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高強自密實混凝土配合比試驗

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高強自密實混凝土配合比試驗

發布日期:2019-11-19 作者: 點擊:

高強自密實混凝土是指強度不低于C60、流動性大且不離析、不泌水,直接在自重作用下(無需振搗)充滿模具內空間并自動密實的混凝土。高強自密實混凝土與普通的高強混凝土相比,具有諸多的優點和施工優勢,其不僅具有高強混凝土的優勢,還具有自密實混凝土的特點,是一種新型的建筑材料。自密實混凝土在施工工藝方面具有節能、環保、降噪等特點,而高強自密實混凝土可以大大節省施工時間,不僅安全可靠,而且節能環保。許多工程部位必須使用自密實混凝土才能施工,許多樁基礎工程必須要求混凝土高強,這在混凝土的生產質量控制及施工過程中存在較大的困難,因此高強自密實混凝土具有極高的研究價值。當前,高強自密實混凝土的研究不多,缺乏可靠的技術參考,不利于其應用優勢的充分發揮,所以需要加強對高強自密實混凝土的研究。

本文針對以上研究的意義及研究的不足,以水膠比、硅灰摻量、砂率、石子粒徑、減水劑品牌、養護方式等為參數,試驗出具有高強自密實特性的混凝土,為該領域混凝土的研究提供參考與借鑒。

2原材料

⑴水泥:華潤牌P·O42.5R水泥。

⑵活性硅粉(硅灰):SiO285%。

⑶早強劑:無水硫酸鈉。

⑷砂:細度模數2.6,中砂。

⑸石子兩種:粒徑2.3616mm且壓碎值10%;壓碎值4%,粒徑9.516mm。

⑹減水劑兩種:江門強力建材有限公司生產的減水率達20%的聚羧酸高效減水劑與西卡生產的減水率達40%的高效減水劑。

3混凝土的配制

3.1試驗參考規范

⑴《自密實混凝土設計與施工指南》CCES02,以此作為混凝土擴展度的研究參考。

⑵《普通混凝土力學性能試驗方法標準》GB/T,以此作為抗壓強度試驗方法的參考。

⑶《水運工程混凝土試驗規程》JTJ270-98,以此作為混凝土抗壓強度計算值的參考。

3.2試驗配合比

按照以下參數定好多種配方,即水膠比0.22、0.24、0.26,硅灰6%、8%、10%,砂率0.37、0.4、0.43,減水劑采用西卡生產的高效減水劑和江門強力建材生產的聚羧酸高效減水劑,養護方式采用水浴養護(前期加熱到65℃后自然冷卻降溫)和自然養護兩種。配方如表1。


3.3混凝土攪拌工藝

首先把攪拌機潤濕,然后把華潤牌P.O42.5R水泥、曬干的砂和石子準備好,然后把石子、水泥、砂依次倒進攪拌機里干拌30秒,最后倒進摻了減水劑的水,再攪拌150秒,待混凝土擴展度合適時再倒進模具里,最后抹平。

3.4澆筑完成、養護圖、壓力機圖


3.5混凝土拌合物性能及抗壓強度

本文的混凝土坍落擴展度及37d自然養護和水浴養護的抗壓強度記錄如表2。

4試驗結果及分析

為了方便分析和歸類,本文把上面的9組配方按19來繼續編號,其中13號研究的是砂率的影響,2、4、5號研究的是硅灰摻量的影響,2、6、7號研究的是水膠比的影響,2、8號研究的是減水劑的影響,2、9號研究的是石子粒徑的影響。

4.1圖表分析(見圖4~圖8)


4.2不同水膠比對高強自密實混凝土的抗壓強度影響規律

2、6、7號作為水膠比的對比項,由圖5可以發現,當其它條件不變(即硅灰百分比、砂率、減水劑、石子粒徑、養護方式等相同),水浴養護條件下,降低水膠比可以提高混凝土的抗壓強度,其中7號的3d抗壓強度可以達到73.39MPa,對比其他兩組(即水膠比為0.240.26),強度有了明顯的提高;而自然養護條件下,降低水膠比盡管也能提高混凝土的抗壓強度,但提高的幅度沒有水浴養護來得顯著。從高強自密實混凝土角度上講,7號混凝土盡管沒有實現自密實的特點,但是達到了高強,因此水膠比對早強自密實高強混凝土的強度影響很大,要配制出這種混凝土,必須選擇適當的水膠比。不過7號混凝土的7d水浴強度較3d的水浴強度有所下降,原因可能是外界水溫溫度的變化,根據自密實混凝土熱脹冷縮的性質,在溫度下降后,自密實混凝土必然產生收縮而產生拉應力,當拉應力超過自密實混凝土的抗拉強度時,就會產生裂縫。因此,后期水溫過低也會影響抗壓強度的提升。

4.3不同硅灰的摻量對高強自密實混凝土的抗壓強度影響規律

2、4、5號作為不同硅灰的摻量的對比項,如圖6,研究結果表明,硅灰的摻量不是越多越好,硅灰摻加越多反而不利于混凝土的后期強度。當其它條件不變(即水膠比、砂率、減水劑、石子粒徑、養護方式等相同),3d水浴養護和3d自然養護條件下,硅灰的摻量為8%時,其3d抗壓強度達到最大值,而當硅灰摻量為6%10%時,其3d抗壓強度有了不同程度的下降,而且6%的硅灰摻量強度下降得更快。因此,對于3d的混凝土,要想強度合適,硅灰摻量不宜過多也不宜過少。而7d的自然養護與水浴養護下,分別都是摻加硅灰6%的強度更大,原因可能是硅灰摻量過多會影響混凝土后期強度,因此要選擇適當的硅灰摻量。

