C80高性能混凝土

C80高性能混凝土（精选9篇）

C80高性能混凝土 第1篇

高强高性能混凝土在我国的试验研究起步较晚，但发展较快。20世纪70年代以来，由于高效减水剂和超细矿物掺合料的生产，为在普通工艺条件下制备高强高性能混凝土提供了技术条件，促进了我国对高强高性能混凝土的应用。一些大型建筑工程结构、铁路工程，市政工程较多的使用了C50及以上等级的混凝土，在减轻混凝土结构自重，减少材料用量，节约资源和保护环境等方面起到了重要作用。实践证明，高强高性能混凝土所具备的特点是其它材料所无法代替的。因此，高强高性能混凝土具有较大的应用价值和良好的应用前景，是混凝土发展的必然趋势。

随着现代建筑科学技术的发展，建筑物越来越高，跨度也越来越大，设计单位采用高强高性能混凝土将越来越普遍。

1 研究目的和技术方案

1.1 研究目的

自19世纪80年代初以来，混凝土作为主导的结构材料用于土木工程已有一百多年的历史。随着建筑工程的材料质量和施工技术的不断提高，特别是多层建筑、高层建筑、超高层建筑以及大跨度预应力钢筋混凝土的发展需要，一般的普通混凝土已不能满足工程要求。因此，为适应建筑工程的飞速发展，适应建筑工程的设计与施工，笔者于2009年初开始研究和配制C80高性能混凝土，目的是能将其广泛应用到建筑工程上，替代传统的普通混凝土用于实际结构，减小结构断面尺寸，减轻结构自重，减少材料用量，节约资源和保护环境等。

1.2 技术方案

本研究配制C80高性能混凝土的目标主要是满足强度、工作性和耐久性的要求。影响高强高性能混凝土拌合物工作性的因素主要有水泥砂浆用量、骨料级配、外加剂品种及掺量;影响强度和密实度的主要因素是水胶比和矿物掺合料，粗骨料粒径、砂率和集料数量也会对强度有所影响;影响耐久性的因素是拌合物的均匀性、稳定性以及硬化混凝土的密实度和所用原材料的品质等。因此，为研制C80高性能混凝土，采用PⅡ52.5级水泥，在拌制混凝土中掺加UNF-3C型缓凝高效减水剂，并掺加Ⅱ级粉煤灰。

2 研究中主要难点与解决途径

研究中主要的难点是水胶比。影响浆体组分强度的主要因素是水胶比，在保持合适的工作性条件下，水胶比应当尽可能降低。本试验中的解决途径是采用PⅡ52.5级水泥，适当提高水泥用量，并掺加UNF-3型缓凝高效减水剂，试验混凝土水胶比为0.26～0.30，采用正交设计试验方案确定C80高性能混凝土的水胶比。

3 试验研究

3.1 原材料

3.1.1 水泥

选用甘肃某公司生产的硅酸盐PⅡ52.5级水泥，实测3d抗压强度26.3MPa, 28d抗压强度57.5MPa, 3d抗折强度6.4MPa, 28d抗折强度10.3MPa。

3.1.2 砂

选用甘肃临洮河砂。实测级配合格，细度模数为2.7，Ⅱ区中砂，含泥量0.9%，泥块含量0.1%，表观密度2640kg/m3。制备C80高强高性能混凝土宜采用细度模数大于2.6～3.0的河砂，砂含泥量小于1%，氯离子含量<0.02%。经碱集料反应试验后，试件无裂缝、酥裂，在规定试验期内的膨胀率小于0.1%。

3.1.3 石

选用兰州安宁碎卵石，粒径5～20mm，实测级配合格，针片状颗粒含量1.8%，压碎指标5.2%，含泥量0.2%，泥块含量0, 表观密度2680kg/m3。

3.1.4 外加剂

选用山西某化工有限公司产的UNF-3型缓凝高效减水剂。该产品为灰褐色粉末，主要成份为萘系减水剂及适量缓凝成分, 兼有合理引气成份组成。实测减水率为26.4%。

3.1.5 粉煤灰

选用Ⅱ级粉煤灰，实测细度16%，烧失量4.07%，需水量比97%，三氧化硫含量1.02%。

3.1.6 水

采用洁净的饮用水。

3.2 混凝土配合比中因素影响试验分析

在已选定材料和确定的外加剂品种及掺量的基础上，考虑和安排好多因素对混凝土性能影响试验，是一个很值得研究的问题。试验安排得好，既可减少试验次数，缩短试验时间和避免盲目性，又能得到较好的结果。为此，本文采用正交设计方案进行优化试验，根据试验与分析，确定本试验需研究水胶比、粉煤灰掺量、砂率三种因素及其三个不同水平。

3.2.1 因素水平表

因素水平表见表1。

3.2.2 正交设计及试验结果

L9 (33)正交设计及试验结果见表2。

3.2.3 各因素对试验结果的极差分析

各因素对试验结果的极差分析(计算过程略)见表3。

3.2.4 结果分析

采用水胶比0.28和0.26所配制的混凝土标准养护28d抗压强度分别为96.6MPa和97.5MPa，均可达到所需的配制强度。

3个因素对混凝土28d抗压强度影响程度中，水胶比的影响非常显著，粉煤灰掺量次之，砂率对强度影响不显著。对工作性的影响程度中，粉煤灰掺量影响非常显著，砂率的影响次之，水胶比对工作性影响不显著。

3.2.5 确定混凝土配合比

根据上述影响因素分析和配合比试验结果，最终确定配合比见表4。

3.3 混凝土拌合物性能

C80高性能混凝土除具有较高的强度外，还应具有良好的流动性和一定时间的保持性，对新拌混凝土进行了坍落度损失试验，结果见表5。

试验结果表明，混凝土在2h内，坍落度损失在10 mm以内，具有较大的流动性，新拌混凝土含气量低于1.0%，密实度好，因此，混凝土具有良好的工作性。

3.4 立方体抗压强度

按照表4确定的混凝土配合比，重复做了22次混凝土立方体抗压强度试验，以验证该混凝土配合比的稳定性，结果见表6。

从试验结果可以看出，采用以上原材料和配合比配出的C80高性能混凝土，其28d抗压强度能稳定达到配制强度fcu.089.6MPa以上，且离散性不大。

3.5 其它力学性能

为了进一步研究C80高性能混凝土的其他力学性能，本文还进行了轴心抗压、劈裂抗拉、静力受压弹性模量、抗折力学性能试验，具体试验过程从略，试验结果见表7。

由表7可知，C80高性能混凝土的轴压比为0.74, 符合CECS 104∶99《高强混凝土结构技术规程》中的有关规定。拉压比达到0.063，比普通混凝土略低，但规律是一致的。静力受压弹模量高于《高强混凝土性能结构设计与施工指南》中给出的数值。

试验结果表明，C80高性能混凝土的配制采用了洁净、界面条件较好的碎卵石，UNF-3型缓凝高效减水剂，加入适量的Ⅱ级粉煤灰，因此，使混凝土的密实性及水泥基材与骨料界面的粘结强度都不同程度的得到了改善。混凝土抗折强度、轴心抗压强度、劈拉强度也随着混凝土抗压强度的提高而提高，即脆性降低、韧性提高，基本上克服了高强混凝土脆性较大的缺点，主要参数已与普通混凝土相近。

3.6 耐久性能试验

高强高性能混凝土意于当使混凝土劣化的外部条件存在时，使混凝土本身密实并不产生原生裂缝，同时减少混凝土内部受侵蚀的组分以保证高强高性能混凝土的耐久性。目前，常用抗渗性来评价混凝土抵抗介质侵入的能力;用抗冻融循环性来评价混凝土抵抗物理作用劣化的能力。本研究进行了收缩、抗渗、抗冻融试验，以研究混凝土的耐久性。

3.6.1 收缩性能

混凝土收缩性能是指混凝土长方试体在规定温度、湿度条件下，硬化过程中不受外力作用引起的长度变化。试验成型100mm100mm515mm的C80高性能混凝土试件1组，标准养护3d后，移入温度(20±2)℃、相对湿度(60±5)%的恒温恒湿室测量其初始长度。此后按规定龄期，测其长度变化，试验结果见表8。

试验结果表明，由于C80高性能混凝土中掺入了粉煤灰，提高了混凝土的密实性，使混凝土在实现高强度的同时，具备了良好的体积稳定性。

3.6.2 抗渗性能

混凝土的抗渗性能是反映混凝土耐久性的重要指标之一。为了验证C80高性能混凝土的抗渗性能，按照标准试验方法进行了抗渗性试验，试验结果见表9。

试验结果表明，由于C80高性能混凝土具有良好的密实性，抗渗等级达到P40仍未出现渗水现象，适合于地下工程结构和防水结构混凝土。

3.6.3 抗冻融试验

混凝土的抗冻融性是指其在饱和状态下遭受冰冻时，抵抗冰冻破坏的能力，是评定混凝土耐久性的重要指标。试验成型了100mm100mm100mm的C80高性能混凝土试件进行了慢冻法试验，试验结果见表10。

试验结果表明, 由于C80高性能混凝土水胶比小，强度高, 结构致密, 因此，抗冻融性能好。经过200次冻融循环后，强度损失率7.0%，重量损失率0，远远优于普通混凝土，因此，C80高性能混凝土具有良好的耐久性能。

4 技术经济效益

C80高性能混凝土具有强度高、工作性能好、耐久性优、综合经济合理等优点。在建筑工程中推广应用C80高性能混凝土，不仅可以减小结构构件断面尺寸，减轻结构自重，降低材料用量，加快施工进度，而且直接能降低混凝土主体结构的造价。参考有关综合测算资料，单方高强混凝土造价要比普通混凝土高，但综合考虑(如混凝土截面减小等因素)，主体结构造价可降低2%。普通混凝土高层建筑主体结构造价约1200元/m2，如应用C80高性能混凝土，主体结构造价每m3可节约24元，若该工程建筑面积为30000m3，则主体结构造价可节约72万元。

