自密實(shí)混凝土的膠結(jié)料流動(dòng)性試驗(yàn)研究

邊 麗

(山西醫(yī)科大學(xué)基建處，山西太原 030001)

0 引言

隨著高性能混凝土技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展，優(yōu)質(zhì)礦物摻合料已經(jīng)成為對(duì)混凝土改性的一種重要組分，被譽(yù)為高性能混凝土的“第六組分”［1，2］。用粉煤灰取代部分水泥可以減少水化熱、降低空隙率、減小干燥收縮，但其早期活性低，限制了混凝土的早期強(qiáng)度發(fā)展［3］。硅灰是SiO2含量高的超細(xì)粉末，早期活性大，提高了混凝土的早期強(qiáng)度，但對(duì)坍落度有不利影響［4］。超細(xì)礦物摻合料是配制自密實(shí)高性能混凝土的關(guān)鍵技術(shù)之一，其能填充于水泥顆粒空隙之間，大幅度降低混凝土空隙尺寸與連通性，改善水泥石中膠凝材料的組成，優(yōu)化混凝土微結(jié)構(gòu)，同時(shí)超細(xì)礦物摻合料可以提高體系的堆積密度，置換出水泥堆積系統(tǒng)的顆粒間隙水，改善混凝土的工作性能，這是自密實(shí)混凝土所需的必要條件［5］。

馬杰等采用Ⅰ級(jí)粉煤灰和硅灰作為細(xì)摻合料，進(jìn)行了混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)，成功地研制出滿足高位拋落施工工藝要求的、流動(dòng)性好、不離析泌水、具有自密實(shí)性和適宜膨脹性能的C80鋼管混凝土［6］。徐亦東等在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上研究了礦物摻合料單摻和復(fù)摻時(shí)對(duì)水泥砂漿流動(dòng)性及1 d早期強(qiáng)度的影響，研究發(fā)現(xiàn)礦物摻合料的使用可以提高膠砂的流動(dòng)度，卻降低了膠砂的早期強(qiáng)度［7］。

本文通過(guò)試驗(yàn)研究硅灰、粉煤灰及超細(xì)粉的不同摻配組合及比例條件下水泥漿體的流動(dòng)性，為自密實(shí)混凝土的配合比設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

1 原材料

水泥:新絳縣威頓52.5普通硅酸鹽水泥，28 d抗壓強(qiáng)度62.6 MPa。

硅灰:忻州鋁合金廠，SiO2含量94.8%，比表面積20 000 m2/kg。

粉煤灰:榆社電廠粉煤灰，細(xì)度9.7，需水比94.6%。

超細(xì)粉:聞喜縣彤陽(yáng)建材有限公司S95超細(xì)礦渣粉。

減水劑:西卡聚羧酸系高效減水劑，減水率30%。

2 試驗(yàn)方法

2.1 方法

采用粉煤灰、硅灰、超細(xì)粉分別單摻及粉煤灰、硅灰與超細(xì)粉三摻的技術(shù)方案，膠凝材料總用量為300 g，用水量為105 g和87 g，減水劑摻量為3.6 g～7.2 g。

2.2 儀器

水泥凈漿攪拌機(jī);截錐圓模:上口直徑36 mm，下口直徑60 mm，高度為60 mm，內(nèi)壁光滑無(wú)接縫的金屬制品;玻璃板(400 mm×400 mm，厚5 mm);秒表;鋼直尺(300 mm);刮刀;藥物天平(稱(chēng)量100 g，分度值 0.1 g);藥物天平(稱(chēng)量 1 000 g，分度值 1 g)。

2.3 試驗(yàn)步驟

1)將玻璃板放置在水平位置，用濕布將玻璃板，截錐圓模，攪拌器及攪拌鍋均勻擦過(guò)，使其表面濕而不帶水漬;

2)將截錐圓模放在玻璃板的中央，并用濕布覆蓋待用;

3)稱(chēng)取水泥等膠結(jié)料，倒入攪拌鍋內(nèi);

4)加入一定摻量的外加劑及87 g或者105 g水，攪拌180 s;

5)將攪拌好的凈漿迅速注入截錐圓模內(nèi)，用刮刀刮平，將截錐圓模按垂直方向提起，同時(shí)開(kāi)啟秒表計(jì)時(shí)，讓水泥凈漿在玻璃板上流動(dòng)，至少30 s，用直尺量取流淌部分互相垂直的兩個(gè)方向的最大直徑，取平均值作為水泥凈漿流動(dòng)度。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 粉煤灰摻量對(duì)漿體流動(dòng)性的影響

粉煤灰中含有大量的玻璃微珠，其有“微填充”和“滾珠軸承”作用。在水泥中摻入粉煤灰除了可以減少水化熱從而減小干燥收縮外，細(xì)小的粉煤灰顆粒會(huì)部分填充水泥顆粒間隙，降低空隙率，并使?jié){體釋放水分起到潤(rùn)滑作用，漿體流動(dòng)性會(huì)隨著粉煤灰的摻量增加而增大;但當(dāng)摻量大于一定值后，大量的玻璃微珠會(huì)對(duì)減水劑和水進(jìn)行強(qiáng)烈吸附，增大了水泥顆粒間的摩阻，反而降低了水泥漿的流動(dòng)性。

