水工混凝土摻合料影響試驗(yàn)研究

崔行

（新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司,新疆 昌吉 831100）

1 試驗(yàn)研究

1.1 原材料

此次試驗(yàn)使用的水泥型號(hào)為普通硅酸鹽P·O42.5水泥，然后依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其相關(guān)的指標(biāo)開(kāi)展檢測(cè)，檢測(cè)的結(jié)果顯示此次選擇的水泥指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)，該試驗(yàn)研究可以采取普通的硅酸鹽P·O42.5 級(jí)水泥。機(jī)制碎石以及河沙作為試驗(yàn)使用的粗骨料以及細(xì)骨料，河沙性能符合相關(guān)的要求，碎石粒徑在5～30 mm。試驗(yàn)使用的摻合料有粉煤灰、硅粉以及礦粉，其中，粉煤灰為F型Ⅱ級(jí)，粉煤灰的個(gè)性指標(biāo)經(jīng)過(guò)檢測(cè)符合要求，所采取的硅粉比表面積為20 500 m2/km，礦粉型號(hào)為S75級(jí)，礦粉主要的功能是對(duì)用水量進(jìn)行減少，改善混凝土性能以及降低水化熱。試驗(yàn)所用的拌和水為自來(lái)水，膨潤(rùn)土為9.0膨脹倍數(shù)的鈣基膨潤(rùn)土，減水劑為高效萘系減水劑。

1.2 方案設(shè)計(jì)

混凝土的基準(zhǔn)配合比根據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行試配與計(jì)算：用水量為251 kg/m3，減水劑為1.30 kg/m3，水膠比為0.46，砂率為37%。對(duì)于配合比相關(guān)參數(shù)通過(guò)實(shí)際的情況以及具體要求來(lái)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，膠凝材料用量以及用水量的調(diào)整主要是考慮到凝固時(shí)間與和易性。通過(guò)在混凝土中添加膨潤(rùn)土后能夠有效的增加吸水率，所以在實(shí)際的混凝土拌和時(shí)會(huì)用去大量的水量，當(dāng)把水膠的比例從0.46 提高至0.71 后，塑性混凝土的砂率絕大部分都超過(guò)了50%，考慮使用粗骨料的情況，最終差率為最低限度的50%；因?yàn)榕驖?rùn)土有著較高的吸水率，對(duì)于減水劑用量需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，把減水劑從1.30 kg/m3減到1 kg/m3。通過(guò)試驗(yàn)來(lái)明確混凝土的配合比，即水膠比為0.71、砂率為50%、減水劑為1、用水量為361、膨潤(rùn)土為111、細(xì)骨料為731、粗骨料為791。有研究認(rèn)為，摻加的摻合料比例要低于50%，過(guò)大的摻合料比例會(huì)對(duì)混凝土的力學(xué)特性以及耐久性造成影響，并且其性能的改善也比較不利。對(duì)以上因素以及經(jīng)濟(jì)成本進(jìn)行綜合考慮，此次試驗(yàn)將粉煤灰、硅灰以及礦粉根據(jù)0%、15%以及30%的摻和比例，采取兩兩混摻以及三摻的方式來(lái)等量的替代水泥，方案設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 方案設(shè)計(jì)表

1.3 試驗(yàn)方法

當(dāng)前，對(duì)于混凝土工作性能常用的測(cè)量方法有維勃稠度試驗(yàn)以及坍落度法。根據(jù)研究需要以及實(shí)際情況進(jìn)行考慮，對(duì)坍落度以及擴(kuò)展度采取《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》推薦的方式進(jìn)行測(cè)試，在試驗(yàn)中，所需要用到的設(shè)備有坍落度量筒、鋼尺、振棒、小鏟以及鐵板等。在開(kāi)始試驗(yàn)之前，對(duì)坍落度筒壁先進(jìn)行濕潤(rùn)，然后再將存在的多余水分進(jìn)下的擦干，再將其安放于濕潤(rùn)鋼板之上并固定好坍落度筒，再把混凝土以三分之一筒高為填充高度，之后采取振搗棒進(jìn)行振密實(shí)，然后再進(jìn)行裝填，直到填滿為止；之后將坍落度筒垂直提起，這個(gè)過(guò)程要控制在十秒以內(nèi)，圓柱體下降的高度就是混凝土坍落度；最后對(duì)在鐵板上已經(jīng)完全不再流動(dòng)的混凝土進(jìn)行測(cè)量，即測(cè)量最大與最小的鋪開(kāi)半徑，通過(guò)計(jì)算平均值得出其最終的擴(kuò)展度。