4.4不同砂率對高強自密實混凝土的抗壓強度影響規律

1、2、3號作為不同砂率的對比項,如圖7,研究結果表明,砂率會影響自密實混凝土的流動性與強度,砂率不是越低強度就越高,砂率的多少會在一定程度上影響混凝土的密實性,事實上,對于不同種的混凝土,應該都有一個最佳的砂率。圖7中,當其它條件不變(即水膠比、硅灰摻量、減水劑、石子粒徑、養護方式等相同),分別在自然條件和水浴養護條件下,砂率越大,混凝土的流動性越好,但相對的其抗壓強度有所下降,自然養護下,砂率從0.43降低到0.37,其3d的抗壓強度從41.4MPa升到了44.5MPa,抗壓強度增加不多,效果不明顯。而在3d水浴養護條件下,抗壓強度變化非常明顯,其中2號砂率3d抗壓強度提高了14.7MPa,而1號和3號的變化不是特別明顯。而對比7d自然養護與7d水浴養護,盡管相對3d強度有了一定的提升,但強度變化最大的是1號混凝土,原因可能是砂率過低,自密實混凝土的包裹性與流動性不佳,不利于自密實混凝土強度的提高。但砂率也不宜過高,畢竟這樣也會造成自密實混凝土偏粘稠,強度也會有所下降。因此,為了試驗出早強自密實高強混凝土,必須選擇合適的砂率,在保證流動性的情況下,盡量提高混凝土抗壓強度,此次實驗結果表明,這種混凝土的砂率可以再往上提高一點。

4.5不同石子粒徑對高強自密實混凝土的抗壓強度影響規律

2、9號研究的是石子粒徑的影響,如圖8,實驗結果表明,9號石子粒徑在9.516mm范圍且壓碎指標低的混凝土,不僅流動性好,而且強度較2號有了明顯的提升,甚至在7d水浴條件下,9號混凝土的強度達到了72.8MPa,實現了高強特性。因此,9號石子粒徑可以提高混凝土的級配,有利于獲得內部堆積緊密的自密實混凝土,可以提高混凝土的強度。

4.6不同品牌的減水劑和減水劑的摻量對高強自密實混凝土的抗壓強度及流動性影響規律

2、8號作為不同品牌的減水劑和減水劑的摻量的對比項,如圖8,實驗發現,當其它條件不變(即水膠比、硅灰百分比、砂率、石子粒徑、養護方式等相同),使用西卡牌的減水劑可以大大提高混凝土的流動性,相比于江門牌的減水劑的效果更好,而且江門牌的減水劑的減水率才20%,所加的減水劑的量得增加一倍,盡管流動性還是很好,但減水劑加多之后使得混凝土的內部化學反應減慢,從而導致1d后拆模下來的混凝土強度不足,嚴重影響拆模,而且拆下來的立方體塊感覺很軟,看起來也是比較濕。而且,對比兩種品牌減水劑所得混凝土的實驗強度可以發現,西卡牌減水劑提高了混凝土和易性的同時,還有利于該種混凝土強度的提高。因此,想要配制早強自密實高強混凝土,必須選擇合適品牌的減水劑,實驗表明,西卡牌的減水劑作為該種混凝土的配制減水劑是不錯的選擇。

4.7不同養護方式對高強自密實混凝土的抗壓強度影響規律

從圖5~圖8可以明確發現,水浴養護可以明顯提高混凝土的強度,但必須很好地控制水溫溫差,不然強度反而會下降。如圖4中,7號混凝土的7d水浴強度較3d的水浴強度有所下降,原因有可能是外界水溫溫度的變化,根據自密實混凝土熱脹冷縮的性質,在溫度下降后,自密實混凝土必然產生收縮而產生拉應力,當拉應力超過自密實混凝土的抗拉強度時,就會產生裂縫。因此,后期水溫過低會影響抗壓強度的提升。

5結論

⑴降低水膠比可以提高混凝土的抗壓強度,但也會影響混凝土的和易性,因此必須選擇適當的水膠比。

⑵硅灰摻量過多會影響混凝土后期強度,因此要選擇適當的硅灰摻量。

⑶砂率過低,自密實混凝土的包裹性與流動性不佳,不利于混凝土強度的提高,此處這種混凝土的砂率可以再往上提高一點。

9號石子粒徑可以提高混凝土的級配,有利于獲得內部堆積緊密的自密實混凝土,可以提高混凝土的強度。

⑸配制高強自密實混凝土,必須選擇合適品牌的減水劑,實驗表明,西卡牌的減水劑作為該種混凝土的配制減水劑性能良好。

⑹水浴養護可以明顯提高混凝土的強度,但必須很好地控制水溫溫差,不然強度反而會下降。

⑺綜合分析可知,1、2、5、9號配方水浴養護下都實現了高強自密實混凝土的特性,且1號自然養護下也實現了高強與自密實性質,本文推薦1號配方作為最優配合比。(來源:《廣東建材》2019.09

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