3.2 硅灰摻量對(duì)漿體流動(dòng)性的影響

硅灰是SiO2含量高的超細(xì)粉末，早期活性大，提高了混凝土的早期強(qiáng)度，但其密度小細(xì)度大，比表面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水泥顆粒，會(huì)吸附大量的減水劑和水，增大了漿體的粘性，因而導(dǎo)致水泥漿體流動(dòng)性減小。

3.3 超細(xì)粉摻量對(duì)漿體流動(dòng)性的影響

超細(xì)礦粉顆粒細(xì)小表面棱角分明，能填充于水泥顆粒空隙之間，大幅度降低漿體空隙尺寸與連通性，并且置換出大量的間隙水，因而漿體需水量低，增大了漿體的流動(dòng)性。但摻量超過(guò)15%，漿體會(huì)出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，測(cè)試結(jié)果離散性變大。

3.4 粉煤灰、硅灰與超細(xì)粉三摻時(shí)減水劑摻量對(duì)漿體流動(dòng)性的影響

為了充分利用和發(fā)揮粉煤灰、硅灰與超細(xì)粉等礦物摻合料對(duì)自密實(shí)高強(qiáng)混凝土的性能的改善作用，得到合理的自密實(shí)混凝土配合比，通過(guò)試驗(yàn)確定膠凝材料300 g，摻粉煤灰25 g，硅灰25 g，超細(xì)粉20 g，用水量分別為105 g和87 g的試驗(yàn)方案，通過(guò)調(diào)整減水劑摻量的變化，測(cè)試了水泥漿體的流動(dòng)度，研究了其流動(dòng)性受減水劑摻量的影響規(guī)律。結(jié)果如表1所示。

表1 減水劑對(duì)摻粉煤灰、硅灰與超細(xì)粉的水泥凈漿流動(dòng)度的影響

此試驗(yàn)方案的摻配比例下，水泥漿體流動(dòng)度隨著減水劑摻量的增加而增大，用水量為105 g和87 g均有相同趨勢(shì)，減水劑摻量從1.2%～2.4%，流動(dòng)度一直在增大，最佳摻量需結(jié)合自密實(shí)混凝土相關(guān)試驗(yàn)進(jìn)行確定。

4 結(jié)語(yǔ)

1)粉煤灰、硅灰與超細(xì)粉等礦物摻合料作為高性能混凝土的“第六組分”，對(duì)混凝土改性起到至關(guān)重要的作用，對(duì)水泥凈漿流動(dòng)性的表現(xiàn)有不同的功能調(diào)整作用。粉煤灰的摻入使?jié){體流動(dòng)性先增大后減小;流動(dòng)性隨硅灰的摻量增加而減小，隨超細(xì)粉摻量的增加而增加。

2)作為改善混凝土性能的礦物摻合料，粉煤灰可減小水化熱而減小干燥收縮，但降低早期強(qiáng)度，硅灰可增加其粘聚性和早期強(qiáng)度，超細(xì)粉有一定的減水效果，增加了流動(dòng)性，但摻量的增加會(huì)帶來(lái)泌水現(xiàn)象，三者需要通過(guò)試驗(yàn)確定一個(gè)合理的摻配比例。

3)水泥漿體流動(dòng)性可對(duì)高性能混凝土的配制提供參考，但仍需試驗(yàn)得出自密實(shí)混凝土所需的最佳摻量。

［1］吳中偉，廉慧珍.高性能混凝土［M］.北京:中國(guó)鐵道部出版社，1999.

［2］馮乃謙.高性能混凝土結(jié)構(gòu)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

［3］肖 佳，周士瓊.粉煤灰、硅灰對(duì)水泥膠砂性能影響的試驗(yàn)研究［J］.混凝土，2003(8):28-30，36.

［4］程寶軍，亓維利，李 磊，等.不同礦物摻合料下C80自密實(shí)混凝土的性能研究［J］.商品混凝土，2012(4):28-30，34.

［5］姚三支，鄒微子，歐陽(yáng)東.C100混凝土制備基礎(chǔ)理論——礦物減水機(jī)理［J］.華南建設(shè)學(xué)院皖西學(xué)報(bào)，2000(9):59-64.

［6］馬 杰，丁慶軍，何永佳，等.C80級(jí)高拋?zhàn)悦軐?shí)鋼管混凝土的配制［J］.混凝土與水泥制品，2008(1):31-33.

［7］徐亦東，張利娟，陸云龍.粉煤灰、礦渣及硅灰對(duì)水泥膠砂流動(dòng)性及早期強(qiáng)度的影響［J］.混凝土，2005(9):39-41.