5 结束语

高性能混凝土技术总结 第2篇

摘要：介绍了高性能混凝土的定义，特点，技术性能，比普通混凝土的优越性，以推广高性能混凝土的广泛应用。

关键词：高性能混凝土，高耐久性，高工作性，高强度。高性能混凝土产生的背景

混凝土科学属于工程材料研究范畴,是以取得最大经济效益为目标的应用科学,混凝土以其原材料丰富,适应性强,耐久性,能源消耗与成本较低,同时又能消化大量的工业废渣等特点,成为一种用途最广,用量最多的建筑材料。

（1）现如今不少发达国家正面临一些钢筋混凝土结构，特别是早年修建的桥梁等基础设施老化问题，需要投入巨资进行维修或更新。我国结构工程中混凝土耐久性问题也非常严重。建设部于20世纪90年代组织了对国内混凝土结构的调查，发现大多数工业建筑及露天构筑物在使用25～30年后即需大修，处于有害介质中的建筑物使用寿命仅15～20年。维修或更新这些老化废旧工程，投资巨大，而且由于混凝土过早劣化，如何处置费旧工程拆除后的混凝土垃圾也给环境带来威胁。

（2）随着技术和生产的发展，各种超长、超高、超大型混凝土构筑物，以及在严酷环境下使用的重大混凝土结构，如高层建筑、跨海大桥、海底隧道、海上采油平台、核反应堆、有毒有害废物处置工程等的建造需要在不断增加。这些混凝土工程施工难度大，使用环境恶

劣、维修困难，因此要求混凝土不但施工性能要好，尽量在浇筑时不产生缺陷，更要耐久性好，使用寿命长。2 高性能混凝土的定义与性能

对高性能混凝土的定义或含义，国际上迄今为止尚没有一个统一的理解，各个国家不同人群有不同的理解。

1990年5月由美国国家标准与技术研究所(NIST)与美国?昆凝土协会(ACl)主办了第一届高性能混凝土的讨论会，定义高性能混凝土为具有所需，陛能要求的匀质混凝土，必须采用严格的施工工艺，采用优质材料配制的，便于浇捣，不离析，力学性能稳定，早期强度高，具有韧性和体积稳定性等性能的耐久的混凝土。大多数承认单纯高强不一定耐久，而提出高性能则希望既高强又耐久。可能是由于发现强调高强后的弊端，1998年美国ACI又发表了一个定义为：“高性能混凝土是符合特殊性能组合和匀质性要求的混凝土，如果采用传统的原材料组分和一般的拌和、浇筑与养护，未必总能大量地生产出这种混凝土。”ACI对该定义所作的解释是：“当混凝土的某些特性是为某一特定的用途和环境而制定时，这就是高性能混凝土。例如下面所举的这些特性对某一用途来说可能是非常关键的：易于浇筑，振捣时不离析，早强，长期的力学性能，抗渗性，密实性，水化热，韧性，体积稳定性，恶劣环境下的较长寿命。

我国著名的混凝土科学家吴中伟教授定义高性能混凝土为一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土，它以耐久性作为设计的主要指标，针对

不同用途要求，对下列性能有重点的予以保证；耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性以及经济合理性。为此，高性能混凝土在配制上的特点是低水胶比，选用优质原材料，并除水泥、集料外，必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂。

土木工程学会高强与高性能混凝土委员会将高性能混凝土定义为以耐久性和可持续发展为基本要求并适合工业化生产与施工的混凝土。与传统的混凝土相比，这种高性能混凝土在配比上的特点是低用水量(水与胶凝材料总量之比低于0．4，或至多不超过0．45)，较低的水泥用量，并以化学外加剂和矿物掺合料作为水泥、水、砂、石之外的必需组分。这也是现代高强混凝土的配制途径。

结合我国的推广高性能混凝土十几年的情况，2003年廉慧珍教授专门撰文反思了对高性能混凝土的理解存在的若干误区，造成对高性能混凝土使用的盲目和混乱，她对高性能混凝土的理解为，“高性能混凝土不是混凝土的一个品种，而是达到工程结构耐久性的质量要求和目标，是满足不同工程要求的性能和具有匀质性的混凝土。高强不一定耐久，高流动性也不是任何工程都需要的，也不是只要有掺合料就能高性能；混凝土的质量不是实验室配出来的，而是优选配合比的混凝土由生产、设计、施工和管理人员在结构中实现的，开裂的就不是高性能混凝土，除了特殊结构(如临时性结构)外，没有什么混凝土结构不需要耐久。针对不同工程的特点和需要，对混凝土结构进行满足具体要求的性能和耐久性设计，比笼统强调高性能混凝土的名词更要科学”。在这里，高性能混凝土强调的是混凝土的„性能‟或者质量、状态、水平，或者说是一种质量目标，对不同的工程，高性能混凝土有不同的强调重点(即„特殊性能组合‟)。

高性能混凝土具有丰富的技术内容，尽管同业对高性能混凝土有不同的定义和解释，但彼此均认为高性能混凝土的基本特征是按耐久性进行设计，保证拌和物易于浇筑和密实成型，硬化后有足够的强度，不发生或尽量少发生由温度和收缩产生的裂缝，内部孔隙结构合理而有低渗透性和高抗化学侵蚀。

因此高性能混凝土具有良好的性能优点：

（1）、高性能混凝土具有一定的强度和高抗渗能力，但不一定具有高强度，中、低强度亦可。

（2）、高性能混凝土具有良好的工作性，混凝土拌和物应具有较高的流动性，混凝土在成型过程中不分层、不离析，易充满模型；泵送混凝土、自密实混凝土还具有良好的可泵性、自密实性能。

（3）、高性能混凝土的使用寿命长，对于一些特护工程的特殊部位，控制结构设计的不是混凝土的强度，而是耐久性。能够使混凝土结构安全可靠地工作50～100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的。

（4）、高性能混凝土具有较高的体积稳定性，即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热，硬化后期具有较小的收缩变形。

概括起来说，高性能混凝土就是能更好地满足结构功能要求和施工工艺要求的混凝土，能最大限度地延长混凝土结构的使用年限，降低工程造价。高性能混凝土的配置

高性能混凝土与普通混凝土使用基本相同的原材料(如水泥、砂、石),同时必须使用外加剂和矿物细掺料。但由于高性能的要求和配置特点,原材料对普通混凝土影响不明显的因素,对高性能混凝土就可能影响显著,高性能混凝土对材料的要求如下:

（1）水泥：高性能混凝土所用的水灰比很低,要满足施工工作性的要求,水泥用量就要大,但为了尽量降低混凝土的内部升温和减小收缩,又应当尽量降低水泥的用量,同时,为使混凝土有足够的弹性模量和体积的稳定性,对胶凝材料总用量也要加以限制,因此用于高性能混凝土的水泥的流动性能比强度更重要。高性能混凝土所用水泥最好是强度高且同时具有良好的流动性能,并与目前使用的高效减水剂有良好的相容性。我国一般采用42.5号硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。（2）粗骨料：粗骨料应该选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线涨系数小的洁净碎石，也可采用碎卵石，不宜采用砂岩碎石。（3）细骨料：细骨料应该选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、孔隙率小的洁净天然中粗河砂。

（4）矿物掺和料(包括硅灰、粉煤灰、磨细矿渣、天然佛石岩、磨细石灰石粉、石英砂粉等): 在配置混凝土时加入较大量矿物掺和料,可降低温升,改善工作性,增进后期强度,并可改善混凝土的内部结构,提高抗腐蚀能力,增强混凝土的耐久性。因此矿物细掺料应选用品质稳定的产品。不同矿物掺和料的掺量应根据混凝土的施工环境特点、拌合物性能、力学性能以及耐久性要求通过试验确定。一般来说矿物

掺和料掺量不宜小于胶凝材料总量的20%。当混凝土中粉煤灰掺量大于30%时，混凝土水胶比不宜大于0.45。预应力混凝土以及处于冻融环境中的混凝土中粉煤灰掺量不宜大于30%。

（5）外加剂:主要指无需取代水泥而外掺小于5 %的化合物。外加剂的主要性能是改善新拌混凝土和硬化混凝土的性能。用于高性能混凝土的外加剂有减水剂、缓凝剂、引气剂等。其中高效减水剂使得混凝土的水灰比能降得很底却仍可有很好的工作性。因此外加剂应采用减水率高、塌落度损失小、适量引气、能明显提高混凝土耐久性且质量稳定的产品。外加剂与水泥之间应具有良好的相容性。外加剂的掺量都很少,使用外加剂时应当延长搅拌时间,以得到均匀的混凝土拌合物。

配置高性能混凝土前熟悉施工图纸,认真领会设计意图。通过同设计人员交换意见,并经过现场实地勘察,收集水文、地质、气象等原始资料,对施工图设计混凝土应承担功能作全面了解,并做好相应技术信息的收集准备工作。

全面收集原材料信息,精选原材料。加强原材料管理，混凝土材料的变异将影响混凝土强度。因此收料人员应严把质量关，不允许不合格品进场，另外与原材料不符及时汇报，采取相应措施，以保证混凝土质量。

设计合理的混凝土配合比。合理的混凝土配合比由试验室通过实验确定，除确定满足耐久性要求和节约原材料外，应该具有施工要求的和易性。因此要试验室设计合理的配比，必须提供合格的水泥、砂、石。水泥控制强度，砂控制细度、含水率、含泥量等，石控制含水率及含泥量等。只有材料达到合格要求，才能做出合理的混凝土配合比，才能使施工得以正常合理的进行，达到设计和验收标准。4 高性能混凝土质量的施工中控制

（1）振捣方式的质量控制。施工方要根据设计图纸及其施工规范等做好施工方案,并且及时向所有操作人员做好技术交底,预防因振捣方式不对而造成混凝土分层、离析、表面浮浆、麻面等质量问题,进而尽可能降低混凝土成型硬化后出现裂缝的概率,保证混凝土的耐久性。

（2）二次振捣或多次搓压表面。高强、高性能混凝土在拌制过程中,掺加多种外加剂及掺和料,一般情况下缓凝4小时左右,这段时间已浇混凝土表面因环境及水泥水化作用失水较多,容易产生收缩裂缝,经初凝前二次振捣或多次搓压表面,能有效防止表层裂纹,且通过留置的混凝土试块进行强度试验,强度提高5%左右。

