庫熱西·艾孜孜,羅志明,朱炎寧
(中建西部建設(shè)股份有限公司,新疆 烏魯木齊 830000)
低強(qiáng)度等級自密實(shí)混凝土配制研究
庫熱西·艾孜孜,羅志明,朱炎寧
(中建西部建設(shè)股份有限公司,新疆烏魯木齊830000)
本文針對 C30及以下低強(qiáng)度等級混凝土配合比設(shè)計并改進(jìn),限制最大膠凝材料用量,尤其是水泥用量,復(fù)摻活性礦物摻合料,摻入高性能減水劑提高混凝土拌合物流動性能,并復(fù)合粘度調(diào)節(jié)劑起到增加混凝土拌合物粘稠度的作用,確?;炷涟韬衔镎尘坌浴粤己?,不泌水、不離析,從而配制智能動力混凝土,實(shí)現(xiàn)混凝土低強(qiáng)度自密實(shí)。
低強(qiáng)度等級;智能動力;粘度調(diào)節(jié)劑;流動性;粘聚性
隨著時代的進(jìn)步、建筑行業(yè)的發(fā)展,建筑結(jié)構(gòu)抗震性的進(jìn)一步普及。如今的建(構(gòu))筑物向著超薄輕質(zhì)高強(qiáng)的趨勢發(fā)展。建筑結(jié)構(gòu)配筋率的增加、鋼筋間距的減小、異形構(gòu)件的增加,難于施工部位的存在等因素影響下都導(dǎo)致了混凝土的澆注振搗難于進(jìn)行或其施工質(zhì)量難以保證。
智能動力混凝土(Smart Dynamic Concrete,簡稱 SDC)源自巴斯夫化學(xué)建材,其含義是能夠借助地心引力依靠自身重力在一定的傾斜面上實(shí)現(xiàn)自流動[1]。智能動力混凝土和傳統(tǒng)自密實(shí)混凝土具有許多相同的性能,但是卻更加經(jīng)濟(jì),因?yàn)樗菍iT為以 C30為代表的低強(qiáng)度等級混凝土而設(shè)計的,這種混凝土約占中國預(yù)拌混凝土市場的70%~80%[2]。智能動力混凝土能為年產(chǎn)量最高的強(qiáng)度等級混凝土(C30)提供易于生產(chǎn)、提高效率、實(shí)現(xiàn)市場差異化定位等附加值??傊?,智能動力混凝土結(jié)合了傳統(tǒng)振搗密實(shí)混凝土的穩(wěn)定性優(yōu)勢和傳統(tǒng)高膠凝材料用量自密實(shí)混凝土的流動性特點(diǎn),可以簡化生產(chǎn),并將高度流動性混凝土的應(yīng)用擴(kuò)展到日?;炷林衃3]。
該項(xiàng)目運(yùn)用普通硅酸鹽水泥(不大于380kg/m3膠凝材料總量)、高性能減水劑和黏度改性劑、礦物摻合料和級配良好的砂石,根據(jù)不同強(qiáng)度等級(≤C30),不同工程要求,進(jìn)行配方試驗(yàn)。
1.1原材選取
原材料選取:天宇華鑫 P·O42.5R 水泥,28d 實(shí)測抗壓強(qiáng)度51.1MPa,表觀密度為3100kg/m3;S95級礦粉,活性指數(shù)(3d:76%,7d:86%,28d:104%),表觀密度為2830kg/m3;II 級 F 類粉煤灰,需水量比97%,活性指數(shù)(7d:81%,28d:87%),表觀密度為2340kg/m3;粗骨料選用5~20mm 卵石,針片狀含量為7%,表觀密度為2620kg/m3;細(xì)骨料選用細(xì)度模數(shù)3.1的粗砂,含泥量不大于3%,表觀密度為2580kg/m3;聚羧酸高性能減水劑,減水率不小于25%。
粘度改性劑的選取與配制:綜合考慮成本及使用性能選擇合成高分子類(聚丙烯酰胺 PAM)、纖維素醚類(羥乙基纖維素 HEC)[4]。
1.2研究儀器設(shè)備
HJW-60型混凝土試驗(yàn)用攪拌機(jī)、混凝土快速法抗凍試驗(yàn)機(jī)、混凝土電通量試驗(yàn)機(jī)、J 型環(huán)、7L 直讀式精密混凝土含氣量測定儀、秒表等。
1.3智能動力混凝土配合比設(shè)計
本研究參考 JGJ/T283-2012《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》設(shè)計初始配合比,選取拌合物中粗骨料體積(Vg 取0.30m3)、砂漿中砂的體積分?jǐn)?shù)(Φs 取0.45m3)、礦物摻合料的比例(粉煤灰摻量:20%,礦粉摻量:30%)、計算水膠比、膠凝材料用量等參數(shù),得出單方混凝土理論配合比用量[5]:
以確定智能動力混凝土總膠凝材料為380kg/m3對上式進(jìn)行水膠比不變下的膠凝材料比例縮放得比例系數(shù)為1.18,則修正后的單方混凝土用量為:
修正后配合比如下:
式中:
mb——膠凝材料總質(zhì)量,kg/m3。
mc——水泥的質(zhì)量,kg/m3。
mf——粉煤灰的質(zhì)量,kg/m3。
mk——礦粉的質(zhì)量,kg/m3。
ms——細(xì)骨料的質(zhì)量,kg/m3。
mg——粗骨料的質(zhì)量,kg/m3。
mw——水的質(zhì)量,kg/m3。
mca——減水劑的質(zhì)量,kg/m3。
