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C80 機制砂高強混凝土優(yōu)化配制方案
發(fā)布時間:2024-05-19   瀏覽:377次

  原材料

 ?。?)水泥。試驗采用P·O42.5水泥,其28d抗壓強度為54.9MPa。(2)礦粉。試驗采用S95級高爐礦渣粉,其28d活性指數(shù)100%。(3)粗骨料。試驗采用5~20mm連續(xù)粒級碎石,壓碎指標為6.6%,含泥量為0.3%。(4)外加劑。試驗采用JFL-2聚羧酸高性能減水劑,其減水率為27%。(5)硅灰。試驗采用SF93硅灰,其SiO2含量為94.76%。(6)細骨料。試驗采用高品質(zhì)機制砂、低品質(zhì)機制砂和河砂,細骨料基本指標見表1。

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  02

  配合比試驗設(shè)計

  2.1混凝土配合比

  本次試驗設(shè)計為C80機制砂高強高性能混凝土。配合比設(shè)計依據(jù)JGJ/T281-2012《高強混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》等相關(guān)標準規(guī)范。本次設(shè)計的機制砂高強高性能混凝土配合比主要原則及思路:盡可能減少混凝土膠凝材料中硅酸鹽水泥用量,故采用低水化熱和低堿含量的P·O42.5水泥,且合理控制水泥用量,設(shè)定水膠比為0.18、0.21兩種配合比進行比較,實現(xiàn)混凝土工作性、力學(xué)性能、耐久性及經(jīng)濟性的綜合優(yōu)化。

  鑒于不同細骨料性能的區(qū)別及砂率變化對混凝土工作性能的影響,本次配合比設(shè)計對砂率也進行了變化調(diào)整,以便研究其對混凝土工作性和力學(xué)性的影響。C80機制砂高強高性能混凝土配合比見表2。

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  2.2 C80高強高性能混凝土試驗

  依據(jù)表2中的配合比進行試驗,對其新拌混凝土各項工作性能進行試驗,結(jié)果見表3。

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  通過上述混凝土拌合物工作性能的各項試驗結(jié)果可看出,相同配合比條件下,試配編號SP-1天然砂和SP-3高品質(zhì)機制砂工作性能均良好,SP-5低品質(zhì)機制砂出機坍落度及1h經(jīng)時損失稍差,其他各項工作性能良好。試配編號SP-2天然砂和SP-4高品質(zhì)機制砂工作性能均良好,SP-6低品質(zhì)機制砂出機坍落度、1h經(jīng)時損失稍差,倒筒時間超過20s。不同水膠比各項試驗結(jié)果相近,由此可看出細骨料品質(zhì)對混凝土各項工作性能影響較大。

  根據(jù)當前京津冀地材的情況,改善低品質(zhì)機制砂混凝土更符合生產(chǎn)使用需要、更具有經(jīng)濟性。結(jié)合本次試驗的情況,為了改善混凝土工作性能,針對低品質(zhì)機制砂配合比進行優(yōu)化已達到最佳混凝土性能。針對低品質(zhì)機制砂級配差,細度模數(shù)粗的特點,調(diào)整水膠比為0.20,減少水泥用量增加摻合料用量。在前期試驗經(jīng)驗的總結(jié)后,將混凝土配置攪拌過程又進行了優(yōu)化。相比較傳統(tǒng)混凝土攪拌方法在投料順序、攪拌時間等均有較大的改進。采用與石子、砂子一起摻入、同時加水再加入粉料的方式,硅灰的分散效果最好。在制備高強高性能混凝土能使硅灰內(nèi)活性成分得到充分發(fā)揮,充分激發(fā)了混凝土強度及工作性能。優(yōu)化后配合比見表4。

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  在優(yōu)化混凝土攪拌方式后,經(jīng)過對混凝土配合比試拌,各項工作性能試驗結(jié)果:坍落度220mm、擴展度660mm、1h經(jīng)時損失與天然砂無異,通過配合比優(yōu)化倒筒時間及和易性改善較明顯,均能滿足使用要求。

  03

  試驗結(jié)果與分析

  3.1混凝土強度

  混凝土強度曲線如圖1所示。

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  由圖1可知,不同水膠比下,隨著水膠比降低,混凝土各項性能有明顯提高;相同配合比下,SP-3、SP-4強度最高,高品質(zhì)機制砂混凝土相對天然砂強度有明顯提升,這是由于機制砂中石粉填充了膠凝材料與機制砂之間的空隙,提高了漿體與骨料過渡區(qū)域的密實程度,石粉中的碳酸鈣加速了水泥的水化反應(yīng),使混凝土強度進一步提高。SP-5、SP-6與SP-3、SP-4相比,強度明顯降低,通過對SP-6基礎(chǔ)上優(yōu)化配合比,SP-7強度有明顯提高,能達到與SP-4相同水平。這主要是由于低品質(zhì)機制砂級配不合理,混凝土不密實,造成低品質(zhì)機制砂混凝土強度偏低,SP-7通過增加膠凝材料用量調(diào)整配合比,強度與SP-4相比相差不大。

