摘 要:采用双掺技术改善混凝土拌合物的和易性,减少坍落度损失,研究混凝土施工技术和降低工程造价等问题。
关键词:大流动性混凝土; 粉煤灰; 合理砂率; 坍落度; 混凝土强度
中图分类号:TU528 文献标识码:A 文章编号:1008 - 8725(2003) 12 - 0068 - 03
0 前言
我国长江以北广大地区煤炭资源丰富,城乡用电主要以煤炭火力发电为主,因此粉煤灰排量巨大。粉煤灰在我国大量堆积,并有些流入江河污染环境,占用大量土地。有效利用粉煤灰是我国建筑业的一大课题。我们研究如何使用双掺技术来改善混凝土的性能。
当前,为了便于混凝土泵送、运输和浇筑,且物理力学性能满足设计要求,混凝土拌合物坍落度在160 mm 以上的大流动性混凝土应用越来越受到重视。提高混凝土的和易性并保证其强度、密实度等性能的基本措施:通过试验,采用合理砂率;在保持水灰比(水胶比) 不变的条件下,适量增加水泥浆量,但水泥浆过多会造成混凝土的水化热过高和收缩加大;掺用外加剂改善混凝土性能,特别是高效缓凝保塑减水剂的使用,可明显改善混凝土的和易性,减少水泥浆的数量,在一定程度上提高混凝土的强度;掺加粉煤灰做为混凝土的掺合料,粉煤灰含有大量潜在活性物质,颗粒大多呈球形,能与水泥发生二次化学反应,取代部分水泥,并在混凝土中起润滑剂的作用。
我们对同时使用高效缓凝保塑减水剂和粉煤灰配制大流动性混凝土的双掺技术进行试验研究,得出可应用于工程实际的规律性结论。
1 大流动性混凝土双掺技术的试验研究
1.1 原材料选用
(1) 水泥:采用两种水泥,42.5 普通硅酸盐水泥,实测28d ,抗压强度为43.5 M/a ,密度为3 000 kg/m3 ;52.5 普通硅酸盐水泥,实测28 d ,抗压强度为57.5 MPa ,密度为3 100 kg/m3 。
(2) 细骨料:采用河中砂,细度模数Mx = 2.7 ,表观密度为2 650 kg/m3 。
(3) 粗骨料:采用碎石,5～20 mm 连续级配,表观密度为2 700 kg/m3 。
(4) 外加剂:采用萘系高效减水剂并复合缓凝保塑成分,减水率β= 22 %。
(5) 粉煤灰:采用电厂原排Ⅱ级灰,密度为2 200 kg/m3 ,技术性能见表1。
1.2 基准混凝土试验
与双掺混凝土相对应的不掺外加剂和粉煤灰的对比试验用混凝土称为基准混凝土。试验结果见表2。
由表2 的试验结果可知,基准混凝土水泥用量过大,且和易性一般,粘聚性和保水性一般。水泥用量过大造成混凝土水化热过高和收缩大,对混凝土耐久性有影响,因此不能用于工程实践。
1.3 掺外加剂混凝土试验
以基准混凝土为基础,加入高效缓凝保塑减水剂。试验结果见表3。
由表3 的试验结果可知,加入水泥量0.6 %的高效缓凝保塑减水剂,混凝土的和易性得到改善,粘聚性和保水性得到改善,坍落度基本保持不变。但水泥用量在水灰比不变的情况下大量减少,有利于降低水化热和减少收缩。
1.4 合理砂率确定
合理砂率是指砂不但填满石子间的空隙,而且还能保证粗骨料间有一定厚度的砂浆层,以减小粗骨料间的摩擦力,使混凝土拌合物有较好的流动性,粘聚性、保水性良好的砂率。由表2、表3 的试验结果可知,其合理砂率为38 %～40 % ,混凝土坍落度在195 mm以上,且粘聚性、保水性良好。砂率过大时,骨料总表面积及空隙率增大,在水泥浆含量不变的情况下,导致流动性降低。砂率过小时,又不能保证料骨料之间有足够的砂浆层,也导致流动性降低,并影响粘聚性和保水性。采用合理砂率应尽可能采用较低的砂率。
1.5 双掺混凝土试验
以砂率为38 %的掺外加剂混凝土为基础,掺入适量的粉煤灰,取代部分水泥,配合比设计中粉煤灰超量体积由砂扣除。试验结果见表4。
由表4 的试验结果可知,在外加剂掺量相同情况下,掺入适量粉煤灰取代部分水泥配制的几种混凝土的初始坍落度值略高,坍落度损失较小。
1.6 混凝土坍落度影响因素
获得足够大的坍落度并保持具有较小的损失是配制大流性混凝土要重点考虑的问题。水泥熟料的矿物组成、材料的种类、石膏都会影响减水剂的作用效果。而坍落度损失还与温度、湿度有直接关系。粉煤灰含有大量活性物质,颗粒大多呈球形,在混凝土中起到润滑剂作用,有利于加大坍落度。
1.7 大流动性混凝土强度试验
以只掺外加剂混凝土与双掺混凝土对比试验,试验结果见表5。
由表5 的试验结果可知,粉煤灰取代水泥率为15 %左右时,混凝土强度最高。早期强度(7 d) 低于掺外加剂混凝土,28d 强度超过后者,是由于后期粉煤灰的二次水化作用,强化了水泥结构。
2 结论
在配制大流动性混凝土时,使用高效缓凝保塑减水剂和粉煤灰的双掺技术可明显提高混凝土拌合物的坍落度并且损失较小,可满足混凝土泵送、强度及耐久性要求。外加剂和粉煤灰的掺入可降低大流动性混凝土水泥用量,获得较好的技术、经济和环保效果。在工程实践中具有广阔的应用前景。
