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C80級高性能泵送混凝土的配制及試驗研究

作者:admin來源:本網 日期:2017-11-13 14:09:47 人氣: 標簽:

  C80級高性能泵送混凝土的配制及試驗研究王玉棠(北京住總四元橋攪拌站)〔提要〕近年隨著建筑技術的不斷發展,混凝土技術也朝著多性能。高性能混凝土(HPC)方面發展,目前國內外有關高強、高性能混凝土(HPC)的研究及應用發展很快,國際上在工程上獲得使用的混凝土強度己達到100- 130MPa在我國C80級混凝土己被建設部定為“九。五”重點推廣項目,而C60級混凝土我們于1995年進行了研制,并成功地應用于航華科貿中心。靜安大廈等工程,并且榮獲科技進步一等獎。為適應現代化建設的需要,提高混凝土技術水平,增加技術儲備,我們在1998年開始研制C80級高性能混凝土(HPC)的試驗研究,目前己通過鑒定,通過大量的試配,得到了一套完整的數據,獲得了理想的結果。

  1原材料的選擇根據原材料質量、供應能力、資源等,優選以下幾種原材料進行C80級混凝土的配制。

  11水泥選用質量穩定、活性較高的琉璃河水泥廠的普硅525R水泥和懷北水泥廠拉法基普硅525R水泥,其物理學性能如表1.表1水泥物理力學性能項目標準值525R型普硅水泥琉璃河拉法基細度(80m方篩篩余量)標準稠度用水量凝結時間初凝終凝抗折強度抗壓強度安定性(沸煮法)須合格合格12粗、細骨料砂:選用級配良好的懷柔龍鳳山分廠的中粗砂,其技術指標見表2.表2砂子技術指標細度模數含泥量泥塊含量石:選用質地堅硬、表面粗糙、級配良好的三河5~20mm碎石,其技術指標見表3.顆粒粒級含泥量泥塊含量針片狀顆粒含量壓碎指標2外加劑的選擇通過市場調研及混凝土試拌初步選定以下4種高性能外加劑,結合本單位混凝土生產工藝均選用液體外加劑,其品種與基本性能見表4.名稱含固量摻量減水率(占膠凝材料)表4中的外加劑摻量均為按液體計。在前期的混凝土試配工作中,采用這四種外加劑,在相同原材料和等稠度條件下進行對比試驗,其結果列于表5.表5高性能外加劑對比試驗強度值編外加劑用水量外加劑摻量坍落度抗壓強度(MPa)號品種絮狀從試驗得出以RH-8所配制的混凝土過粘,以C-SF配制的混凝土流動性差,L118及DFS-早期強度高,且與各種細摻料及選定的水泥適應性良好,由此我們選擇了L118和DFS-兩種外加劑。

  3細捧料的選擇在原材料及外加劑選定之后,我們采用10種細摻料(多為復合型),進行對水泥、外加劑的適應性試驗,經綜合分析,選擇Z-1、Z-2、Z-6、Z-8、Z-8'及Z-9六種細摻料,其試驗結果見表6和表7.表6坍落度及其經時損失細摻料初始坍落度坍落度保留值(mm)擴展度名稱表7 C80級混凝土抗壓強度值細摻料組數坍落度水膠比均值總計由表6、表7可見,被選定的6種細摻料與選定的水泥和高性能外加劑有很好的適應性,配制的混凝土具有良好的流動性、粘聚性和保塑性,硬化后的混凝土具有早期強度高(3d強度平均值達到28d的71%7d強度平均值達到28d的86%)具備了配制高強、高性能混凝土的基本性能。

  由表7還可看出,在被選定的6種細摻料中Z-2配制的混凝土強度最高,特別是早齡期強度好,本應作為首選細摻料,但因運輸不便等原因,在C80級混凝土復驗時選用了細摻料Z-8. 4主要設備及相關技術要求4.1主要設備攪拌機:中國建筑科學研究院HW-60型混凝土攪拌機。