（3）在施工过程中出现下列情况之一应挖出混凝土。不能保证混凝土振捣密实或对水工建筑带来不利影响的级配错误的混凝土料；长时间凝固、超过规定时间的混凝土料；下到高等级混凝土浇筑部位的低等级混凝土料。

（4）浇筑完的混凝土必须遮盖来保温或者防雨。

（5）加强高性能混凝土的养护。混凝土养护有两个目的：一是创造使水泥得以充分水化的条件，加速混凝土硬化；二是防止混凝土成型后因日晒、风吹、干燥、寒冷等自然因素的影响而出现超出正常范

围的收缩、裂缝及破坏等现象。混凝土的标准养护条件为温度（20± 3）℃，相对湿度保持90％以上，时间28d。在实际工程中一般无法保证标准养护条件，而只能采取措施在经济实用条件下取得尽可能好的养护效果。混凝土养护从大的范围可分为自然养护与加热养护两类。

5高性能混凝土发展中所面临的问题

高性能混凝土的出现，给土木工程界最直接的冲击是对混凝土耐久性的重视有所加强了，粉煤灰、矿渣等掺合料的使用增多了，预拌混凝土更普遍了。但是，近年来在国内外却发生较多“高性能混凝土”结构开裂，特别是早期开裂的问题。由于高性能混凝土一般具有高胶凝材料用量、低水胶比与掺人大量活性掺合料等配制特点，致使高性能混凝土的硬化特点与内部结构，同传统的普通混凝土相比具有很大的差异，随之带来了它的早期体积稳定性差、容易开裂等问题。而混凝土的裂缝正是在使用阶段环境侵蚀性介质侵入的通道，进而削弱其耐久性。高性能混凝土在国内外的应用实践表明，早期开裂问题已成为制约其在工程中应用的重要因素。因此，改善高性能混凝土的抗裂性是高性能混凝土研究中急需解决的问题。

C80高性能混凝土的研究与配制 第3篇

大连金和砼制品有限公司作为东北地区规模最大的混凝土公司,本着对质量负责和对社会负责的态度积极开展以节能、环保、循环经济和可持续发展为目标的混凝土制造,与大连市建筑科学研究设计院股份有限公司在混凝土技术创新中开展了产研结合,成功完成了C80高性能混凝土的研制和应用工作。

1技术难点及解决方案

C80高性能混凝土研究的主要技术难点在于解决混凝土高强度与良好的工作性能之间的矛盾。

1.1 高强度

影响C80高强混凝土强度的主要因素为水胶比、掺合料的掺量、含气量、粗骨料的种类、胶凝材料的总量和组成、砂率。在满足强度和工作性等性能前提下,尽量地降低水胶比以期获得一定的强度保证率。但是降低水胶比不能简单的通过提高胶凝材料的总量来实现,而应主要采取尽可能降低用水量来满足要求。

1.2 高性能

1)泵送和易性。

由于C80混凝土的胶凝材料总量较大,其浆体量对达到良好和易性和泵送性是足够的。但是由于C80混凝土水胶比很小,因此其浆体的粘性可能较大,容易导致混凝土流动性差。对于流动性的调整,主要考虑从砂率、羧酸外加剂种类、胶凝材料组成、骨料粒型四个方面调整,最终使混凝土的排空时间在5 s～25 s范围内,且扩展度D大于600 mm。

2)体积稳定性及耐久性。

对于C80混凝土,由于其胶凝材料总量较大,因此对其体积稳定性应充分重视,防止产生较大的收缩,甚至开裂。

2原材料的选择

2.1 水泥

水泥是配制高性能混凝土最主要的原材料。其选用水泥主要考虑如下指标:水泥活性、标准稠度用水量以及水泥与外加剂的适应性等,用于配制高性能混凝土的水泥应具备较高的强度等级、相对稳定的质量和良好的流变性,同时与高效减水剂应具有良好的相容性,以使混凝土在采用低用水量时获得大流动性,并且经时损失小。经过筛选选用大连水泥厂生产的P.O52.5R水泥,其物理力学性能如表1所示。

2.2 骨料

1)砂。

选用级配良好的大连河砂,其技术指标如表2所示。

2)石。

试验表明C80混凝土粗骨料的压碎值不宜大于8%,超过10%强度损失严重。在采用相同配比的混凝土,压碎指标对混凝土强度的影响如表3所示。

选用质地坚硬、级配良好的5 mm～20 mm高强青碎石,其技术指标如表4所示。

3)外加剂的选择。

在采用相同配合比的情况下,影响混凝土强度及工作性能的最重要因素为含气量,试验表明C80混凝土含气量控制在2%～3%为宜,含气量过高强度影响明显,含气量过低粘度大,易泌浆,泵送差,见表5。

通过上述试验分析,具有合适的含气量是保证混凝土强度及工作性的前提。通过对大连地区不同外加剂厂家生产的外加剂进行试验,筛选出与水泥适应性好、减水率高、经时损失小的减水剂,最终采用大连建科北方化学股份有限公司生产的DK-PC高性能减水剂。其基本性能参数如表6所示。

4)掺合料的选择。

通过前期试验确定粉煤灰选用华能Ⅰ级灰,利百润S95级矿粉,艾肯硅粉。

3配合比设计

通过对上述影响因素的分析以及对基础试验数据的总结,根据试验室配合比设计的经验最终选定四组基准配合比如表7,表8所示。

通过实验可以看出当矿粉掺量高时混凝土容易产生泌浆抓底的情况,混凝土工作性能不好;当粉煤灰掺量提高混凝土强度增长较慢,混凝土强度保证率较低;当提高水泥用量同时降低矿粉掺量时,无论在工作性能还是在强度方面,混凝土性能都得到了提高;通过最后一组配比可以看出在一定范围内通过降低粉煤灰掺量提高水泥用量可以明显提高混凝土的早期强度,并且混凝土的强度保证率也得到很大提高。

4结语

1)通过实验得知,在采用混凝土配比相同时影响混凝土强度的最主要因素是含气量,对于C80混凝土来说适宜的含气量为2%～3%。

2)配置C80混凝土水泥应选用52.5强度级,矿粉应选用S95级或S105级,砂子应选择中砂(细度模数2.6以上),石子压碎指标应该在8%以下。

3)本次课题研究的C80混凝土电通量处于很低的水平,具有高强、高耐久的特点。

参考文献

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C80高性能混凝土 第4篇

摘要：青岛是我国目前海洋工程发展十分迅速的城市之一，无论是高速公路建设还是海湾工程的建设已为世人所瞩目，作为目前青岛在建第二大海湾工程陈家贡湾特大桥位于胶南市琅琊镇的陈家贡海湾，起于陈家贡村西北，止于尹家圈村东北，属滨海地貌，地形比较平坦。全桥总长1811.5米、孔数-孔径为60-30m，为装配式预应力混凝土连续T梁桥。是我国目前在建的较为罕见的大型海洋工程。

关键词：特大桥海工混凝土耐久性浅谈应用

0引言

由于陈家贡湾特大桥处于海水环境，海水环境对于桥梁混凝土结构具有强腐蚀性，按照一级公路桥梁结构1设计基准期和本工程使用年限的要求进行结构耐久性设计，为保证陈家贡湾特大桥混凝土结构的耐久性，本工程采取了以高性能混凝土技术为核心的综合耐久性技术方案。然而我国目前尚没有大型海洋工程超长寿命服役的相关技术规范，高性能混凝土的设计、生产、施工技术在工程中的应用尚为空白，因此结合陈家贡湾特大桥工程的具体要求，研究跨海大桥混凝土结构耐久性策略和高性能混凝土的应用技术极为迫切和重要。

1陈家贡湾特大桥混凝土结构布置和耐久性设计

1.1陈家贡湾特大桥混凝土结构布置陈家贡湾特大桥孔数―孔径(孔―米)为60―30m，为装配式预应力混凝土连续T梁桥，桥梁上部结构：六孔一联、全桥共十联，行车道板与桥面铺装采用剪力钢筋连接;桥梁下部结构：桥墩采用双悬臂预应力薄壁墩，墩柱为主截面31.5米的带竖肋矩形截面，基础采用柱式台、桩基础或重力台、扩大基础。混凝土设计强度根据不同部位在C35～C50之间。

1.2陈家贡湾特大桥附近海域气象环境陈家贡湾特大桥地处东亚季风比较发达的黄海之滨，受季风和海洋气候的影响，四季变化比较明显，属南温带湿润季风气候类型：夏季空气湿润，雨量充沛;冬季气候干燥，时长稍寒。多年年平均最低气温为9.1℃、最高气温为15.9℃。最热出现在八月，月平均气温为25℃，最冷出现在一月，月平均气温为-4.5℃。年平均相对湿度为72%，累年全年蒸发量平均为1462.2毫米，其中全年以五月份为最高，累年平均达到180.1毫米，一月最小，仅为54.8毫米，海区全年盐度一般在15.00～34.00‰之间变化，属强混合型海区，海洋环境特征明显。

1.3陈家贡湾特大桥面临的耐久性问题在海洋环境下结构混凝土的腐蚀荷载主要由气候和环境介质侵蚀引起，主要表现形式有钢筋锈蚀、盐类侵蚀、冻融循环、溶蚀、碱-集料反应和冲击磨损等。陈家贡湾特大桥位于东亚季风比较发达的黄海之滨，因为天气较暖，严重的冻融破环和浮冰的冲击磨损可不予考虑;镁盐、硫酸盐等盐类侵蚀和碱骨料反应破坏则可以通过控制混凝土组分来避免;这样钢筋锈蚀破坏就成为最主要的腐蚀荷载。

混凝土中钢筋锈蚀可由两种因素诱发：

一是海水中Cl-侵蚀;

二是大气中的CO2使混凝土碳化。国内外大量工程调查和科学研究结果表明：海洋环境下导致混凝土结构中钢筋锈蚀破坏的主要因素是Cl-进入混凝土中，并在钢筋表面集聚，促使钢筋产生电化学腐蚀。在陈家贡湾特大桥周边沿海地区调查中亦证实，海洋环境中混凝土的碳化速度远远低于Cl-渗透速度，混凝土自然碳化速度平均为3mm/。因此，影响陈家贡湾特大桥结构混凝土耐久性的首要因素是混凝土的Cl-渗透速度。

