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        高寒地區(qū)混凝土配合比優(yōu)化研究及應(yīng)用

        2022-08-26 08:08:36胡凱斌
        江蘇建材 2022年4期
        關(guān)鍵詞:硅粉易性抗凍

        胡凱斌

        (江蘇省建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限公司,江蘇 南京 210009)

        1 項(xiàng)目背景

        華潤盤錦熱電廠(2×350 MW)超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組工程位于遼寧省盤錦市區(qū)的東南部,屬于高寒地區(qū)的建筑施工項(xiàng)目。盤錦市屬暖溫帶大陸性半濕潤的季風(fēng)區(qū),冬季氣溫波動(dòng)幅度較大,這種氣候條件給混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù)帶來極大的困難,這就需要試驗(yàn)室對混凝土施工方案和混凝土配合比進(jìn)行多方試驗(yàn)和優(yōu)化。

        2 配合比設(shè)計(jì)

        2.1 設(shè)計(jì)思路

        在我國高寒地區(qū),混凝土的抗凍耐久性,主要是指混凝土抵御凍融破壞的能力。它是控制混凝土質(zhì)量的主要性能。為保證高寒地區(qū)的混凝土在工程施工的質(zhì)量,在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮高抗凍性,配制出抗凍性能滿足耐久性要求的混凝土,首先對原材料進(jìn)行優(yōu)選。

        針對盤錦熱電廠工程中混凝土耐久性的要求,配合比設(shè)計(jì)在混凝土中添加硅粉這一高效活性摻合料。一方面既是工業(yè)廢料的再利用,另一方面在配制混凝土?xí)r摻入硅粉后,采用低水膠比,摻加足夠數(shù)量的礦物細(xì)摻料和高效外加劑,提高混凝土的耐久性能,抗凍性能的同時(shí)又可獲得比普通混凝土更為優(yōu)良的性能。硅粉混凝土與普通混凝土的性能有較大不同,所以配合比的確定方法也有一定差異。

        2.2 試驗(yàn)原材料

        (1)水泥:P·O 42.5水泥,其中3 d的抗壓強(qiáng)度28.8 MPa,抗折強(qiáng)度6.5 MPa,28 d的抗壓強(qiáng)度54.6 MPa,抗折強(qiáng)度8.8 MPa,滿足GB175—2007《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》標(biāo)準(zhǔn)。

        (2)粗骨料:采用二級連續(xù)級配5~31.5 mm碎石,含泥量0.10%。

        (3)細(xì)骨料:采用Ⅱ區(qū)中砂,含泥量1.3%,Ⅱ區(qū)中砂。

        (4)摻合料:選用Ⅰ級粉煤灰以及超細(xì)硅粉。其級別為S95級,SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1%,符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

        (5)外加劑:選用防凍型早強(qiáng)高效減水劑,減水率應(yīng)>15%為宜。砂率調(diào)整為適合泵送的40%,混凝土坍落度保持在140~160 mm,摻入8%~10%的超細(xì)硅粉,10%~12%粉煤灰,而且對所用粉煤灰的質(zhì)量要求較高,必須達(dá)到Ⅰ級標(biāo)準(zhǔn)。

        (6)引氣劑:建議摻量0.01%~0.03%。

        按照C30混凝土進(jìn)行試配。配合比見表1。

        表1 不同硅粉摻量混凝土配合比

        2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

        按照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)》,采用慢凍法進(jìn)行混凝土抗凍試驗(yàn)檢測,試塊在D150次凍融循環(huán)后,混凝土的質(zhì)量損失不大于5%,強(qiáng)度損失不大于25%,試件破壞時(shí)發(fā)現(xiàn),由于混凝土強(qiáng)度和密實(shí)性較好,雖然經(jīng)過150次的凍融循環(huán),但混凝土內(nèi)部滲透的水份比較少,所以經(jīng)過反復(fù)凍融后,對混凝土受凍害程度比較小。同時(shí)發(fā)現(xiàn)抗壓強(qiáng)度高的混凝土經(jīng)凍融循環(huán)后強(qiáng)度損失較小,質(zhì)量損失幾乎為零,說明混凝土結(jié)構(gòu)中的含水率低于臨界值,可結(jié)冰的水比較少,這樣發(fā)生冰凍的可能性減少。相對摻粉煤灰、硅粉的混凝土,起到了多級級配的效果,混凝土的密實(shí)度提高。這將提升混凝土的抵抗凍融的能力。同時(shí)還可明顯提高新拌混凝土的耐久性,減少離析和泌水提高工作效率。

        不同硅粉摻量混凝土的抗壓強(qiáng)度如表2所示,由表2可知,混凝土抗壓強(qiáng)度隨著硅粉摻量的增加有明顯提高。通過不同硅粉摻量進(jìn)行試配,得到最佳摻量和砼強(qiáng)度增長的關(guān)系。

        表2 不同硅粉摻量混凝土抗壓強(qiáng)度對比

        2.4 混凝土配合比優(yōu)化后在工程中的應(yīng)用

        (1)新拌混凝土的和易性獲得了顯著改善,摻入硅粉后,混凝土沒有離析和泌水現(xiàn)象,更加有利于混凝土的澆筑,尤其適用于泵送混凝土的澆筑。

        (2)摻加硅粉的混凝土再與適當(dāng)防凍外加劑雙摻后能夠大幅度地提高混凝土抗凍性能,適用于高寒地區(qū)混凝土的施工。

        (3)針對工程中混凝土抗?jié)B耐久性的要求,根據(jù)不同混凝土抗?jié)B等級,試驗(yàn)室通過不同砂率的試配得到,抗?jié)B混凝土在配合比設(shè)計(jì)上要考慮選用41%以上的砂率,這樣可以提高混凝土中黃砂比例,降低混凝土孔隙率,提高混凝土的抗?jié)B性能。

        (4)硅粉混凝土空隙小,其抗?jié)B性、抗凍性等耐久性比普通混凝土均有很大提高。硅粉摻量8%~10%時(shí),抗?jié)B性提高200%,抗凍性提高150%。

        3 結(jié)論

        (1)當(dāng)硅粉摻量為10%時(shí),混凝土28 d強(qiáng)度的增長最高。

        (2)摻加硅粉拌和后提高了混凝土的和易性和可泵性,減少了現(xiàn)場混凝土澆筑施工中存在的泵送不順暢、堵管的情況,降低了施工成本。

        (3)混凝土中摻加硅粉的應(yīng)用是工業(yè)廢料的一種再利用,可以更好的改善混凝土的和易性,大幅度的提高混凝土抗凍性能。

        (4)提高了混凝土強(qiáng)度、抗凍性和抗?jié)B性能,保證了現(xiàn)場混凝土實(shí)體質(zhì)量,同時(shí)混凝土外觀色澤一致。

        (5)硅粉混凝土作為一種新型的高性能混凝土,適用于高寒地區(qū)混凝土工程的需要。其特性得到逐步顯現(xiàn),應(yīng)用前景十分廣闊。

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