  42相關技術要求養護條件:標準養護(溫度20 5推薦配合比混凝土配合比設計一般是通過計算和試配調整后確定。

  5.1配制強度混凝土設計規程和GB107-87混凝土強度檢驗評定標準要求進行。由于工程應用時的生產施工條件與試驗室各種條件存在差異,而試驗條件對高強混凝土的強度影響又特別敏感。因此在試配中,我們充分考慮了上述因素,按選定的原材料、高性能外加劑及細摻料配制的31組C80級混凝土,其28d平均強度為99.1MPa留有比較大的強度富余量以彌補生產施工條件不同所產生的影響。

  2水膠比與坍落度為確保C80級混凝土現場施工的可行性,考慮路途坍落度損失情況,混凝土出機坍落度需控制在200mm左右。經試驗,水膠比應控制在0. 2~0.30之間,膠凝材料(水泥+細摻料)總用量不超過550kg/m3,其中細摻料用量為50~100kg/m3. 3砂率高強混凝土常用砂率在28% ~32%之間,但從泵送混凝土角度考慮,砂率過小,導致流變參數n下降,對可泵性不利。工程實踐證明,砂率大于0. 40對混凝土泵送有利;在一般情況下砂率的變化對混凝土強度無明顯影響,較大砂率有利于減少粗集料界面氫氧化鈣聚集提高混凝土強度的穩定性。經試驗,混凝土砂率應控制在40~45%之間。

  由此確定了C80混凝土適宜的材料組成和配合比參數范圍:水泥450~500kg/m3,砂率40~45%細摻料50~100kg/m3,水膠比0. 25~0.30,高性能外加劑摻量為膠凝材料的3~3.5%.混凝土性能的試驗研究6.1混凝土拌合物性能我們研制的C80級高性能混凝土拌合物具有如下性能指標:坍落大,不離析,不泌水,和易性好;坍落度損失:各種細摻料所拌制混凝土,坍落度損失90min最大值為10mm(見表6)。

  6.2混凝土力學性能6.2.1立方體試件抗壓強度及其隨齡期的增長6.2.1.1不同尺寸立方體抗壓強度的換算關系本項目試驗中,采用粗骨料最大粒徑為2Qmm,因此米用邊長100mm立方體試件,其強度換算成標準試件(邊長為150mm立方體)強度的尺寸換算系數,現行規范規定僅到C60級混凝土,對C80級混凝土尚無正式標準給出,所以我們進行了專門試驗,其結果列于表8.表8不同尺寸試件強度對比試驗結果序號平均值由表8可見,不同尺寸試件強度的比值盡管己是精心制作與試驗,但波動是比較大的,這完全符合制定現行混凝土結構設計規范時的全國統計規律;專門試驗所測定的數據基本上是位于全國統計數據群范圍內的,因此,我們認為C80級高強混凝土的尺寸換算系數仍可參照普通強度等級混凝土的數值取用。在本報告中的邊長為100mm立方體強度均己乘了0.95系數。

  6.21.2強度的復驗及其隨齡期的長按現行標準規定,在配合比確定之后,對高強混凝土尚應進行強度復驗,這主要是考慮不同批原材料、高性能外加劑和細摻料等的質量波動對強度的影響,以及由試驗誤差影響的敏感性等原因。所以我們進行了兩次共14組的強度復驗,結果列于表9.表9 C80級混凝土的強度復驗結果水膠比砂率坍落度由復驗結果表明,兩次復驗共制作14組試件,其28d平均強度為105. 5Mpa可以說對配制C80級混凝土有足夠的強度富余量。此外,復驗強度平均值與確定推薦配合比時混凝土平均強度值99.1MPa很接近,并略有提高,表明強度的復驗性很好。

  62.2劈裂抗拉強度強度復驗驗證之后,就開始進行各種力學性能試驗。劈裂抗拉強度的試驗,其拉、壓強度試件均采用邊長為150mm立方體標準試件,標準養護,試驗結果列于表10.表10劈裂抗拉強度及拉壓比值編號劈拉強度(MPa)抗壓強度(MPa)拉壓比總平均值一般來講,劈裂抗拉強度與立方體抗壓強度的比值隨強度等級提高而降低,根據混凝土結構設計規范取值時的統計資料表明其比值(fpt/fcu)約為10%~7%.由表10可見,C80級高性能混凝土的劈裂抗拉強度平均值為7.00MPa其拉壓比值為7.4%,比普通強度等級混凝土略低,但規律是一致的。

