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        砂率對C60、C80、C100 混凝土新拌性能與抗壓強(qiáng)度的影響

        2021-05-12 01:19:58王少寅
        江蘇建材 2021年2期
        關(guān)鍵詞:砂率減水劑氣量

        王少寅

        (蘇州交通工程集團(tuán)有限公司,江蘇 蘇州 215000)

        0 引言

        砂作為混凝土中的細(xì)骨料, 約占混凝土總體積的30%左右, 石子約占混凝土總體積的30%~50%,砂、石構(gòu)成混凝土主要骨架。砂率是指混凝土中砂子質(zhì)量占砂、石總質(zhì)量的比例。 砂率變化會(huì)導(dǎo)致骨料總表面積、 骨料堆積孔隙率及粗骨料含量發(fā)生變化, 從而影響新拌混凝土的工作性和硬化后混凝土的強(qiáng)度、耐久性[1]。

        目前關(guān)于砂率對高強(qiáng)度等級混凝土性能的影響研究較少, 且未系統(tǒng)地分析砂率對不同強(qiáng)度等級高強(qiáng)混凝土性能影響的差異性。 本試驗(yàn)針對C60、C80、C100 強(qiáng)度等級混凝土,探究了砂率對其工作性、抗壓強(qiáng)度的影響以及影響差異性。

        1 原材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        1.1 原材料

        膠凝材料: 采用海螺公司P·O 42.5 水泥和P·O 52.5 水泥,礦物摻合料選擇一級粉煤灰(FA)、S95 級礦粉(GGBS)和硅灰(SF)。

        骨料:細(xì)骨料采用天然砂,細(xì)度模數(shù)2.3,表觀密度 2 660 kg/m3;粗骨料(CA)采用 2.36~25 mm 的連續(xù)級配玄武巖碎石,表觀密度2 740 kg/m3,骨料顆粒級配曲線見圖1。

        減水劑(SP):采用聚羧酸型高性能減水劑,固體含量25%,減水率35%。

        水(W):拌和水為潔凈自來水。

        圖1 骨料顆粒級配曲線

        1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        試驗(yàn)詳細(xì)配合比如表 1 所示,C60、C80、C100強(qiáng)度等級混凝土砂率分別設(shè)計(jì)為35.0%、36.5%、38.0% 、39.5% 、41% ,33.5% 、35.0% 、36.5% 、38.0% 、39.5%、41.0%和 33.5%、35.0%、36.5%、38.0%、39.5%、41.0%,通過調(diào)整減水劑摻量,使 C60、C80、C100 強(qiáng)度等級混凝土在不同砂率下達(dá)到基本相同的坍落擴(kuò)展度, 試驗(yàn)控制 C60、C80、C100 混凝土擴(kuò)展度分別在 520~550 mm、530~570 mm 和 560~600 mm,坍落度基本均控制在220 mm 左右。

        表1 試驗(yàn)配合比 kg/m3

        依據(jù)GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法》,測試新拌混凝土坍落度、擴(kuò)展度、含氣量和表觀密度。 根據(jù)GBT 50081—2019《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》成型100 mm×100 mm×100 mm 立方體試件測試混凝土 3 d、7 d、28 d 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的抗壓強(qiáng)度。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 砂率對混凝土新拌性能的影響

        對于高強(qiáng)或超高強(qiáng)度等級混凝土, 由于混凝土中膠材含量高,同時(shí)水膠比也較低,因此漿體粘度較高, 所以對于 C60、C80、C100 強(qiáng)度等級混凝土,當(dāng)砂率較低時(shí)并不會(huì)出現(xiàn)泌水、離析等現(xiàn)象,這是區(qū)別于中低強(qiáng)度等級混凝土的。 但是砂率較低時(shí), 由于混凝土中的砂漿屈服應(yīng)力降低和砂漿體積相對減少,導(dǎo)致砂漿對粗骨料包裹性變差。 由圖2 可知,隨著砂率增加,減水劑摻量逐漸增加,砂率增加導(dǎo)致骨料總表面積顯著增加, 需水量也增加,因此需要更多減水劑來釋放自由水,使混凝土達(dá)到相應(yīng)的工作性,同時(shí)砂漿體積增加,對粗骨料包裹性也逐漸改善。