2 結(jié)果與分析

2.1 結(jié)果

對(duì)于混凝土的坍落度以及擴(kuò)展度通過(guò)前文所述的設(shè)計(jì)方案以及試驗(yàn)方法來(lái)進(jìn)行測(cè)試，其結(jié)果可以看出，坍落度和擴(kuò)展度存在一定的不同，而導(dǎo)致此原因是因?yàn)槭褂昧瞬煌牟牧辖M分導(dǎo)致。

2.2 摻量影響

為探究摻合料摻量影響混凝土的工作性能，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)生成坍落度和擴(kuò)展度的變化曲線，見(jiàn)圖1。

圖1 坍落度和擴(kuò)展度在不同摻量下的曲線圖

通過(guò)圖1能夠看出，粉煤灰加硅灰的摻和方式，混凝土的坍落度和擴(kuò)展度隨著摻量的增加而增大；其他摻和方式出現(xiàn)摻量增加而減少的趨勢(shì)，其中粉煤灰加礦粉減少比較少，硅灰加礦粉減小比較大，這是因?yàn)榈V粉和硅灰均可對(duì)混凝土流動(dòng)性進(jìn)行減弱，兩者疊加會(huì)加大減小幅度，減小幅度在摻量0%～15%時(shí)要大于摻量15%～30%，隨著摻量的增加，礦粉和硅灰填充效應(yīng)會(huì)弱化；加大硅灰和礦粉摻量后，會(huì)抵消兩者弱化混凝土流動(dòng)性的作用。

依據(jù)此次的試驗(yàn)數(shù)據(jù)制成了相應(yīng)的坍落度變化曲線，以及擴(kuò)展度變化曲線，見(jiàn)圖2。

圖2 坍落度和擴(kuò)展度在不同摻加方式下的對(duì)比圖

2.3 摻加方式影響

由圖2 能夠看出，混凝土坍落度和擴(kuò)展度在15%摻量下，當(dāng)粉煤灰加硅灰時(shí)，坍落度和擴(kuò)展度表現(xiàn)出顯著的增加，而其他則減小；當(dāng)在30%的摻量時(shí)，坍落度以及擴(kuò)展度和15%摻量下的變化情況基本相似。

2.4 討論分析

不同摻量下，混凝土坍落度和擴(kuò)展度會(huì)隨著粉煤灰和硅粉的增加而增加，會(huì)隨著其他摻加方式的摻量增加而出現(xiàn)減?。粨搅?5%及30%時(shí)，混凝土坍落度和擴(kuò)展度會(huì)隨著硅粉與礦粉混摻而最小，粉煤灰和硅粉混摻而最大。

3 結(jié)論

①在粉煤灰與硅粉的摻加下，混凝土坍落度和擴(kuò)展度會(huì)隨著摻量的增加而增大；在三摻、粉煤灰加礦粉及硅灰加礦粉條件下，混凝土坍落度和擴(kuò)展度會(huì)隨著摻量的增加而有所減小。②混凝土坍落度和擴(kuò)展度在粉煤灰加硅灰的摻和方式下出現(xiàn)明顯的增加趨勢(shì)，而其他方式下出現(xiàn)減小的變化，且混凝土坍落度和擴(kuò)展度在硅灰加礦粉摻和方式下最小。