2提高海工混凝土耐久性的技术措施

提高海工耐久性混凝土的主要技术措施有：

2.1海工耐久性混凝土其技术途径是采用优质混凝土矿物掺和料和聚羧酸高效减水剂复合，配以与之相适应的水泥和级配良好的粗细骨料，形成低水胶比，高密实、高耐久的混凝土材料。

2.2提高混凝土保护层厚度这是提高海洋工程钢筋混凝土使用寿命的最为直接、简单而且经济有效的方法。但是保护层厚度并不能不受限制的任意增加，当混凝土保护层过薄时，易形成裂缝等缺陷使保护层失去作用，钢筋过早锈蚀，降低结构强度和延性;当保护层厚度过厚时，由于混凝土材料本身的脆性和收缩会导致混凝土保护层出现裂缝反而削弱其对钢筋的保护作用。

2.3混凝土保护涂层完好的混凝土保护涂层具有阻绝腐蚀性介质与混凝土接触粘结的特点，其于砼粘结力不小于1.5Mpa，并且与砼表面的强碱性相适应，延长混凝土和钢筋混凝土的使用寿命。然而大部分涂层本身会在环境的作用下老化，逐渐丧失其功效，一般寿命在5～10年，只能作辅助措施。

2.4阻锈剂阻锈剂通过提高氯离子促使钢筋腐蚀的临界浓度来稳定钢筋表面的氧化物保护膜，其品质对混凝土的主要物理性能、力学性能无不利影响，从而延长钢筋混凝土的使用寿命。但由于其有效用量较大，作为辅助措施较为适宜。

3加强陈家贡湾特大桥结构混凝土耐久性措施

改善混凝土和钢筋混凝土结构耐久性需采取的措施：

①从材质本身的性能出发，提高混凝土材料本身的耐久性能，例如采用高效减水剂和高效活性矿物掺合料。

②找出破坏混凝土耐久性作用的内在因素和外在因素，对主因和次因对症施治，并根据具体情况采取除高性能混凝土以外的补充措施，例如综合防腐措施。采用高性能混凝土是在恶劣的海洋环境下提高结构耐久性的基本措施，然后根据不同构件和部位，尽可能提高钢筋保护层厚度(一般不小于50mm)，某些部位还可复合采用保护涂层或阻锈剂等辅助措施，形成以高性能海工混凝土为基础的综合防护策略，有效提高陈家贡湾特大桥混凝土结构的使用寿命。

因此，陈家贡湾特大桥混凝土结构的耐久性基本方案是：首先，混凝土结构耐久性基本措施是采用高性能混凝土，同时依据混凝土构件所处结构部位及使用环境条件，采用必要的补充防腐措施，如掺加钢筋阻锈剂、混凝土外涂保护层等。在保证施工质量和原材料品质的前提下，混凝土结构的耐久性将可以达到设计要求。

对于具体工程而言，耐久性方案的`设计必须考虑当地的实际情况，如原材料的耐久性指标、工艺设备的可行性等，以及混凝土配合比经济上的合理性。也就是说应该采取有针对性的，因地制宜的制定防腐方案。

根据设计院提出的陈家贡湾特大桥主要部位构件的强度等级要求、构件的施工工艺和环境条件，对各部位混凝土结构提出具体的耐久性方案。

4陈家贡湾特大桥高性能混凝土原材料耐久性

4.1试验用原材料及其物理化学性能

4.1.1水泥试验中采用了P.Ⅱ52.5，有关性能参数见下表。

4.1.2高炉磨细矿渣(S95)

高炉磨细矿渣(S95)的有关性能参数见表

4.1.3硅粉

硅粉的有关性能参数见表

4.1.4粗骨料

混凝土配制试验用石为5～25mm连续级配碎石。

4.1.5细骨料

混凝土配制试验用砂检验结果如表

4.1.6减水剂

试验采用HSN-A聚羧酸高性能混凝土减水剂。

4.1.7拌和用水

饮用水。 4.2试验方案和主要试验方法从高性能海工混凝土的基本要求出发，在原材料的优选试验中，以混凝土的坍落度和扩展度评价混凝土的工作性，以抗压强度等评价混凝土的物理力学性能，以混凝土的电通量和氯离子扩散系数(自然扩散法)试验结果评价混凝土的抗氯离子渗透性能，并以耐久性能为首要要求。

试验中所采用的主要试验方法有：

4.2.1坍落度、扩展度混凝土的坍落度、扩展度按《新拌混凝土性能试验方法》GBJ80-85测定。

4.2.2抗压强度混凝土的抗压强度按《普通混凝土力学性能试验方法》GBJ81-85测定。

4.2.3混凝土的抗冻性能试验参照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》(GBJ82-85)进行。

4.2.4混凝土的电通量和氯离子扩散系数快速试验NEL-PER型混凝土电通量测定仪来评价混凝土抵抗氯离子渗透能力的标准。试验仪器采用北京耐尔NEL-PER型混凝土电通量测定仪。通过在￠9550mm的混凝土试样两端施加60V的直流电压，通过检测6hrs内流过的电量大小来评价混凝土的渗透性。

用RCM-DH型氯离子扩散系数测定仪测定混凝土氯离子扩散系数的试验方法，RCM法参照DuraCrete非静态电迁移原理制定，定量评价混凝土抵抗氯离子扩散的能力，本方法适用于骨料最大粒径不大于25mm的试验室制作的或者从实体结构取芯获得的混凝土试件。将标准养护28天的混凝土试件浸泡于质量浓度为3.0%的NaCl溶液中至指定龄期后，用混凝土切割机将混凝土试件切割成直径=100±1mm，高=50±2mm的试件。将试件放入电解槽的夹具中，注入1L0.2mol/LKOH正极溶液与1L含5%NaCl的0.2mol/LKOH负极溶液，用测试机主机电源进行电迁移过程，劈开试件，用0.1mol/LAgNo3溶液测定显色深度，最后用软件计算混凝土试件的氯离子扩散系数。

4.3混凝土配合比设计试验主要研究C40和C50高性能海工混凝土的性能

4.4高性能混凝土性能试验结果及分析混凝土的物理力学性能试验结果，常规耐久性能试验结果

高性能海工混凝土的氯离子扩散系数和抗冻性能;高性能海工混凝土与普通混凝土相比较，具有优良的工作性能、相近的物理力学性能和优异的耐久性能，尤其是其耐海水腐蚀性能，混凝土氯离子扩散系数可小于3.0～1.0E-12m2/s

5海工耐久性混凝土的质量保证措施

5.1影响海工耐久性混凝土质量的因素高性能海工耐久性混凝土一般通常具有较高的胶凝材料用量、低水胶比与掺入大量活性掺合料等配制特点，致使高性能混凝土的硬化特点与内部结构同传统的普通混凝土相比具有很大的差异，随之带来了它的早期体积稳定性差、容易开裂等问题。而混凝土的裂缝正是在使用阶段环境侵蚀性介质侵入的通道，进而削弱其耐久性。

5.2提高海工耐久性混凝土质量措施在试验过程中发现，浇筑的混凝土由于阳光直射温度较高产生温差过大的现象，同时由于海湾地区海风比较强烈也容易造成混凝土表面失水过快，混凝土表面收缩较大而导致混凝土开裂。因此，在实际浇筑混凝土过程中，T梁或其它结构的混凝土浇注完毕后应立即在顶面和四周采取保温保湿措施。对于T梁等大型预制构件，由于预制场地的限制和施工进度要求，采用低温蒸养的方式。

对于现浇混凝土，混凝土成型抹面结硬后立即覆盖土工布，砼初凝后立即进行浇水养护，养护用水为外运淡水,记录每天的温度和风向，避免混凝土干湿交替，拆模前12小时拧松加固螺栓，让水从侧面自然流下养护，侧面拆模不小于48小时。

6结语

C80高性能混凝土 第5篇

目前,安徽处在机制砂和天然细砂掺配成混合砂使用的时期,国内对C60以下混合砂高性能混凝土的研究较多,技术相对成熟;而C60~C80混合砂高性能混凝土研究的相关资料较少[1-3],由于其胶凝材料用量较大,而机制砂破碎过程中产生的石粉粒径小于0.075mm,石粉的加入增加了混凝土的粉料, 会对C80高强高性能混凝土性能产生影响,本文重点研究石粉含量对C80混合砂高性能混凝土性能的影响规律。

1原材料

水:清洁饮用水。

水泥:安徽华东PO52.5级硅酸盐水泥,其物理性能指标见表1。

矿物掺合料:①粉煤灰:淮南平圩产F类Ⅰ级粉煤灰,细度(45μm方孔筛筛余)7.4%,需水量比92%,烧失量1.6%。 ②矿渣粉:合肥某建材有限公司产,S95级,密度2.98g/cm3,比表面积465m2/kg,28d活性指数97%,烧失量1.38%。 ③硅粉:上海产,SiO2含量91.5%, 密度2.2g/cm3, 比表面积19000m2/kg (BET法)。

细骨料:六安产细河砂,细度模数1.8,属Ⅲ区, 颗粒级配见表2;庐江产机制砂,细度模数3.5,属Ⅰ 区,颗粒级配见表3,石粉含量为10%。

粗骨料:巢湖散兵碎石,连续粒级5~20mm,含泥量0.2%,泥块含量为0。

外加剂:山西某化工有限公司产HT-HPC聚羧酸高性能减水剂,掺量为胶凝材料的1.0%~1.2%,减水率大于26%,其他性能符合GB 80762008《混凝土外加剂》相应技术指标要求。

2试验方法

混凝土和易性按GB/T 500802002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行,混凝土力学性能按GB/T 500812002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行,混凝土耐久性能按GB/T 50082 2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行。