        試驗(yàn)研究的最大砂率為41%, 主要是由于砂率過大時(shí)細(xì)骨料表面吸水作用顯著增強(qiáng), 同時(shí)需要更多漿體去包裹骨料, 導(dǎo)致混凝土工作性反而變差。 此外,砂率過大時(shí)減水劑需求量顯著增加,使得混凝土不經(jīng)濟(jì),混凝土體積穩(wěn)定性也會(huì)變差。

        砂率對混凝土含氣量和容重的影響如圖3 所示,可以明顯發(fā)現(xiàn),C100 混凝土在不同砂率下的含氣量均高于C60 和C80,含氣量處于2.0%~2.5%,而C60 和C80 混凝土含氣量處于同一個(gè)水平 (1.0%~1.6%)。 這主要是由于C100 混凝土膠凝材料多,水膠比低,顯著增加了減水劑摻量,而減水劑本質(zhì)上屬于表面活性劑,具有一定引氣效果。 C100 混凝土粘度顯著增大,導(dǎo)致引入氣體無法順利排出,因此C100 混凝土含氣量較高[2]。 此外,砂率變化對C60、C80、C100 混凝土含氣量無顯著影響, 砂率變化對混凝土表觀密度也無顯著影響,C60 混凝土表觀密度在 2 450~2 500 kg/m3波動(dòng),而 C80、C100 混凝土表觀密度在2 530~2 580 kg/m3波動(dòng)。

        圖2 砂率對混凝土減水劑摻量的影響

        圖3 砂率對混凝土含氣量、容重的影響

        2.2 砂率對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

        砂率對C60、C80 和C100 混凝土抗壓強(qiáng)度的影響如圖4 所示。隨著砂率的增加,C60 強(qiáng)度等級混凝土3 d、7 d、28 d 抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢,砂率從 35.0%增加到 41%,3 d、7 d、28 d 抗壓強(qiáng)度分別從 47.4 MPa、61.5 MPa、77.8 MPa 增加到 50.1 MPa、72.6 MPa、86.5 MPa。 對于 C80 強(qiáng)度等級混凝土,砂率在33%~40%時(shí)3 d 強(qiáng)度影響不明顯,但是當(dāng)砂率超過40%后,對強(qiáng)度是不利的,當(dāng)砂率從33%增加到36.5%,C80 的7 d 和28 d 抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)增加趨勢,但是當(dāng)砂率超過36.5%后,抗壓強(qiáng)度反而下降。對于C100 強(qiáng)度等級混凝土, 砂率變化時(shí)3 d 強(qiáng)度在(70±3) MPa 范圍波動(dòng),7 d 強(qiáng)度在(92.5±3) MPa范圍波動(dòng),28 d 抗壓強(qiáng)度在 (105±3 ) MPa 范圍波動(dòng),即在本實(shí)驗(yàn)條件下,砂率在33%~41%時(shí)對C100強(qiáng)度等級混凝土的抗壓強(qiáng)度影響不顯著。

        圖4 砂率對C60、C80、C100 混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

        3 結(jié)論

        (1)C60、C80、C100 混凝土黏度大, 泌水現(xiàn)象很少發(fā)生, 但是砂率偏低時(shí)會(huì)導(dǎo)致對粗骨料包裹性不良, 增加砂率后需要提高減水劑摻量才能達(dá)到相應(yīng)工作性,對粗骨料包裹性也逐漸改善。

        (2)砂率對 C60、C80、C100 混凝土的含氣量和表觀密度無明顯影響,但C100 混凝土含氣量明顯高于 C60、C80。

        (3)隨著砂率的增加,C60 混凝土抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢,C80 混凝土抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢,砂率在36.5%時(shí)抗壓強(qiáng)度最高,砂率對C100 混凝土抗壓強(qiáng)度影響不顯著。

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