C70高強混凝土配合比試驗研究

楊文杰，鄭衛(wèi)東，韓健，鄒小平

（1.瀘州建中混凝土有限公司， 四川　瀘州 646000；2.瀘州精衡信建設(shè)工程檢測有限公司，四川 瀘州 646000）

C70高強混凝土配合比試驗研究

楊文杰1，鄭衛(wèi)東1，韓健1，鄒小平2

（1.瀘州建中混凝土有限公司， 四川瀘州 646000；2.瀘州精衡信建設(shè)工程檢測有限公司，四川 瀘州 646000）

本文采用當(dāng)?shù)芈咽扑闉樗槭^程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品─石粉砂，精選顆粒級配較好、經(jīng)水洗后石粉含量不超過 8% 的石粉砂作為主要細(xì)骨料，以粉煤灰和硅粉為摻合料，利用正交設(shè)計試驗的方法，進(jìn)行了探索性的試驗研究，初步確定了C70 高強混凝土配合比，研究高強混凝土積累了原始數(shù)據(jù)。

高強混凝土 ；正交設(shè)計；配合比試驗

0　前言

隨著建筑技術(shù)和混凝土技術(shù)的發(fā)展，高強高性能混凝土作為建設(shè)部推廣應(yīng)用的十大新技術(shù)之一，是建筑工程發(fā)展的必然趨勢。使用高強高性能混凝土，可減輕結(jié)構(gòu)自重,增加使用面積，提高混凝土的耐久性以及結(jié)構(gòu)的抗震能力，提高經(jīng)濟(jì)效益，延長建筑物的使用壽命。

各地在試驗室配制 C70 機(jī)制砂高強混凝土以及工程實際應(yīng)用日趨成熟。但瀘州地區(qū)對 C70 高強混凝土的研究以及應(yīng)用還是一片空白。本研究主要選用當(dāng)?shù)卦牧?，并根?jù)材料固有的特性探索性研究 C70 高強混凝土，為本地區(qū)研究高強混凝土積累了一定的參考數(shù)據(jù)和原始資料。

1　研究思路

由于本地天然中砂資源匱乏，本試驗主要采用卵石破碎為碎石過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品─石粉砂，精選顆粒級配較好、經(jīng)水洗后石粉含量不超過 8% 的石粉砂作為主要細(xì)骨料，以粉煤灰和硅粉為摻合料探索性配制 C70 高強混凝土，并利用正交設(shè)計原理對混凝土配合比進(jìn)行設(shè)計、試驗、篩選，同時擬定以表 1 中技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行拌合物性能的試驗研究，為研究C70 高強混凝土提供技術(shù)路線和方向。

表1　泵送高強混凝土拌合物性能技術(shù)要求表

高強混凝土拌合物不應(yīng)離析和泌水，凝結(jié)時間應(yīng)滿足施工要求。

2　原材料

2.1水泥

采用重慶某水泥廠生產(chǎn)的 P?O42.5R 水泥，其物理力學(xué)性能試驗結(jié)果見表 2。

表2　水泥的基本性能

2.2粉煤灰

采用 Ⅰ 級（F 類）粉煤灰，其物理性能試驗結(jié)果見表3。

表3　粉煤灰試驗表

2.3硅粉

成都某公司生產(chǎn)的微硅粉，其物理及化學(xué)成分試驗結(jié)果見表 4。

表4　硅粉物理性能及化學(xué)成分試驗表　　　%

2.4粗細(xì)骨料

（1）細(xì)骨料：混凝土用細(xì)骨料為卵石破碎為碎石過程中產(chǎn)生的石粉砂，石粉砂中含有較多小石顆粒以及含量較高的石粉，由于石粉用于高強混凝土中還存在爭議，經(jīng)水洗處理降低了砂中石粉含量，根據(jù) GB/T 14684－2011《建設(shè)用砂》的要求對細(xì)骨料進(jìn)行了檢測，檢測結(jié)果見表 5。

表5　砂物理性能試驗表

（2）粗骨料：采用 4.75～16mm 連續(xù)級配的卵碎石，具體性能指標(biāo)見表 6。

表6　卵碎石物理性能試驗表

2.5外加劑

選用瀘州某外加劑廠生產(chǎn)的聚羧酸類減水劑，具體性能指標(biāo)見表 7。

表7　外加劑性能試驗表

2.6 水

采用符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求的飲用水。

3　配合比設(shè)計

本試驗采用微量調(diào)節(jié)外加劑摻量的方式，嚴(yán)格控制混凝土水膠比，以達(dá)到所設(shè)計混凝土拌合物擴(kuò)展度的要求。從工作量的角度考慮，在此次研究試驗中，外加劑摻量不考慮為影響配合比設(shè)計的主要因素，根據(jù)《高強混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》中技術(shù)指標(biāo)的要求，對影響混凝土強度的主要因素分別進(jìn)行設(shè)計，膠凝材料總量（kg/m3）分別?。?80、615、650，水膠比分別?。?.24、0.25、0.26，硅粉摻量分別取：8%、10%、12%，粉煤灰摻量分別取：15%、17%、19%，砂率分別取 46%、47%、48%，選 L18(3)7正交表進(jìn)行設(shè)計，具體正交試驗設(shè)計見表 8。