3试验结果与分析

3.1 C80混合砂高性能混凝土配合比的优选

本试验混凝土配合比计算采用重量法,C80初步配合比见表4。

kg/m3

以C80高性能混凝土为研究对象,采用正交试验优化混凝土配合比,考察影响混凝土性能的关键因素及机制砂掺配比例对C80高强高性能混凝土的影响,结果见表5。

从表5正交试验L9(34)可知,C80混合砂高性能混凝土对坍落度的影响顺序为C1A3B1(B1A3) D2, 对3d抗压强度的影响顺序为A1B1C2D3, 对28d抗压强度的影响顺序为A2C3B2D3。 综合因素法得出的最佳配合比为A3B2C2D3(见表6),经实际验证,其和易性和强度满足要求。 最优配合比中A3代表粉煤灰掺量为15%,B2代表砂率为40%, C2代表外加剂掺量为1.1% ,D3代表细度模数为2.8的混合砂,其掺配比例为河砂40%+机制砂60% (质量比)。 这说明C80混合砂高强高性能混凝土中机制砂替代河砂的比例可达到60%,为机制砂在高强高性能混凝土工程中的推广应用提供了有力数据。

3.2石粉含量对C80混合砂高性能混凝土性能的影响

表7设计了4组配合比,其特点是在最优配合比的基础上,机制砂中的石粉含量按4%、7%、10%、 13%的比例递增。从试验结果可知,石粉含量在13% 以内, 混凝土3d抗压强度超过60MPa,28d抗压强度达到90MPa,3d抗压强度占28d的69%, 说明C80混合砂高性能混凝土的早期强度较高, 这可能是机制砂中一定量的石粉起到了晶核作用,促进水泥熟料的水化[4],使早期强度较高。 石粉含量在10% 以内,其它条件一定的情况下,随石粉含量的增加, 混凝土的流动性和强度均增大;石粉含量大于10%时,随石粉含量的增加,混凝土逐渐变稠,工作性变差,抗压强度也有所降低。

kg/m3

从表7可以看出,石粉含量在10%时,C80混凝土3d和28d抗压强度最高。 JGJ 522006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》及GB 50164 2011《混凝土质量控制标准普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》规定配制强度等级大于C60的混凝土时石粉含量5%,但目前省内生产的机制砂石粉含量大部分高于5%,甚至在10%以上。 从本试验可以看出,机制砂石粉含量为10%时,C80混合砂混凝土的流动性和强度都达到了较高水平,为提高省内机制砂的利用率提供了科学依据。

在高强混凝土中,由于水泥用量较大,水胶比较小,水泥熟料不能完全水化,只能作为一种填充料,导致资源浪费,而水泥用量高容易增加混凝土的开裂敏感性,80%以上的混凝土结构开裂是由体积稳定性造成的[5],因此,体积稳定的关键因素之一是水泥用量, 研究高强混凝土中石粉取代部分水泥,对混凝土工业的可持续发展具有重要意义。

3.3石粉作掺合料对C80混合砂高性能混凝土性能的影响

从表8可以看出,C80混凝土石粉作掺合料配比的特点是:在机制砂石粉含量10%以及混凝土配合比不变的情况下,石粉逐步取代占胶凝材料总量15%的粉煤灰, 取代比例分别为25%、50%、75% 、 100%。 石粉作掺合料取代粉煤灰的过程中(即掺合料掺量在15%以内),C80机制砂混凝土的和易性较好, 坍落度和坍扩度分别在220mm和540 mm左右,拌合物粘聚性和保水性良好。 总之,石粉作掺合料在掺量15%以内,对混凝土的和易性几乎没有影响。

在强度方面,石粉替代粉煤灰作掺合料掺量在15%以内,随石粉掺量的增加,C80混凝土3d和28d抗压强度均有下降趋势,但下降幅度不大,即每增加3.75%的石粉作掺合料,3d强度下降2~3MPa, 28d强度下降的幅度更小。 这可能是因为高强混凝土胶凝材料用量比较大,一部分未反应的水泥刚好被石粉中的微细粒子取代, 起到填充料的作用所致。

综上所述,石粉作掺合料在C80高强高性能混凝土中可取代15%胶凝材料,对工作性和强度的作用效果相当于掺入等量的Ⅰ级粉煤灰,这对增加石粉的经济价值和提高石粉的利用率,节约水泥(或掺合料),降低能耗均有积极作用。

4结论

(1)利用正交试验对C80混合砂高性能混凝土配合比进行优化,试验结果表明,用60%的机制砂+ 40%的天然细砂作为细骨料能配制出满足和易性、 力学性能的高性能混凝土。

(2)随石粉含量的增加,混凝土拌合物稠度增大,石粉含量在10%以内,C80混合砂混凝土的工作性和强度均较好。

C80高性能混凝土 第6篇

预应力高强混凝土离心桩是一种桩身采用高强混凝土再配以高强度、低松弛专用预应力钢筋,离心成型后经特殊养护工艺制成的桩基材料。我国20世纪80年代后期开始大量应用预应力高强混凝土管桩(简称PHC桩)。但随着预应力离心桩的应用领域和服役环境变得越来越恶劣,例如寒冷地区混凝土的抗冻耐久性劣化或失效等。土壤、地下水、海水、腐烂的有机物及工业废水中都含硫酸根离子,它们渗入混凝土内部会与水泥的水化产物发生化学反应,引起膨胀、开裂、脱落等现象,严重影响混凝土的耐久性和使用寿命[1,2,3]。曹建国、周永祥、J.Geiselerh和胡曙光、田耀刚等人研究了矿物掺合料对高强混凝土抗冻融和抗硫酸盐侵蚀性能的影响及其作用机理,但他们均限于单一自然环境、标准养护和蒸汽养护下进行的研究[4,5,6,7,8],而对于蒸汽养护和标准养护二者之间的抗冻融及抗硫酸盐关系研究还较少。因此,本文重点就标准养护和蒸汽养护对免压蒸C80桩用高强混凝土抗冻融和抗硫酸盐性能及掺合料等因素对管桩混凝土耐久性的影响开展研究。

1 实验原材料、样品制备及测试方法

1.1 原材料

(1)水泥:采用浙江产PO 52.5级水泥,化学组成见表1,经检测其安定性合格;标准胶砂试件3d抗折强度为6.3MPa,抗压强度为33MPa;28d抗折强度为9.1MPa,28d抗压强度为62.2MPa。

(2)砂:表观密度为2660kg/m3,堆积密度为1450kg/m3,细度模数为2.8,属中砂,颗粒级配良好;含泥量为1.3%,属于Ⅱ类砂。

(3)石子:表观密度为2850kg/m3,堆积密度为1580kg/m3,粒形较好,颗粒级配符合5～25mm连续粒级,质量良好。

(4)矿粉:密度为2.86kg/m3,流动度比为103,7d活性指数为83.2,28d活性指数为98.6,其化学组成见表1。

(5)硅灰:SiO2含量>90%,其化学组成见表1。

(6)减水剂:萘系减水剂,减水率为21%。

(7)水:普通自来水。

1.2 样品制备及测试

1.2.1 C80桩用高强混凝土配合比

C80桩用高强混凝土配合比见表2。

1.2.2 测试方法

表2中三组混凝土试件的成型尺寸为100mm100mm100mm,成型后覆盖薄膜,1d后拆模。养护制度为:①标准养护:移入标准养护室养护至7d和28d测试龄期;②蒸养养护:需测1d脱模强度,再移入标准养护室养护28d龄期测试。混凝土抗压强度试验按照GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行。

耐久性能制样及测试(抗冻融、抗硫酸盐)按照GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行。

净浆试件尺寸为20mm20mm20mm。成型后1d脱模,脱模后置于(20±1)℃、相对湿度不低于95%的养护箱中养护至相应龄期。净浆试件破型后用无水乙醇浸泡,然后磨细后过200目筛,并置于干燥皿中备用,测其XRD和SEM。

2 实验结果分析

2.1 力学性能结果

表3为试件28d抗压强度试验结果。

从表3可知:①矿物掺合料的合理复掺可有效增加混凝土后期强度;②养护制度对混凝土强度影响较大,随着蒸养80℃时静停时间的不断增加,混凝土强度先增后降,其中,蒸养80℃,静停4h时的28d强度最好,与标准养护28d强度相当。蒸养条件下,硅灰和矿粉在混凝土体系中能发挥良好的火山灰效应和密实作用,优化孔径分布,减少混凝土结构中的连通孔含量,提高水化产物的密实度,并减少界面过渡区内大尺寸Ca(OH)2晶体含量[9]。但高温养护也可引起混凝土产生的内部应力、水化产物不均匀分布、水的定向迁移以及内部气泡的膨胀与破裂等都对混凝土强度不利[6,10],而在对蒸养80℃、静停超过4h后的净浆试样进行SEM图(如图1～图3)分析发现:针状水化硅酸钙和钙矾石等已经部分由细长状向短小的圆柱状发生分解,故其强度出现倒缩现象。另外,免压蒸下,1～4组的蒸养80℃静停4h时的桩用C80高强混凝土的早期力学强度远远大于预应力离心桩的生产要求,从而可取消蒸压养护中的二次养护工艺。

2.2 抗冻融实验结果

考察1～3组标准和蒸养80-4h试块快速冻融500次后的相对动弹性模量和质量损失率,实验结果见图4～图9。

由图4～图9可知,快速冻融250～300次之前,标养和蒸养混凝土的相对弹性模量基本处于1 0%以内,质量损失率也都在0.5%左右,但超过300次后,相对弹性模量大幅下降;同时,质量损失率也都超过1%,且蒸养较标养下降更快。在冻融作用前,混凝土表面光滑平整,经过300次冻融循环后,混凝土表面部分水泥浆剥落,出现微小孔洞及裂纹,冻融循环达到450次后混凝土表面的水泥浆剥蚀严重。当普通混凝土处于寒冷环境下,首先是靠近结构表面的水开始冻结,产生9%左右的体积膨胀,产生冻胀应力,结构内部将产生微裂缝;当混凝土结构再次遭受外界冻融时,微裂缝等缺陷将不断扩展,最终造成混凝土结构冻融破坏[11,12]。对于高强混凝土而言,水胶比很低,其抗渗性较好,孔径较小,冰点较低,故冻融结冰所引起的破坏应力或应变难以形成足够的破坏力;但另一方面,高强混凝土弹性模量较高,脆性较大,在低温下,混凝土结构破坏的敏感性较高[13]。基于理论上的分析仍存在矛盾,故下文从混凝土冻融前后SEM图再进行分析。