  62.3混凝土軸心抗壓強度與彈性模量混凝土軸心抗壓強度與靜力彈性模量的試件均采300mm棱柱體試件,其軸心抗壓強度均乘以0.95系數(G881-85標準規定)。試驗結果列于表11.表11 C80級混凝土的軸心抗壓強度與彈性模量試件編號28d立方體抗壓強度(MPa)軸心抗壓強度(MPa)彈性模量(X104MPa)組平均值總平均值組平均值總平均值組平均值總平均值平均軸壓比試驗結果表明:軸壓比值比普通等級混凝土的軸壓比值略有偏高。靜力彈性模量值比規范統計公式計算結果偏高,這主要是因為在配合比設計時,有意識地為了提高彈性模量值,以加結構物的剛度,采取了一些措施,例如:(1)控制混凝土的單方材料用量中的細粉總含量不超過550kg;(2)在滿足混凝土和易性要求的前提下,取較低的砂率值,效果比較顯著。

  6.3混凝土長期性能及耐久性能63.1收縮性能混凝土的干燥收縮試件采用100X試件,技〈〈普通混凝土長期性能與耐久性能試驗方法(GB82-85)國家標準規定的標準條件下養護及檢測。

  試驗結果列于表12.為與普通強度等級混凝土的收縮值相比較,采用C40級混凝土收縮值隨齡期變化規律(2組平均值)和本項目配制的C80級混凝土收縮值(2組平均值)相比繪于圖。

  試件編號收縮值(mm/m)總平均值試驗結果表明,由于C80級高性能混凝土,摻用了高性能外加劑和具有一定活性的細摻料,配制的混凝土具有用水量少,水膠比低和密實度高的特點,因此,它的干燥收縮比普通等級混凝土的低,且較早的趨于穩定,(見)。

  6.3.2抗碳化性能根據C80級混凝土用的石子最大粒徑為20mm,采用碳化性能試件為100X100X300mm棱柱體;碳化箱內CO2,濃度20±3%濕度70±5%溫度20±5試件標準養護28d取出,在60C溫度下烘干48h,然后將試件放入碳化箱中經受碳化,結果所有試件均測不出碳化深度,表明這種混凝土具有很好的抗碳化性能。

  63.3抗滲性能為驗證所配制的C80級混凝土的抗滲性能,我們成型了一組混凝土抗滲標準試件,標準養護28d后,進行抗滲壓試驗,試驗水壓從0. 1MPa開始,每隔8h加水壓0.1Mpa加壓至40Mpa并持壓8小時后,無透水現象,劈開后滲水高度如所示:從看出,C80級混凝土滲水高度在22mm ~29mm,這說明抗摻等級大于P40. 63.4抗凍性能抗凍性能試驗采用慢凍法。其試件采用邊長為100mm立方體試件,標養28d后進行凍融試驗。試驗前4d將凍融試件從標養室中取出,放入15C~20C水中浸泡4d,對比試件仍留在標養室養護,直至完成凍融循環后,與抗凍試件同時試壓。

  即將抗凍試件放入能使水溫保持在15 20C的水槽中,再融化4h為一個循環。

  本試驗共留置7組試件,28d齡期試壓1組,其余6組中,有4組作凍融試驗,分別經100次、200次循環后各試壓2組,另外2組為對比試件。試驗結果列于表13 C80級混凝土抗凍性能試驗結果100次循環200次循環檢驗項目1.強度損失度2重量損失率無3.外觀完整注:f,為同齡期對比試件的抗壓強度(MPa);mf為經n次循環后的抗壓強度平均值(MPa)由表13可見,經100次、200次凍融循環,其強度損失率均小于25%(標準規定),無重量損失。表明本課題研制的C80級高性能混凝土具有較高的抗凍融性能。

  7結語)混凝土應優選高性能外加劑和具有一定活性的摻和料。

  控制單方水泥用量,采用普通硅525R或硅酸~20mm與碎石5 ~20mm粒徑的對比,宜選用石灰巖碎石,粒徑5~20mm石子,沙子米用細度模數2.4~29的中粗砂。

  對C80級高性能混凝土試件應避免風吹日曬,及時覆蓋養護,對于構筑物也應如此,才能滿足強度及耐久性。

  地址北京市朝陽區四元橋京順路東壩河北測住總四元橋攪拌站(100102)

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