陳懷軍 孫金鑫

(甘肅省交通科學(xué)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000)

粉煤灰—礦粉復(fù)摻自密實(shí)混凝土試驗(yàn)研究

陳懷軍 孫金鑫

(甘肅省交通科學(xué)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000)

研究了以粉煤灰、礦粉為摻合料，二者分別以4∶0，3∶1，2∶2，1∶3和0∶4比例復(fù)摻自密實(shí)混凝土的工作性能、力學(xué)性能及體積穩(wěn)定性能，結(jié)果表明，提高粉煤灰比例能增加拌合物的流動(dòng)性能、填充性能，減小了混凝土干縮性能，礦粉比例的增加提高拌合物的粘聚力，降低了混凝土工作性能，粉煤灰、礦粉復(fù)摻有利于發(fā)揮二者的復(fù)合效應(yīng)。

粉煤灰—礦粉復(fù)摻，自密實(shí)混凝土，工作性能，強(qiáng)度，干縮

0 引言

自密實(shí)混凝土拌合物必須具備良好的流動(dòng)性、填充性及抗離析性，其膠凝材料用量比相同強(qiáng)度等級(jí)的普通混凝土大，如果膠凝材料僅使用水泥容易引起混凝土早期水化放熱較大、硬化后混凝土收縮較大，不利于提高混凝土的耐久性和體積穩(wěn)定性，因此，膠凝材料中必須大量的使用摻合料；粉煤灰、磨細(xì)礦粉由于能夠改善混凝土的流動(dòng)性，有利于硬化混凝土的力學(xué)性能和耐久性能，因此，常作為摻合料應(yīng)用于自密實(shí)混凝土配合比中，為研究粉煤灰、礦粉復(fù)摻對(duì)自密實(shí)混凝土性能的影響，本文以粉煤灰、礦粉為摻合料(摻合料占膠凝材料質(zhì)量40%)，二者分別以4∶0，3∶1，2∶2，1∶3和0∶4比例復(fù)摻研究了粉煤灰—礦粉復(fù)摻自密實(shí)混凝土的工作性能、力學(xué)性能及體積穩(wěn)定性能。

1 原材料參數(shù)

本課題自密實(shí)混凝土配合比試驗(yàn)中，材料選取如下：水泥：祁連山P.O52.5；碎石：(5～20)mm(臨洮)；砂：永登龍泉砂場(chǎng)(中砂，細(xì)度模數(shù)2.9)；粉煤灰：西固熱電廠Ⅱ級(jí)粉煤灰；礦粉：蘭州東盛S95級(jí)礦粉；外加劑：羧酸基減水劑(重慶博銳達(dá)BRS)、消泡劑(宿州華潤(rùn)化工SXP)。

2 粉煤灰—礦粉復(fù)摻自密實(shí)混凝土配合比確定

依據(jù)國(guó)內(nèi)外對(duì)于粉煤灰—礦粉復(fù)摻混凝土的研究結(jié)果，對(duì)于混凝土而言，摻合料摻量不宜超過(guò)膠凝材料40%(質(zhì)量比)，在本次試驗(yàn)中，粉煤灰礦粉復(fù)摻質(zhì)量控制為40%(質(zhì)量比)，含氣量控制在3%～4%。表1列出經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定的5組礦粉—粉煤灰復(fù)摻自密實(shí)混凝土配合比，在所述5組配合比中，粗骨料體積含量、粉體比、水粉比、砂漿中砂率含量均符合CECS 203-2006自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程中關(guān)于二級(jí)自密實(shí)混凝土推薦范圍。其中Z0～Z4表示配合比中，粉煤灰與礦粉質(zhì)量比分別為0∶4，1∶3，2∶2，3∶1，4∶0。

表1 礦粉、粉煤灰不同比例摻配配合比 kg

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 粉煤灰—礦粉復(fù)摻后自密實(shí)混凝土工作性能

為了比較粉煤灰、礦粉以不同比例復(fù)摻自密實(shí)混凝土拌合物的工作性能，試驗(yàn)中測(cè)試了混凝土拌合物的坍落度,擴(kuò)展度,T500,V形漏斗通過(guò)時(shí)間(s),U形箱(B型)試驗(yàn)填充高度差(mm)等5項(xiàng)性能，表2為混凝土拌合物工作性能檢測(cè)結(jié)果，拌合物工作性能測(cè)試方法及測(cè)試設(shè)備與CECS 203-2006自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程規(guī)定一致。