随着快速冻融的进行,在宏观上可发现,原本试件本身的光滑表层逐渐变得粗糙,细骨料暴露,表面开始起皮剥落,粗骨料逐渐露出,混凝土整体结构破损。微观上面,由图10～图13可见:①冻融前,标养较蒸养下的针状水化硅酸钙和纤维状钙矾石更稠密一些;②冻融后,针状水化硅酸钙凝胶体和钙矾石部分分解,图中可见呈絮状,且有微裂纹出现。主要原因有:低温下水化硅酸钙凝胶的生成较常温下更加缓慢[14],颗粒间尚有剩余空间,这有利于钙矾石的生长,即单硫型水化硫铝酸钙向三硫型水化硫铝酸钙转变,从而产生膨胀压力;另外,粗骨料和凝胶体之间的界面过渡区存在多个薄弱环节,在冻融作用下容易受力不均匀,所以有微裂纹的出现[15,16]。加上早期高温蒸汽养护下的单硫型水化硫铝酸钙量要比标准养护下的多,且内部缺陷也多,故标养冻融450次后的相对动弹性模量和质量损失率均要比蒸汽养护低一些。

2.3 抗硫酸盐实验结果

表4为150次干湿循环后[每次干湿循环总时间为(24±2) h]的强度测试结果。

由表4测试结果可以看出,随着干湿循环中硫酸盐介质侵蚀时间的延长,各试样的抗硫酸盐侵蚀性能还略有提高,侵蚀系数均在1 00%以上;且高温蒸养后混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能整体要劣于标准养护。主要原因是,随着硫酸根离子逐渐进入混凝土内,与可溶性的C-S-H和层状的Ca(OH)2发生反应,生成的钙矾石用以填充混凝土内部的初始孔隙,虽然会产生一定的膨胀内应力,但尚未到达混凝土的破坏强度,不足以产生膨胀裂缝;相反,还可以对混凝土内部空隙起到填充作用,对混凝土进行一定的加固,从而增加了混凝土的强度[17],降低了孔隙率,使混凝土更加密实,切断硫酸盐侵蚀介质侵入混凝土的内部通道,使混凝土的抗侵蚀能力增强。加上从前面就可知,高温养护下的混凝土内部存在诸多缺陷。并且,从表4中四组混凝土的56d氯离子迁移系数也可知,蒸汽养护后的氯离子迁移系数要远大于标准养护,这也间接证明了标养后的混凝土在干湿循环下的抗硫酸盐性能要优于蒸汽养护。

由硫酸盐侵蚀循环150次后的SEM图(图14、图15)可见,蒸养条件下,已有部分进入混凝土结构内,与可溶性的C-S-H和层状的Ca(OH)2发生反应,生成纤维状的钙矾石,结构产生微膨胀,有裂纹出现,且蒸养混凝土在超过65℃后,容易生产单硫型水化硫铝酸钙[18],所释放出的也可与内部的Ca(OH)2发生反应;而标养混凝土内部仅有少量的Ca(OH)2参与反应。同时,体系中粗骨料在80℃干湿循环150次下,可能会产生破坏,从而使骨料与凝胶体之间的过渡区产生破坏[19]。故蒸养下的混凝土干湿循环150次后的强度要略低于标准养护,即硫酸盐抗侵蚀系数整体要低于标准养护。

3 结论

(1)矿物掺合料的合理复掺,可有效改善免压蒸预应力离心桩用C80高强混凝土的后期强度及耐久性,其中水泥用量为400kg/m3,矿粉与硅灰互掺近1:1时,抗冻等级可达F450,抗硫酸盐等级可达KS150以上。

(2)养护制度对于免压蒸预应力离心桩用C80高强混凝土的性能影响很大,虽然蒸汽养护要劣于标准养护,但免压蒸下的C80混凝土的强度和抗冻融、抗硫酸盐性能均可满足预应力离心桩的生产要求,可替代目前桩生产中大规模使用的蒸汽蒸压过程,既降低了生产成本又能简化生产流程。

(3)本研究为PHC管桩的抗冻性和抗硫酸盐侵蚀性能提供了较丰富的参考数据。但由于整个试验的制样配合比范围较窄等因素,其结果的规律性仍需进一步研究探索。

摘要：为探索养护制度对采用水泥-硅灰-矿渣粉复合胶凝材料的C80桩用高强混凝土耐久性性能的影响规律,研究了不同养护条件下(蒸汽养护和标准养护)C80桩用高强混凝土抗冻融和抗硫酸盐性能,并分析了不同蒸汽养护恒温静停时间对复合胶凝材料水化程度的影响。试验结果表明,蒸汽养护能有效提高预应力离心桩用C80高强混凝土早期(28d)强度;标准养护下的预应力离心桩用C80高强混凝土抗冻融和抗硫酸盐性能要优于蒸汽养护,其中水泥用量为400kg/m3,矿粉与硅灰互掺近1:1时,抗冻等级可达F450,抗硫酸盐等级可达KS150以上;蒸汽养护最高恒温不超过80℃对提高水泥基胶凝材料耐久性更加有利。

C80高强混凝土的配制与中试研究 第7篇

目前我国高强混凝土在超高层建筑中已经得到较为广泛的应用, 在试验室中较易配出符合要求的混凝土, 但在实际生产中还面临诸多问题。混凝土设计强度越高, 对其所用原材料的质量和稳定性的要求越高, 但在实际生产控制中, 可能会面临较大困难。已有研究表明, 配制C80 及以上强度的混凝土, 所用碎石的压碎指标不宜小于6%, 且碎石粒型、含泥量需满足相关标准的规定[1], 但目前厦漳地区优质砂石等原材料日益枯竭, 难以找到符合要求的骨料。因此, 本文采用常见原材料, 通过改变水胶比、矿物掺合料比例等参数, 试配C80 高强混凝土, 研究配合比参数对C80 高强混凝土性能的影响规律, 并在搅拌站进行中试研究。

1 原材料

水泥, 润丰42.5普通硅酸盐水泥, 其物理性能指标见表1;粉煤灰, 漳州市后石电厂生产的Ⅱ级粉煤灰, 细度14.6%, 需水量比97%, 烧失量1.45%;矿粉, 三钢集团 (龙海) 矿微粉有限公司生产的S95级矿渣粉, 比表面积410m2/kg, 流动度比100%;硅灰, 厦门金岳材料科技有限公司生产, 比表面积约为18000m2/kg, Si O2含量92.3%;碎石, 海沧顺信建材厂生产的反击破花岗岩碎石, 粒径为5~20mm;河砂:厦门海城商贸有限公司生产的中砂, 细度模数为2.9;减水剂, 福建科之杰新材料有限公司生产Point-S缓凝聚羧酸高效减水剂, 固含量21.8%;水, 自来水。

2 试验方法

C80 高强混凝土配合比设计, 确定用水量、水胶比、矿物掺合料掺量等配合比参数。在试验室进行多次试配达到目标混凝土性能后, 在搅拌站进行试生产。C80 高强混凝土工作性试验、抗压强度试验等按照我国现行行业标准《高强混凝土应用技术规程》JGJ/T 281 进行。

3 试验结果与分析

3.1 矿物掺合料比例的影响

在配制高强高性能混凝土的过程中, 对矿粉、粉煤灰以及硅灰的掺量进行了调整, 并分别进行试验。试验配合比和拌合物性能测试结果如表2、表3 所示, 试验结果分析见图1和图2。

由图1、图2 可见, 适当改变矿物掺合料比例可显著改善排空时间。相比粉煤灰, 矿粉的活性更高, 对后期强度有利。粉煤灰掺量最大时, 早期强度显著降低, 后期强度虽然有较大增加, 但仍小于其他组。综合工作性与强度两方面结果, 应用矿粉与粉煤灰各20%的配合比作为下一步基准配比。

3.2 硅灰的影响

在配制高强高性能混凝土的过程中, 采用了5%、7%、9%三种掺量的硅灰内掺。试验配合比和拌合物性能测试结果如表4、表5 所示, 结果分析见图3 和图4。

kg/m3

由图3、图4 可见, 随着硅灰掺量的增大, 其坍落扩展度变化较小, 但排空时间有明显变化, 在掺量为7%时, 其时间最短。但在试验过程中发现有轻微堆积现象, 表明浆体粘度不足以推动石子的流动。在硅灰掺量提高到9%时, 拌合物不再堆积, 具有较好的流动性, 且最终抗压强度也显著高于其他两组。

3.3 水胶比与水泥掺量的影响

在配制高强高性能混凝土的过程中, 采用了0.21、0.22、0.25 三种水胶比, 即表中G7~G9 组, 以及将水泥掺量分别在G7 的基础上提高和降低10%, 分别为G10、G11 组。试验配合比和拌合物性能测试结果如表6、表7 所示, 结果分析见图5和图6。

G7~G9 组试验结果表明, 当水胶比下降到一定范围后, 水胶比与强度的线性关系可能不再成立, 而最重要的影响因素应是成型后试块的密实度, 这与拌合物含气量、拌合物的工作性、振捣是否到位都有关系。因此配制高强混凝土的过程中不能单独靠降低水胶比来提高强度。

G9~G11 组试验结果表明, 随着水泥用量增加, 拌合物和易性变差, 但后期强度随之有较明显增大。这说明采用P·O42.5 水泥时, 增加水泥掺量对提高混凝土强度有一定作用, 但会造成工作性下降。

由图5、6 可见, 提高胶凝材料总量可减少排空时间, 增大扩展度, 从而显著改善拌合物工作性能。这是由于碎石骨料间的浆体厚度增加, 使混凝土拌合物中的粗骨料在流动过程中的相互之间的阻力减小。提高胶凝材料总量也可提高混凝土的抗压强度, 但两组差值较小, 提升作用不明显。

4 中试试验研究

相对于试验室中配制高强混凝土, 在混凝土生产线上主要面临以下几个问题:生产上原材料波动较大;砂石等含水率不易测准;搅拌机投料时易出现偏差;混凝土需进行运输和泵送, 对工作性要求高;工程现场混凝土养护不足。为更好地完成配制高强高性能混凝土, 本文在搅拌站进行了生产中试。

根据试验室的试配结果与分析, 对试生产配合比进行了适当调整, 考虑到生产上可能出现的波动, 为保证强度和工作性, 胶凝材料总量选用630kg/m3, 水胶比为0.23, 容重设计为2450kg/m3。