1.4智能動力混凝土配合比正交設(shè)計
在智能動力混凝土理論配合比的基礎(chǔ)上以粘度改性劑、水膠比、細(xì)骨料的體積分?jǐn)?shù)為變量進(jìn)行正交設(shè)計,具體如表1所示。
表1 智能動力混凝土配合比正交設(shè)計
2.1拌合物性能及力學(xué)性能試驗(yàn)
投料方式:依次加入骨料、膠凝材料后加入粘度改性劑、水及聚羧酸高效減水劑的混合物,攪拌3min,出料。測定混凝土拌合物的坍落度、坍落擴(kuò)展度、T500流動時長、坍落擴(kuò)展度與 J 環(huán)擴(kuò)展度差值、離析率等與智能動力混凝土相關(guān)的性能指標(biāo)。不經(jīng)過振動一次性入模成型,并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)測定其力學(xué)性能(抗壓強(qiáng)度)。具體試驗(yàn)結(jié)果見附表1及附表2。
結(jié)合表1、附表1、附表2、JGJ/T283—2012《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》及試驗(yàn)現(xiàn)象,可得出以下結(jié)論:摻入一定量粘度改性劑能夠達(dá)到增加混凝土拌合物粘聚性的目的,同時高效減水劑的摻入是混凝土拌合物流動性及力學(xué)性能(抗壓強(qiáng)度)的保障,一定量的含氣量則能起到改善混凝土拌合物流變性能的作用,是高效減水劑的補(bǔ)充。
2.2耐久性能試驗(yàn)
2.2.1電通量試驗(yàn)
相比于高總膠凝材料的基準(zhǔn)配合比,總膠凝材料相對較低的智能動力混凝土總體上電通量均較大,并有隨著聚丙烯酰胺摻量的增加電通量逐漸降低的趨勢。具體試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。
表2 以聚丙烯酰胺為粘度改性劑的28d 電通量數(shù)據(jù)
2.2.2抗凍試驗(yàn)
本研究依照 GB/T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行抗凍試驗(yàn)。試驗(yàn)表明:智能動力混凝土能達(dá)到150次凍融循環(huán),抗凍融能力不及基準(zhǔn)配合比(F200),總膠凝材料用量少、成型未經(jīng)過振搗是其抗凍融能力略低的主要因素。
(1)在粘度改性劑0.3%、0.5% 及0.7% 的摻量范圍內(nèi)增稠作用隨著粘度改性劑摻量的增加而增大。
(2)混凝土拌合物的坍落度處于剛好達(dá)標(biāo)的分界點(diǎn),是粘度改性劑、高效減水劑及砂率等各因素共同作用的結(jié)果。
(3)粘度調(diào)節(jié)劑的摻量對試件的抗壓強(qiáng)度影響較小,但隨著砂率的提高抗壓強(qiáng)度向著降低的趨勢發(fā)展。
(4)較低的粘度調(diào)節(jié)劑摻量下成型的試件邊角存在孔洞現(xiàn)象,若有可能宜在模板邊角處輔助振動模板,使混凝土充分填充密實(shí)。
(5)智能動力混凝土耐久性能(抗?jié)B性能、抗凍性能)相比基準(zhǔn)配合比都略差。
附表1 以聚丙烯酰胺為粘度改性劑的試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)表
附表2 以羥乙基纖維素為粘度改性劑的試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)
[1] 楊健英,吳慧華,等.智能動力混凝土—低強(qiáng)度等級普通混凝土高性能化的探索與實(shí)踐(一)[J].混凝土,2009(10):47-49.
[2]2013年中國各省市商品混凝土產(chǎn)量,中國混凝土網(wǎng).
[3] 楊健英,李林,馮丘陵,等.智能動力混凝土—低強(qiáng)度等級普通混凝土高性能化的探索與實(shí)踐(二)[J].混凝土,2009(12):11-14.
[4] Mario Corradi.A new Viscosity Modifying Agent (VMA)for low fines content Self-Consolidating Concrete(SCC),Proceedings of the2nd International Symposium on design,Performance and use of Self-Consolidating Concrete SCC's2009,Rilem, Beijing, China, June2009.
[5] JGJ/T283-2012,自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].
[通訊地址]新疆烏魯木齊雅山中路418號(830000)
庫熱西·艾孜孜(1966—),男,高級工程師,主要研究新型建材研發(fā)與安全質(zhì)量管理。