摘要:随着高强高性能混凝土更多地应用于实际工程中,高性能混凝土的研制工作也越来越受重视。文章首先提出了C80高性能混凝土的研制思路,分析了材料配比和实验结果,最终得出了结论。

关键词:高性能混凝土;抗压强度;抗折强度

中图分类号:TV528 文献标识码:A

文章编号:1674-1145(2009)24-0144-02

近几年由于建筑技术的快速发展,高强高性能混凝土已日益为人们所认识,国外和国内一些先进地区已将C80甚至C100的高强高性能混凝土应用于实际工程中,为适应新形势的需要,提高我区建筑技术水平,从2002年9月开始,由本人牵头对该项目成立科研小组,开展研制工作。

一、研制思路

首先是采用水泥胶砂掺高效减水剂和掺合料的性能试验,选择不同配比在相同扩展度的条件下获得水泥石最佳强度的水泥、外加剂和掺合料的最佳组合,以获取水泥石的高强;然后优选骨料,合理级配,以获取骨料的高强;通过混凝土试配来确定水泥石与骨料的最佳组合,最终获取混凝土的高强高性能。

二、材料配比

选择多种水泥、高效减水剂和掺合料按不同的比例掺量进行水泥胶砂性能试验,在保证同一扩展度的前提下,优选出强度最高的比例组合,水泥胶砂掺高效减水剂和掺合料的性能试验见表1:

A:高效减水剂;B:一级粉煤灰;C:硅粉

从试验中可以看出,外加剂和掺合料的双掺,对改善混凝土的流化效应、强度效应均有提高,当水泥与掺合料的比接近7∶3时,效果较好。

三、结果分析

编号02和编号03的试验进行比较,水泥胶砂中掺入10%的一级粉煤灰比没掺的减水,这是因为粉煤灰主要是由铝硅酸盐类玻璃球珠形矿物质组成,能减小水泥胶砂的内摩擦阻力,对水的吸附力小,有利于水泥胶砂流动性的提高,在相同扩展度下对水泥胶砂有“减水”作用;另外在高效减水剂作用下粉煤灰的火山灰活性成分生成物填充水泥胶砂孔隙,可降低水泥胶砂内部的孔隙率,提高水泥胶砂密实度;编号02和编号04的试验进行比较,水泥胶砂中掺入10%的硅灰也比没掺硅灰的减水,这是因为当W/b小于或等于0.32时,硅灰颗粒能填充水泥间的空隙,使水泥颗粒均匀地分散,并置换出水泥空隙中的自由水。而试验所用的硅灰主要是由平均直径为0.55um的球状体组成,主要成分SiO2占96.35%,比表面积18.7m2/g,它吸附在水泥颗粒表面,能起滚珠润滑作用,这些物理特性同样能减小水泥胶砂的内摩擦阻力,有利于水泥胶砂流动性的提高。从表中还可以看出,掺硅粉比掺粉煤灰能获得更高的水泥胶砂强度,这是因为硅粉中SiO2含量比一级粉煤灰多,硅粉中SiO2是一种高活性的火山灰质材料,在水泥胶砂中可以极大地改善水泥胶砂的微结构,使水泥胶砂的内部结构更致密坚实,试验证明要成功配制C80高性能混凝土,要根据地方材料的材质情况,在混凝土中合理掺加硅粉、粉煤灰。因此我们确定水泥+4%高效减水剂+10%一级粉煤灰+20%硅灰的组合为配制C80高性能混凝土的最佳组合。

四、改进实验条件

1.拓宽选材范围,水泥选择从原来的三种增加到六种;粗骨料由原来单一的武鸣石灰岩碎石增加了钦州、南宁九塘等地的花岗岩碎石,粒径级配也进行了调整;细骨料改为石英含量较多且细度模数较大的钦州黄砂和南宁九塘黄砂;分别选择了萘系类和密胺类共4种品牌的高效减水剂、Ⅰ级粉煤灰和硅灰通过比对试验,重新进行选择。

2.更新了不满足现行标准会影响试验误差的混凝土试模和部分试验仪器设备,为保证试配混凝土的标准环境,在混凝土试拌室添置了空调设备。

3.组织小组成员认真学习国家新标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002和《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080-2002,保证混凝土试配工作都能严格按照标准要求进行。

五、二次实验

选用广西地区六个品牌的普通硅酸盐42.5水泥进行试验比对,检验结果见表2:

以上六种水泥,通过混凝土试配比对发现,要达到同一坍落度值,不同水泥相同配合比,采用鱼峰42.5水泥少用水约10kg/m3左右,而且与高效减水剂、掺合料的适应性较好,配制的混凝土强度相对较高,适宜用于C80高性能混凝土。

六、结论

1.在高强混凝土中,混凝土强度不能完全取决于水泥石的强度,水泥石的强度、骨料的强度以及水泥石与骨料之间的界面过渡区的强度它们三者都是影响高强混凝土的共同因素,其中水泥石与骨料之间的界面过渡区的强度最弱,对高强混凝土的影响起关键作用。

2.控制水胶比在0.32以下,对各种材料合理配比,运用高效减水剂和超细矿物粉掺合料技术,可以改善水泥石与骨料之间的界面过渡区孔隙和提高水泥石与骨料之间的黏结强度,改善水泥石和骨料共同作用的能力,从而达到成功配制C80高强高性能混凝土的目的。

3.密胺类高效减水剂对掺量很敏感,掺量不够,外加剂没有明显减水作用,掺量稍微过量就会造成大流动度混凝土拌合物泌水和离析,拌合物出现扒底。而萘系减水剂就容易掌握,即使掺量稍微过量,混凝土拌合物和易性还是很好,水泥浆体还能很好地包裹骨料,拌合物不容易出现离析。因此我们确定主要用以萘磺酸盐甲醛缩合物为代表的萘系高效减水剂来配制C80高性能混凝土。

4.粗骨料的石材强度、最大粒径、颗粒级配以及针片状含量都是配制高强高性能混凝土的主要影响因素。混凝土破坏是从混凝土内部产生裂缝并扩展,使裂缝连通而导致混凝土破坏,石材强度高、颗粒级配好表面几何尺寸均匀、针片状含量少的粗骨料可以提高混凝土抵御破坏的能力。我们在配制C80高性能混凝土时选择了多种类型不同规格的岩石作骨料进行比对试验,从中优选出最佳骨料。

5.在高强高性能混凝土中,高水泥用量、粉煤灰和硅粉的掺入,混凝土中胶凝料总量已经很大,作为填充粗骨料孔隙的砂子应选择较粗的,如果砂子太细,砂总比表面积就大,会增加用于湿润骨料表面的用水量,还会增大水泥胶砂干缩而产生的拉应力,易使水泥石与粗骨料界面产生干缩裂缝。认为配制C80高性能混凝土宜用细度模量≥2.8表面干净、质地坚硬的中砂或中粗砂。

C80高性能混凝土的配制研究,历时三年多时间,经过大家共同努力,终于获得了成功,研究结果符号国家各项标准。

参考文献

[1]叶青,盛黎.C80高性能泵送混凝土的研制[J].新型建筑材料,2003,(8).

[2]冯乃谦.高性能混凝土[M].北京:中国建筑工业出版社,1996.

[3]李朝甫,徐迎.C80高性能混凝土工作特性及其在地下工程中的应用[J].

作者简介:余华明(1964- ),男,广西建工集团第一建筑工程有限公司工程师。