4.1 工作性和强度

对中试C80 高强混凝土工作性和强度的测试结果如表8、表9 所示。

在抗压强度测试中, 每次压三组试块取平均值, 试件尺寸为150mm×150mm×150mm。由表8 和表9 可见, 中试的C80 高强混凝土的工作性非常好, 成型过程中未进行振捣。其坍落度损失也可满足对高强混凝土的要求。此外, 由于加入了大量的矿物掺合料, 前期强度发展较慢, 但最终可达到C80 混凝土的强度要求。

通过试生产积累的生产经验有:生产前应取地漏处的砂石进行含水率测试, 如此处出现失误将直接导致试验失败;较小粒径范围的石子下料时宜手动控制, 否则易超掺;生产前宜对配合比进行复验。

4.2 大体积钢管混凝土温升测试

高强混凝土的主要用途之一是用做钢管混凝土, 因此本文对此进行了模拟试验。

混凝土内外温度的测试试验中, 预先将探头埋入混凝土内部, 并采用与电脑相连的温度传感器, 每隔30min自动记录数据。其中A测点位于圆柱体的中心, B测点位于距表面50mm处的混凝土内, C测点位于与A同水平面内距筒壁50mm处的筒内, D、E两点分别位于日照下和非日照下的室外。

浇筑时间距搅拌机卸出混凝土的时间约为2h。钢管厚度为5mm, 其截面直径为1m, 高为1m。浇筑完成后, 在钢管顶部圆截面处选取7 个点, 使用振捣棒进行振捣。

从混凝土入模开始温升测试, 连续测试3d, 钢管混凝土中各点温度曲线如图7 所示。

由图7 可见, 在入模温度基础上混凝土内部最大温升为30℃, 其中心点与两个边界点的最大温差小于25℃, 符合大体积混凝土设计要求[4], 但随后温度下降较快, 应加强保温措施。

5 结论

(1) 通过调整矿物掺合料的掺入比例可获得工作性较好的混凝土拌合物。提高胶凝材料总量可显著改善拌合物的工作性, 对抗压强度影响较小。 (2) 随着单方水泥用量的增加, 混凝土的强度增大, 但工作性下降。 (3) 水胶比下降到一定范围后与强度线性关系不成立。 (4) 在搅拌站生产时, 应注意与试验室生产的不同, 从原材料、设备等各方面控制生产过程。 (5) 大体积高强混凝土浇筑后, 应注意加强保温措施, 避免温度下降过快。

参考文献

[1]廉慧珍.对“高性能混凝土”十年来推广应用的反思[J].混凝土, 2003, 165 (7) :10-13.

[2]蒲心诚, 严吴南.100~150MPa超高强高性能混凝土的强度与流动性影响因素研究[J].混凝土, 1999 (01) :8-15.

[3]叶浩文, 等.广州珠江新城西塔项目施工特点介绍[C].广州:超高层混凝土泵送与超高性能混凝土技术的研究与应用国际研讨会文集, 2008 (4) 15.

C80高性能混凝土 第8篇

1 C80自密实混凝土的试验研究

1.1 试验技术方案

参考自密实混凝土应用技术规程的要求[1], 采用掺入硅灰和不掺入硅灰的4种分别双掺粉煤灰、矿粉和单掺粉煤灰的技术方法, 对比研究出一种既能满足耐久性、工作性、强度等级的设计、施工要求, 又节能环保、成本低廉的自密实混凝土。

1.2 原材料

水泥:唐山冀东PO42.5R级水泥, 28d抗压强度50MPa。

砂子:河北新乐的天然砂, 经筛分析属Ⅱ区中砂, 细度模数为2.8, 含泥量0.8%, 泥块含量0.3%, 表观密度2.65103kg/m3, 堆积密度1500kg/m3。

石子:河北涿州的石灰岩碎石, 粒径5mm~20mm, 含泥量0.6%, 泥块含量0.1%, 针片状含量4.5%, 压碎指标值7.9, 表观密度2.7103kg/m3, 堆积密度1650kg/m3。

粉煤灰:山东德州的I级粉煤灰, 细度 (45μmm方孔筛的筛余量) 9%, 需水量比85%, 烧失量3.2%。

外加剂:巴斯夫建材 (北京) 有限公司的聚羧酸ASTP高效减水剂, 掺量2.0%, 减水率>35%。

1.3 试验及结果分析

混凝土配合比的设计原则是按照自密实混凝土设计和施工指南[1]的要求进行的, 根据混凝土设计强度、耐久性、工作性的要求综合考虑。参考了普通混凝土配合比设计[3]和混凝土泵送施工技术规程[2], 并根据混凝土原材料、混凝土运输距离、混凝土泵与混凝土输送管径、泵送距离、气温等具体施工条件试配。经过试拌调整, 选取4个混凝土配合比, 分别测定其坍落度、扩展度、经时损失、倒坍落度流下时间、U型试验高差、抗压强度。U型试验仪器简图见图2, 混凝土配合比及成本见表1, 混凝土工作性能及强度试验结果见表2, C80自密实混凝土扩展度试验情况见图1。

从表1可知。

配合比成本按高低顺序依次为:4>3>2>1。掺硅灰的3、4要比不掺硅灰的1、2配合比成本高出100多元, 且不掺硅灰中双掺粉煤灰和矿粉的1要比单掺粉煤灰的2配合比成本还要低将近20元, 明显看出双掺粉煤灰和矿粉的1配合比成本最低, 而且与2、3、4配合比成本相差很大。

从表2可知。

(1) 4个配合比的坍落度、扩展度都满足自密实混凝土应用技术规程[1]的要求, 原因主要取决于聚羧酸高效减水剂中的磺酸基和羧基在水泥水化初期颗粒表面产生的双电层结构, 使得相互接触的水泥颗粒由于静电斥力作用而保持分散状态, 同时由于静电斥力作用可以把水泥颗粒内包裹的多余水释放出来, 从而减少了水泥水化用水量, 增大了流动度[4]。坍落度、扩展度按大小顺序依次为:2>1>4>3, 总体上坍落度、扩展度的效果是不掺硅灰的1、2要大于掺硅灰的3、4, 因为硅灰具有颗粒细度高、比表面积大的表观特点, 导致混凝土的粘度提高, 流动性降低;不掺硅灰的1和2中单掺粉煤灰的2要比双掺粉煤灰和矿粉的1效果好, 因为粉煤灰的形态效应和微集料效应, 能良好的填充在水泥颗粒的空隙中, 减少了填充水, 并且其中的玻璃微珠有良好的润滑作用, 使水泥砂浆粘度和颗粒之间的摩擦力降低, 水泥颗粒均匀分散, 起到减水和增加流动性的作用。

(2) 4个配合比的扩展度经时损失都满足施工要求, 其主原因取决于聚羧酸高效减水剂中梳型结构产生的空间位阻效应, 使水泥颗粒之间的静电斥力呈现立体的、纵横交错的形式, 立体静电斥力的电位经时变化小, 在宏观表现为分散性好、扩展度经时损失小[5]。扩展度经时损失按大小顺序依次为:3>4>1>2, 总体上经时损失时间不掺硅灰的1、2要小于掺硅灰的3、4, 主要由于硅灰的活性和颗粒细度都远高于粉煤灰和矿粉;不掺硅灰的1和2中单掺粉煤灰的2要比双掺粉煤灰和矿粉的1经时损失更小, 其原因为:粉煤灰颗粒形态玻璃微珠结构, 和矿粉的高活性。

注:根据原材料市价 (水泥400￥/t, 砂子56￥/t, 石子55￥/t, 粉煤灰170￥/t, 矿粉215￥/t, 硅灰3000￥/t, 外加剂6000￥/t) 计算出混凝土成本。

(3) 倒坍落度流下时间按大小顺序依次为:3>4>1>2, 总体上倒坍落度流下时间不掺硅灰的1、2要小于掺硅灰的3、4, 反映了硅灰细度高, 提高混凝土粘聚性的规律;不掺硅灰的1和2中单掺粉煤灰的2要比双掺粉煤灰和矿粉的1用时更少, 反映了粉煤灰颗粒形态玻璃微珠结构在流动性方面的作用。

(4) U型箱试验高差虽有差异但不明显, U型箱试验高差掺硅灰的3、4要大于不掺硅灰的1、2, 说明主要是粘聚性的差别所造成的, 硅灰提高了混凝土的粘聚性, 对混凝土的抗分离性能起到良好的作用。

(5) 抗压强度按大小顺序依次为:7d、28d抗压强度4>3>2>1, 总体反映了掺硅灰的混凝土抗压强度要大于不掺硅灰的混凝土, 是由于硅灰的高活性提高了混凝土的早期强度;不掺硅灰的混凝土中单掺粉煤灰的7d、28d抗压强度大于双掺粉煤灰矿粉的, 主要由于单掺粉煤灰的掺合料的总量小于双掺粉煤灰矿粉的。掺硅灰的混凝土60d抗压强度与不掺硅灰的混凝土比较接近, 前者略高于后者, 这说明了硅灰在提高混凝土后期强度方面贡献较小。

2 C80自密实混凝土的应用

天津市某建筑地下三层核心筒结构, 混凝土浇注方量3000m3, 设计钢筋量大且密集, 按常规混凝土施工难度很大, 整体混凝土浇注、振捣困难, 不易填充很容易出现“脱空”现象, 本文针对该工程结构特殊需要经过试配研究, 采用双掺粉煤灰、矿粉并加入聚羧酸高效减水剂的C80自密实混凝土配合比, 既要保证混凝土的泵送、施工性能又要保证工程设计强度和耐久性要求。出站扩展度6 5 5 m m, 到场扩展度6 4 0 m, 流动性、抗离析性、粘聚性良好, 浇注后经及时养护, 观测结构外观均未发现狗洞、麻面、裂纹等现象, 现场预留混凝土试件共30组, 28d抗压强度最高值9 6 M P a, 最低值8 8 M P a, 平均值为93MPa, 混凝土的工作性及强度均满足设计要求。核心筒实体结构效果见图3。

3 结语

(1) 不掺硅灰的自密实混凝土在流动性、经时损失、填充性方面要优于掺硅灰的自密实混凝土, 但掺硅灰的自密实混凝土在粘聚性、稳定性方面则更优。

(2) 不掺硅灰的自密实混凝土在早期强度方面虽不及掺硅灰的自密实混凝土, 但后期强度与掺硅灰的自密实混凝土基本相当。

(3) 掺硅灰、单掺粉煤灰和双掺粉煤灰和矿粉的混凝土工作性和强度均满足C80自密实混凝土要求, 而双掺粉煤灰和矿粉的自密实混凝土成本最低, 所以其综合性价比最高。

(4) 实际工程应用, 证明了双掺粉煤灰和矿粉的自密实混凝土在降低工程造价、提高混凝土性能方面的现实意义。

摘要：采用聚羧酸系高效减水剂, 通过对硅灰、粉煤灰及矿渣粉不同组合的试验研究, 在不掺加硅灰的情况下, 配制出成本低廉、工作性能良好的C80级自密实混凝土, 并在工程中成功应用。

关键词：聚羧酸系高效减水剂,硅灰,自密实混凝土

参考文献

[1]CECS203:2006.自密实混凝土应用技术规程[S].