  對低品質(zhì)機制砂優(yōu)化配合比后進行長期強度試驗,混凝土強度增長曲線,180d齡期混凝土強度無倒縮,180d混凝土強度保證率達到140%,完全能達到設(shè)計使用要求。

  3.2收縮性測試

  C80機制砂高強高性能混凝土收縮也是引起早期開裂的主要原因之一。本試驗測試了C80機制砂高強高性能混凝土塑性收縮和干燥收縮特性。

  3.2.1塑形收縮

  拌合物成型后4h左右,C80機制砂高強高性能混凝土試樣塑性收縮速率均較快,收縮應(yīng)變達到800×10-6,4h之后收縮速率趨于緩慢,變化較小。

  3.2.2干燥收縮

  C80機制砂高強高性能混凝土的干燥收縮在60d前變化較大,60d以后混凝土的干燥收縮變化趨于緩慢。C80機制砂高強高性能混凝土在180d時干燥收縮量僅為380×10-6,該收縮量遠低于普通混凝土的正常收縮量(600×10-6)要求。

  經(jīng)試驗表明,C80機制砂高強高性能混凝土的收縮主要原因是由于C80機制砂高強高性能混凝土的水膠比較低,使得混凝土在水化和硬化過程中產(chǎn)生較大的收縮。

  3.3抗氯離子滲透性

  采用RCM法測定氯離子擴散系數(shù),試驗齡期為84d。所有試件氯離子擴散系數(shù)均小于2.0×10-12m2/s,符合V-E級要求,其中,從數(shù)據(jù)可以看出,高品質(zhì)機制砂混凝土抗氯離子滲透性稍弱于天然砂混凝土,低品質(zhì)機制砂混凝土抗氯離子滲透性與高品質(zhì)機制砂混凝土相比明顯降低,這是由于低品質(zhì)機制砂級配不合理,混凝土有害空隙增多,通過調(diào)整配合比,優(yōu)化了混凝土內(nèi)部孔結(jié)構(gòu),SP7能達到與SP4相同效果。

  3.4抗?jié)B性

  采用逐級加壓法,水壓從0.1MPa開始,一直增加到2.0MPa,試件表面均未出現(xiàn)明顯滲水,由此可見,本試驗幾組混凝土抗?jié)B性能良好均能達到高性能混凝土設(shè)計要求。主要由于該混凝土水膠比較小,混凝土結(jié)構(gòu)密實,機制砂的使用對混凝土抗?jié)B性能影響不大。

  3.5抗凍性

  混凝土抗凍性結(jié)果檢測見表5。

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  本試驗采用快凍法,由表5可知,當凍融循環(huán)次數(shù)達到400次,所有混凝土試件相對動彈性模量均大于90%,說明本試驗所有混凝土抗凍等級均大于F400,機制砂對高性能混凝土抗凍性影響有限。

  3.6抗碳化

  通過碳化試驗結(jié)果表明,C80機制砂高強高性能混凝土28d碳化深度最大為1.0mm,說明混凝土具有良好的抗碳化性能,雖然礦物摻合料會消耗大量的氫氧化鈣,使混凝土的碳化加快,但是由于C80機制砂高強高性能混凝土的水灰比很低,混凝土內(nèi)部也很密實,使得混凝土的碳化速度非常平緩。

  04

  結(jié)束語

  以C80機制砂高強高性能混凝土為研究對象,通過配合比優(yōu)化及配置方法的改進,從而提高混凝土工作性能、強度、耐久性等各項混凝土性能,使高強、高性能混凝土的生產(chǎn)更滿足實際生產(chǎn)需要,提高經(jīng)濟性。

  對低品質(zhì)機制砂配置C80高強混凝土過程中,通過對攪拌方法和投料順序的改進,在混凝土工作、力學(xué)、耐久性能均有明顯改善提高。

  配合比使用相同水膠比時,高品質(zhì)機制砂混凝土抗壓強度比天然砂混凝土高,低品質(zhì)機制砂混凝土各項性能均較差。其中,低品質(zhì)機制砂強度及抗氯離子滲透性與高品質(zhì)機制砂混凝土相比有明顯降低,通過對配合比、攪拌方法等進行優(yōu)化,低品質(zhì)機制砂混凝土能達到與高品質(zhì)機制砂相同水平。結(jié)合京津冀地區(qū)地材的實際情況,更符合實際生產(chǎn)需要,具有良好的經(jīng)濟性。


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