表2 自密實(shí)混凝土工作性能

粉煤灰—礦粉復(fù)摻自密實(shí)混凝土拌合物工作性能試驗(yàn)結(jié)果表明：在保持自密實(shí)混凝土用水量及外加劑不變的情況下，提高粉煤灰比例有助于改善自密實(shí)混凝土拌合物的流動(dòng)性能和填充性能，但當(dāng)粉煤灰摻量增加到40%時(shí)(即單摻粉煤灰)，當(dāng)前的配合比會(huì)出現(xiàn)輕微的離析及浮漿現(xiàn)象；配合比中提高礦粉比例增大了混凝土的粘聚性能，降低混凝土工作性能，單摻礦粉的拌合物流動(dòng)性能和填充性能均不及單摻粉煤灰或粉煤灰、礦粉復(fù)摻時(shí)的配合比；粉煤灰、礦粉以不同比例復(fù)摻時(shí)，粉煤灰比例的增加能改善混凝土流動(dòng)性能，但對(duì)于混凝土填充性能影響并不明顯，總體上來(lái)說(shuō)，粉煤灰、礦粉復(fù)摻時(shí)，混凝土拌合性能介于單摻粉煤灰和單摻礦粉之間。

3.2 粉煤灰—礦粉自密實(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度

為了測(cè)定自密實(shí)混凝土硬化后力學(xué)性能，試驗(yàn)中成型150 mm×150 mm×150 mm試件，試件成型1 d后脫模，置入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，試驗(yàn)中測(cè)定了粉煤灰、礦粉按不同比例復(fù)摻5組配合比3 d，7 d，14 d，21 d，28 d，60 d齡期混凝土抗壓強(qiáng)度，試驗(yàn)依據(jù)JTG E30-2005公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程,T 0553-2005中硬化后混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法完成；圖1為粉煤灰—礦粉復(fù)摻自密實(shí)混凝土不同齡期的抗壓強(qiáng)度發(fā)展曲線圖。

試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著摻合料中粉煤灰比例的增加，自密實(shí)混凝土早期抗壓強(qiáng)度有降低的趨勢(shì)，但在60 d齡期時(shí)，單摻粉煤灰的混凝土抗壓強(qiáng)度略高于單摻礦粉及粉煤灰與礦粉復(fù)摻時(shí)的強(qiáng)度；單摻礦粉時(shí)的早期混凝土強(qiáng)度(28 d前)高于粉煤灰礦粉復(fù)摻及粉煤灰單摻時(shí)的強(qiáng)度；當(dāng)粉煤灰、礦粉復(fù)摻時(shí)，自密實(shí)混凝土不同齡期的抗壓強(qiáng)度基本上介于單摻粉煤灰和單摻礦粉之間。

3.3 粉煤灰—礦粉自密實(shí)混凝土彈性模量

為了測(cè)定粉煤灰—礦粉自密實(shí)混凝土靜力彈性模量，試驗(yàn)中成型150 mm×150 mm×300 mm試件，試件成型1 d后脫模，置入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，試驗(yàn)中測(cè)定了粉煤灰、礦粉按不同比例復(fù)摻5組配合比3 d，7 d，14 d，28 d，60 d齡期的靜力彈性模量，試驗(yàn)依據(jù)JTG E30-2005公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程,T 0555-2005水泥混凝土棱柱體軸心抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法完成，圖2為粉煤灰—礦粉復(fù)摻自密實(shí)混凝土不同齡期靜力彈性模量發(fā)展曲線圖。

試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于粉煤灰—礦粉復(fù)摻自密實(shí)混凝土，其彈性模量與抗壓強(qiáng)度相關(guān)，彈性模量的增長(zhǎng)趨勢(shì)也與強(qiáng)度增長(zhǎng)趨勢(shì)相同，當(dāng)粉煤灰、礦粉復(fù)摻時(shí)，自密實(shí)混凝土不同齡期的靜力彈性模量基本上介于單摻粉煤灰和單摻礦粉之間。

