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外掺法配制高强微硅粉混凝土的试验研究
- 2019-03-30 -

随着现代建筑物向轻质、高强、高层、大跨度、高性能方向的发展以及使用环境的日趋恶化,在工程中使用的混凝土强度将越来越高。与普通混凝土相比,高强混凝土可以大幅度提高混凝土强度,减轻结构物自重,提高混凝土的耐久性,减少材料用量,降低工程造价以及节省空间。在一些发达国家,高强混凝土已使用得相当普遍。近几年来,我国高强混凝土发展很快,C50~C70混凝土已在实际工程中广泛使用,C=80~C100的混凝土已开始在工程中应用。目前高强混凝土的配制技术主要是通过掺入高效减水剂和活性矿质掺合料实现。本试验采用当地常规原材料,以等量微硅粉取代等量砂的外掺方法配制高强度混凝土,探讨水胶比、硅灰掺量、高效减水剂掺量及砂率等因素对高强混凝土强度的影响规律,以确定出最佳配合比,为实现高强混凝土的经济性和推广应用奠定可靠的基础。

本文采用常规原材料和通用工艺,以等量微硅粉取代等量的砂,即外掺法设计试验,采用掺加高效减水剂和微硅粉的方法配制高强混凝土。研究了胶结材料用置、水胶比、减水剂用量、砂率和微硅粉掺量对高强混凝土抗压强度的影响,并得出了最佳配合比。

1 试验情况

1.1  原材料
1)水泥:625号硅酸盐水泥,28d抗压强度71.7 MPtt,其他性能指标均符合GB175—1999。
2)粗骨料:5mm~40mm级配良好的天然卵石,表观密度为2.74g/cm3,堆积密度为1 490kg/m3,压碎指标为1.9%,针、片状颗粒含量为4.1%。
3)细骨料:天然河砂,表观密度为2.68g/cm3,堆积密度为l 650kg/m3,细度模数为2.8,中砂。
4)锆硅粉:泉州市威林特实业有限公司生产.
5)减水剂:FDN一2型高效减水剂。

1.2 试验方案
采用外掺法,即以等量微硅粉取代等量的砂设计试验,采用16个高强混凝土配合比,强度等级范围为C60~C80,试件尺寸150 mm×150mrn×150 mm,按照国家标准成型混凝土试件,在标准养护条件下 ,养护到28d龄期,进行混凝土抗压强度测试。

2 试验结果与分析

2.1 胶结材料用量对高强混凝土抗压强度的影响
研究了l600 kg/m3,640kg/m3,680kg/m3三种胶结材料用量对高强混凝土抗压强度的影响。试验结果见表2和图1。由图1可以看到,增加胶结材料用量时,混凝土的抗压强度提高。这是因为在水胶比恒定时,增加胶结材料用量提高了混凝土的密实度。

表2 胶结材料用量对高强混凝土抗压度的影响        

 

  图1 胶结材料用量对高强混凝土抗压强度的影响

2.2 水胶比对高强混凝土抗压强度的影响
 
    水胶比是影响混凝土强度的基本因素。根据试验研究,水灰比定理对于高强混凝土也适用。因此,本试验采用了0.30以下的水胶比,即以0.20,0.23,0.26三个水胶比进行试验,结果见表3和图2。

表3 水胶比对高强混凝土抗压强度的影响        

 

图2  水胶比对高强混凝土抗压强度的影
由图2可以看出,在胶结材料用量一定时,随着水胶比减小混凝土抗压强度提高。
 
2.3 高效减水剂用量对高强混凝土抗压强度的影响
 
    试验采用625号水泥,胶结材料用量为600kg/m3,微硅粉掺量20%,水胶比0.26,高效减水剂掺量4kg/m3~6kg/m3,试验结果见表4和图3。可以看出,随着减水剂掺量的增加,混凝土强度降低,掺量超过5kg/m3以后,强度下降幅度较大。

 

表4 高效减水剂用量对高强混凝土抗压强度的影响   

图3  高效减水剂用量对高强混凝土抗压强度的影响

2.4 砂率对高强混凝土抗压强度的影响

表5 砂率对高强混凝土抗压强度的影响          

图4  砂率对高强混凝土抗压强度的影响
                                               
试验采用胶结材料用量为600kg/m3,水胶比0.26,砂率24%~28%,试验结果见表5和图4。可以看出,随着砂率的增加,混凝土强度提高,但是砂率超过26%以后,混凝土强度降低。

表6 微硅粉掺量对抗压强度的影响   

图5  微硅粉掺量对抗压强度的影响   


2.5 微硅粉掺量对抗压强度的影响(见表6和图5)
 

试验采用15%,18%,20%三种微硅粉掺量。随着微硅粉掺量的增加,混凝土强度显著提高,但是当微硅粉掺量超过 18%以后,强度降低幅度也很大。

3 结语
1)采用常规原材料和通用工艺,掺加高效减水剂和微硅粉配制高强混凝土,能够充分利用当地原材料,获得经济性良好的高强混凝土。
2)配制高强混凝土,当水胶比小于0.23时,即使加入大量高效减水剂也不能使混凝土强度提高。因此,配制高强混凝土的适宜水胶比范围为0.23~0.30。

3)在水胶比一定的情况下,随着微硅粉掺量的增加,混凝土抗压强度提高。但是当水胶比过小时,微硅粉活性发挥不出来,对混凝土抗压强度影响显著。因此,配制高强混凝土的适宜硅灰掺量为15%~25%。
4)在水胶比一定、塌落度相同的情况下,减水剂用量小的混凝土抗压强度高。当高效减水剂用量超过9 kg/m3以后混凝土抗压强度几乎保持不变。因此,配制高强混凝土的适宜高效减水剂用量为5 kg/m3~7 kg/m3。
5)增加砂率可以提高混凝土的抗压强度。因此,配制高强混凝土时掺人20%~30%的砂率较适宜。