)高性能混凝土的目的。

3.密胺類高效減水劑對(duì)摻量很敏感,摻量不夠,外加劑沒(méi)有明顯減水作用,摻量稍微過(guò)量就會(huì)造成大流動(dòng)度混凝土拌合物泌水和離析,拌合物出現(xiàn)扒底。而萘系減水劑就容易掌握,即使摻量稍微過(guò)量,混凝土拌合物和易性還是很好,水泥漿體還能很好地包裹骨料,拌合物不容易出現(xiàn)離析。因此我們確定主要用以萘磺酸鹽甲醛縮合物為代表的萘系高效減水劑來(lái)配制C80高性能混凝土。

4.粗骨料的石材強(qiáng)度、最大粒徑、顆粒級(jí)配以及針片狀含量都是配制高強(qiáng)高性能混凝土的主要影響因素。混凝土破壞是從混凝土內(nèi)部產(chǎn)生裂縫并擴(kuò)展,使裂縫連通而導(dǎo)致混凝土破壞,石材強(qiáng)度高、顆粒級(jí)配好表面幾何尺寸均勻、針片狀含量少的粗骨料可以提高混凝土抵御破壞的能力。我們?cè)谂渲艭80高性能混凝土?xí)r選擇了多種類型不同規(guī)格的巖石作骨料進(jìn)行比對(duì)試驗(yàn),從中優(yōu)選出最佳骨料。

5.在高強(qiáng)高性能混凝土中,高水泥用量、粉煤灰和硅粉的摻入,混凝土中膠凝料總量已經(jīng)很大,作為填充粗骨料孔隙的砂子應(yīng)選擇較粗的,如果砂子太細(xì),砂總比表面積就大,會(huì)增加用于濕潤(rùn)骨料表面的用水量,還會(huì)增大水泥膠砂干縮而產(chǎn)生的拉應(yīng)力,易使水泥石與粗骨料界面產(chǎn)生干縮裂縫。認(rèn)為配制C80高性能混凝土宜用細(xì)度模量≥2.8表面干凈、質(zhì)地堅(jiān)硬的中砂或中粗砂。

C80高性能混凝土的配制研究,歷時(shí)三年多時(shí)間,經(jīng)過(guò)大家共同努力,終于獲得了成功,研究結(jié)果符號(hào)國(guó)家各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介:余華明(1964- ),男,廣西建工集團(tuán)第一建筑工程有限公司工程師。