3.4 粉煤灰—礦粉自密實(shí)混凝土體積穩(wěn)定性

在測(cè)試混凝土干縮性能試驗(yàn)時(shí)，采用100 mm×100 mm×515 mm 的棱柱體試件，試件成型后 24 h脫模，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)1 d，隨后移入溫度為 20 ℃±2 ℃，濕度為 60%±5%的恒溫恒濕室中，試驗(yàn)中測(cè)試了粉煤灰、礦粉按不同比例復(fù)摻5組配合比1 d，3 d，7 d，14 d，28 d，60 d，90 d混凝土干縮率，試驗(yàn)依據(jù)JTG E30-2005公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程，T 0566-2005水泥混凝土干縮性能試驗(yàn)方法完成，圖3為粉煤灰—礦粉復(fù)摻自密實(shí)混凝土干縮率發(fā)展曲線圖。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，單摻粉煤灰的自密實(shí)混凝土干縮最小，單摻礦粉的自密實(shí)混凝土干縮最大，當(dāng)粉煤灰礦粉以1∶3，2∶2，3∶1摻配時(shí)，自密實(shí)混凝土干縮率較為接近，干縮率介于單摻粉煤灰和單摻礦粉之間；總體上來(lái)說(shuō)，對(duì)于粉煤灰—礦粉復(fù)摻自密實(shí)混凝土，粉煤灰比例增加，有助于減小自密實(shí)混凝土干縮，礦粉比例的增加，會(huì)增大自密實(shí)混凝土干縮性能。

4 結(jié)語(yǔ)

粉煤灰—礦粉以不同比例復(fù)摻自密實(shí)混凝土配合比試驗(yàn)(膠凝材料中摻合料占質(zhì)量40%，粉煤灰—礦粉以4∶0，3∶1，2∶2，1∶3，0∶4比例復(fù)摻)結(jié)果表明：

1)隨著粉煤灰比例的增加，自密實(shí)混凝土拌合物流動(dòng)性能、填充性能均有不同程度的提高；礦粉比例的增加有利于增加混凝土拌合物粘聚力，但會(huì)降低拌合物的流動(dòng)性能和填充性能；

2)混凝土強(qiáng)度及彈性模量試驗(yàn)表明，粉煤灰比例增加，自密實(shí)混凝土早期強(qiáng)度較低，但后期強(qiáng)度提高較快，礦粉摻量的增加，有利于提高混凝土的早期強(qiáng)度，但在自密實(shí)混凝土60 d齡期時(shí)，幾種配合比的強(qiáng)度較為接近，其中單摻粉煤灰強(qiáng)度略高于其他配合比強(qiáng)度；

3)在混凝土體積穩(wěn)定方面，粉煤灰比例的增加，有利于減小混凝土干縮，而礦粉比例增加會(huì)增大混凝土干縮；

4)在粉煤灰礦粉復(fù)摻時(shí)，自密實(shí)混凝土的工作性能、強(qiáng)度及干縮率均介于單摻粉煤灰和單摻礦粉之間，表明礦粉與粉煤灰復(fù)摻能發(fā)揮二者的復(fù)合效應(yīng)，有利于優(yōu)化自密實(shí)混凝土性能。

[1] 吳中偉，廉慧珍.高性能混凝土[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1999.

[2] JTG E30-2005，公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程[S].

[3] CCES 02-2004，自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)與施工指南[S].

[4] CECS 203-2006，自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].

[5] 王國(guó)杰.新拌自密實(shí)混凝土工作性測(cè)試方法的評(píng)價(jià)與探討[J].福州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2005(1)：56-58.

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[8] 王玉江，程 麟，李東旭，等.礦渣粉煤灰的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)效應(yīng)[J].南京化工大學(xué)學(xué)報(bào)，2000(5)：26-30.

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[10] 楊華全，李家正，王仲華，等.三峽工程摻粉煤灰與礦渣微粉混凝土的性能[J].水利水電技術(shù)，2002(5):43-46.

Mixing with mineral power and fly ash self-compacting concrete experiment research

CHEN Huai-jun SUN Jin-xin

(GansuTransportationInstituteCorporation,Lanzhou730000，China)

The workability, mechanical properties and volume stability of the self-compacting concrete, which the fly ash and mineral powder as admixture， mixed in different proportion(respectively by 4∶0,3∶1,2∶2,1∶3,0∶4)， has been test, the experiment show that the increase ratio of fly ash can increase the flow of the mixture performance, filling performance, reduced the dry shrinkage of concrete performance, the increase of the mineral powder proportion, improve the cohesive force of mixture, reduces the working performance of concrete, fly ash and mineral powder is beneficial to exert the double mixing composite effect.

mixing with mineral power and fly ash， self-compacting concrete， working performance, strength, shrinkage

1009-6825(2014)28-0123-02

2014-07-18

陳懷軍(1980- )，男，碩士，工程師； 孫金鑫(1986- )，男，助理工程師

TU528

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