表8　L18(3)7C70 混凝土配合比正交設(shè)計表

4　混凝土性能試驗研究及數(shù)據(jù)分析

4.1試驗方法

混凝土拌合物制備：混凝土用 60L 強制式攪拌機(jī)攪拌，嚴(yán)格控制混凝土用水量；

工作性能測試：參照 GB/T 50080－2002《普通混凝土拌合物性能測試方法》測試混凝土拌合物的坍落度及坍落度2小時的經(jīng)時損失，采用倒坍落度桶的方法，以流空時間來評價混凝土的流動性；

混凝土試件成型：混凝土拌合物工作性能測試完后，裝入 150mm×150mm×150mm 的試模，振動成型；

試件養(yǎng)護(hù)：試件成型 2 4 h 后拆模，在標(biāo)準(zhǔn)溫度(20±2)℃，濕度 95% 的環(huán)境下養(yǎng)護(hù)；

混凝土性能測試：混凝土性能參照 GB/T 50081－2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行測試。

4.2高強混凝土的配制

根據(jù)表 8 所擬定的試驗參數(shù)計算出混凝土配合比，經(jīng)試拌、成型、養(yǎng)護(hù)、測試其強度，具體試驗結(jié)果見表 9。

表9　正交試驗結(jié)果統(tǒng)計表

由表 9 可知，混凝土拌合物 2h 后的坍落度和擴(kuò)展度幾乎無損失，倒坍落度桶排空的時間都能滿足工作性要求，硅粉的摻入，提高了混凝土拌合物的和易性，高效減水劑的使用，使混凝土拌合物具有了大流動性的特點。

4.3部分試驗數(shù)據(jù)正交分析

本試驗主要以混凝土抗壓強度指標(biāo)為主導(dǎo)因素，作強度極差和效應(yīng)曲線圖分析，根據(jù)表9 的試驗數(shù)據(jù)，正交強度極差分析見表 10，各因素效應(yīng)曲線分析圖見圖 1。

圖1　效應(yīng)曲線圖

由表 10 和圖1可知各因素對混凝土強度影響的順序為：砂率＞膠材用量＞粉煤灰摻量＞硅粉摻量＞水膠比，由此可得最優(yōu)配方為：砂率 2，膠材用量 3，粉煤灰摻量 2，硅粉摻量2，水膠比 1。

表10　強度極差分析表　　　MPa

5　C70 配合比的確定

根據(jù)強度極差和效應(yīng)曲線圖分析，可以得出 C70 高強混凝土配合比，見表 11。

表11　C70 高強混凝土配合比表　kg/m3

按此配合比，結(jié)合調(diào)節(jié)外加劑摻量滿足混凝土拌合物流動性方法，經(jīng)數(shù)次重復(fù)驗證試驗，并根據(jù)混凝土拌合物性能以及混凝土抗壓強度結(jié)果分析，拌合物適合泵送，且滿足工作性要求，混凝土抗壓強度均都達(dá)到了 90MPa 以上，試驗結(jié)果均達(dá)到預(yù)期效果。

6　結(jié)語

（1）采用當(dāng)?shù)芈咽扑闉樗槭^程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品─石粉砂，精選顆粒級配較好、經(jīng)水洗后石粉含量不超過 8% 的石粉砂，以及以煤灰和硅粉為摻合料，可以配制 C70 高強混凝土。

（2）通過正交設(shè)計試驗，找出了各因素影響高強混凝土強度的主次順序。

（3）配制的 C70 高強混凝土兩小時內(nèi)經(jīng)時損失較小，倒坍落度桶排空時間均符合規(guī)范要求，混凝土拌合物性能、力學(xué)性能均能滿足要求。

[1] 曾可令，葉衛(wèi)平．計算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用．武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2004．

[2] 高育欣，唐天明，林喜華，徐芬蓮，徐國棟．C80 機(jī)制砂高強混凝土的研制及工程應(yīng)用[J]．混凝土，2011(09)：99-101.

[3] 郭佩玲，陳翠紅，王元．C80 高強混凝土的研究與應(yīng)用[J]．1997(12)：27-32．

[4] 尹紅．高強混凝土配制的研究[J]．黑龍江水利科技，2003(2)：84-87．

[5] GB/T 14684－2011．建設(shè)用砂[S].

[6] GB/T 14685－2011．建設(shè)用卵石、碎石[S]．

[7] GB 175－2007.通用硅酸鹽水泥[S].

[8] JGJ/T 81－2012.高強混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S]．

[9] GB/T 50080－2002.普通混凝土拌合物性能測試方法.[S]．

[10] GB/T 50081－2002.普通混凝土力學(xué)性能試驗方法[S]．

[11] GB/T 50082－2009．普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法[S]．

[12] JG/T 223－2007．聚羧酸系高性能減水劑[S]．

[13] GB/T 1596－2005．用于水泥和混凝土中的粉煤灰[S]．

[14] GB/T 18736－2002．高強高性能混凝土用礦物外加劑[S].

［通訊地址］四川瀘州市泰安機(jī)械工業(yè)園區(qū) 瀘州建中混凝土有限公司（646000）

楊文杰（1981— ），男，主要從事預(yù)拌混凝土生產(chǎn)、研究、管理工作。