[2]JGJ/T 10-95.混凝土泵送施工技术规程[S].

[3]JGJ55-2000.普通混凝土配合比设计规程[S].

[4]陆文雄, 张月星, 杨瑞海, 等.聚羧酸系高效减水剂的合成及其分散机理的试验研究[J].

C80高性能混凝土 第9篇

近年来高层以及超高层建筑日益增多,采用高强度混凝土进行设计可以减小竖向构件截面尺寸,对结构抗震有利,同时具有一定的经济效益。另一方面,高强度混凝土对原材料的要求十分严格,比如水泥用量,骨料级配以及外加剂用量等[1]。根据现有的工程经验,在配置C50强度等级以上的混凝土时,通常使用PO52.5水泥、精品麻石(花岗岩石子)、粗砂(细度模数2.7以上),C80以上甚至使用硅灰。而这些高品质材料需要专门的料仓来存放,这就为生产带来不便。基于此,本文提出了一种利用普通规格原材料配置C80强度等级混凝土的方法,可以节约成本。

1 试验概况

1.1 试验用原材料

1)水泥。本次试验采用的水泥为盘固P.042.5级水泥,该水泥在江苏地区使用比较广泛,质量也比较稳定,物理力学性能见表1。

2)矿粉。矿粉品牌为沙钢S95矿粉,性能指标见表2。

3)煤灰。粉煤灰为亚能电力Ⅱ级灰,性能指标如表3所示。

4)外加剂。该次试验减水剂为浙江五龙ZWL-PC(Ⅶ)型聚羧酸类减水剂,各项指标见表4。

5)细集料。采用鄱阳湖天然河砂,细度模数2.5,含泥量为1.37%。

6)粗集料。采用产地为重庆的5~20 mm粒径石灰石,含泥量为1.0%,压碎值为8.7%,针片状为5%。

1.2 配合比设计

按JGJ/T281-2012《高强混凝土应用技术规程》[2](以下简称《技术规程》)规定,C80等级高强混凝土配制强度fcu,0≥1.15fcu,k,即fcu,0≥92 MPa。双掺矿粉及粉煤灰,由于其二次水化的火山灰反应和微集料效应和填充效应,可以起到改善混凝土的工作性,降低水化热等作用;但是由于该种水泥为PO型,其中已经掺入了16%的转炉渣及石灰石作为混合材,为防止过高的矿粉及粉煤灰掺量引起早期强度低、二次水化不完全等问题,故在粉煤灰的总掺量为10%的情况下,取矿粉掺量分别为20%、30%、40%的三组配比进行对比试验,选取其中最优者。

根据前期试验所得的原水及外加剂减水率数据,并参考《技术规程》[2]中表6.0.3中的水胶比及砂率,所得配比见表5。

1.3 混凝土的制备和养护

因为高强混凝土对于搅拌的方式和养护较为敏感,故我们通过以下几个步骤来做试拌。

1)按照表5中的配合比,计算出试拌中的实际用量,晒干砂石,并拌合均匀。

2)采用后加法,先将砂石投入搅拌30 s,然后将胶凝材料投入搅拌30 s,接着加入实验设计用水量的80%,搅拌60 s,接着加入减水剂和剩余的20%用于洗涮外加剂容器的水,搅拌120 s。此种方法系将砂石等材料吸饱水分后再加入外加剂,可以减少外加剂被干燥的砂石吸附后造成的无法起到减水作用的损失。

3)卸料后搅拌均匀并装入试模,按照试块的成型方法做成标准试块[3]。

4)静置24 h后拆模,移入标准养护室中加湿养护。

1.4 混凝土配合比对比试验结果

混凝土扩展度试验和强度试验如图1所示。三组试验结果如表6所示。

综合分析三个配比的拌合物状态及抗压强度值,考虑到施工因素,编号B配合比应是最佳选择,即矿粉掺量20%,粉煤灰掺量10%。

1.5 混凝土配合比优化

根据上述实验所得结果,其28 d强度达到混凝土配制强度fcu,0≥92 MPa,但是胶结材用量达到621 kg,用量偏高。根据文献[4],当胶结材用量超过550 kg/m3以上时,由于高强混凝土用水量小,其大量的胶结材处于过剩状态并不能完全参与水化,同时胶结材收缩也偏大。因此,可认为C70和C80高强混凝土所用的水泥量应控制为不大于500 kg/m3,胶结材总量不宜大于600 kg/m3。考虑到上述原因,重新设计配合比(如表7),降低胶结材用量,提高减水剂用量,重新进行试验。测试结果见表8。

根据所得结果,优选C配合比为最优配合比。

2 原理分析

2.1 高强混凝土强度的来源

根据混凝土理论的发展和最新的研究成果,混凝土强度的主要影响因素应为水灰比以及水泥石和石子之间的胶结强度,而石子主要起到骨架和填充作用,抵制混凝土的收缩。在石子表面的含泥量和风化石控制住以后,随着聚羧酸型高效减水剂的出现,胶凝材料可以和石子有极好的粘结,摆脱了以前制作高强度混凝土需要强度很高的石子的这个要求。当然粗骨料的压碎值仍需注意控制,但在100MPa的混凝土以内,应不需要特意使用高强度粗骨料。

2.2 粗骨料粒径与级配的影响

连续级配容易理解,因为这样细颗粒才能填充粗颗粒之间的空隙,有利于减少骨料骨架中的孔隙率。而石子粒径在过去的混凝土配制中存在误区,认为石子粒径偏小则强度难以保证。根据最新的混凝土理论,在高强度混凝土中,水泥石和石子表面之间的过渡区是最薄弱的连结环节,因为相对于水泥基浆体,过渡区的水更多,水灰比变大,孔隙率更高,强度变低。过渡区的水由混凝土泌水引起,通常无法避免,而粒径大的石子其下部积聚的水囊更大,因而带来了石子和水泥石之间过渡区强度更大的损失。因此,在配置高强度混凝土时,应选择粒径较小的连续级配石子。

2.3 高性能减水剂的作用

正是由于聚羧酸类高效减水剂的推广使用,才能实现使用普通原材料制作高强度的混凝土。在过去用萘系减水剂制作C50以上等级混凝土时,由于减水率达不到较高的水准,而只得增加减水剂掺量和水泥用量,但是料相往往干涩,且无流动性,坍损也特别大,难以泵送施工。而聚羧酸减水剂由于其聚合物分子的支接链吸附在水泥颗粒表面然后通过空间位阻作用,阻止水泥颗粒絮接成团,故聚羧酸可以高减水、高保坍,这对制作高强度混凝土起到了决定性的作用。

2.4 掺合料的使用

如今粉煤灰和矿粉双掺已经推广运用到混凝土的实际生产中,矿粉和粉煤灰由于细度的差异,可以和水泥形成粉料颗粒间的紧密堆积即微集料效应。矿粉和粉煤灰可以与水泥的水化产物氢氧化钙发生反应生成C-S-H凝胶,从而使水泥石更致密,降低孔隙率而增加强度。矿粉的颗粒由于其光滑而致密的表面,在搅拌初期其吸附水量要比水泥更少,可在浆体表面形成光滑的滑移面,从而减少用水量,增加流动性。而粉煤灰中的玻璃微珠形态也可增加流动性和泵送性能。

2.5 后加法

一般生产拌合时,是先将外加剂放入拌合水中,再投料,这样外加剂容易被未润湿的粉料和砂石吸附,而影响其减水性能,进而影响了强度,而后加法由于水先加入润湿了粉料和骨料,可以减少外加剂被吸附的量,避免了这个问题。

3 结论

本文研究了利用普通原材料配制C80强度等级混凝土的方法,根据材料掺量对混凝土性能影响的实验结果来看,可以得出以下的结论。

1)使用PO42.5级普通硅酸盐水泥,5~20 mm石灰石,Ⅱ区中砂,另外加上S95级矿粉,Ⅱ级粉煤灰和聚羧酸类减水剂,可以配制出C80级的高强混凝土。

2)通过采用矿粉与煤灰双掺并控制掺量的情况下,采用后掺法加入减水剂在同等条件下可以提高混凝土的强度与工作性能。

3)降低总胶结,并提高减水剂的掺量,也可以达到配制出的混凝土高强度和较好工作性能的目标。[ID:002877]

摘要：通过对高强度混凝土的分析,可以采用普通规格原材料制作C80级混凝土,从而降低成本。结果表明:利用PO42.5级普通硅酸盐水泥和520 mm级石灰石,以及一定比例的外加剂与掺合料可以配制出C80级混凝土;在矿粉与煤灰掺量一定的情况下,采用后掺法可以提高混凝土的强度与工作性能;另外提高减水剂的掺量,也可以使混凝土具有较好的工作性能。

关键词：普通原材料,C80,高强度混凝土,双掺,后加法

参考文献

[1]王艳.高性能混凝土研究与裂缝控制[J].平原大学学报,2004,31(5):16-18.

[2]JGJ/T 281-2012高强混凝土应用技术规程[S].

[3]GB 50204-2011混凝土结构工程施工质量验收规范[S].