Ⅱ級粉煤灰在C80 泵送大流動性混凝土中的試驗(yàn)研究

鐘佳墻，李琛，尹文，何林

(1. 陜西盛泰混凝土工程有限責(zé)任公司，陜西 西安710100; 2.中國水電五局有限公司，四川 成都 610000;3.榆林恒耀工貿(mào)有限公司混凝土攪拌分公司，陜西 榆林 719000 )

1 概要

混凝土是現(xiàn)代土建工程中最廣泛使用的主要建筑材料。我國從70年代以來，由于高效減水劑和高性能摻合料的發(fā)展和應(yīng)用，為制備高強(qiáng)高性能混凝土提供了更有利的條件。

高強(qiáng)混凝土對承受壓力的構(gòu)件有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，它可以有效減輕構(gòu)件自重，使構(gòu)件截面減小，增加建筑使用面積，大大降低工程材料的用量。由于高強(qiáng)混凝土內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)的改善與膠凝物質(zhì)相組成的優(yōu)化，使混凝土的耐久性得到較大的提高。

近幾年，高強(qiáng)混凝土的配制一般通過高效減水劑與超細(xì)摻合料“雙摻”技術(shù)來降低混凝土水膠比，改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)，提高混凝土耐久性和強(qiáng)度。但由于近幾年水泥細(xì)度向著“更細(xì)”的方向發(fā)展，超細(xì)摻合料與較細(xì)的水泥復(fù)合使用使得混凝土單方用水量增加，而導(dǎo)致水泥用量增加，水泥水化放熱速率加快，混凝土早期強(qiáng)度過高，加劇混凝土早期裂縫的發(fā)生，嚴(yán)重影響到混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。本專題試驗(yàn)，通過降低用水量，降低水膠比，充分利用陜西地區(qū)易得的Ⅱ級粉煤灰配制出了C80 級高強(qiáng)大流動性混凝土，旨在克服使用較細(xì)膠凝材料的弊端。

2 原材料

2.1 水泥

眾喜P·O42.5 水泥，各項(xiàng)物理性能指標(biāo)測試見表1。

2.2 粗骨料

陜西云陽產(chǎn)5 ～25mm 連續(xù)級配碎石，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

2.3 細(xì)骨料

陜西灞河產(chǎn)中粗砂，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

2.4 外加劑

陜西盛泰混凝土工程有限責(zé)任公司生產(chǎn)的高效混凝土泵送劑，固體含量38.0%，減水率26%，混凝土坍落度2h 幾乎不損失。

2.5 粉煤灰

寶雞二電廠生產(chǎn)的Ⅱ級粉煤灰，化學(xué)分析及性能見表4，采用GSL-101B 激光顆粒分布測量儀對該Ⅱ級粉煤灰顆粒分布測試結(jié)果見表5。

表1 眾喜P·O42.5 水泥物理性能指標(biāo)

表2 陜西云陽產(chǎn)5 ～25mm 碎石性能指標(biāo)

表3 陜西灞河Ⅱ區(qū)中粗砂性能指標(biāo)

表4 Ⅱ級粉煤灰化學(xué)成分及性能

表5 Ⅱ級粉煤灰顆粒分布測試結(jié)果 面積平均粒徑：4.48μm

表5顯示該粉煤灰粒徑小于10μm 的顆粒累積為57.9%，小于20μm 的顆粒累積為85.2%，王述銀的研究認(rèn)為，小于20μm 顆粒越多，粉煤灰需水量比越小。通過對該粉煤灰的宏觀分析（粉煤灰性能分析）和微觀分析（顆粒分布測試）表明，該粉煤灰中表面致密光滑的球形顆粒很多，也說明了該粉煤灰的顆粒形貌及級配良好，有利于改善新拌混凝土的工作性能及水泥顆粒的填充性，提高水泥石的密實(shí)度和強(qiáng)度。

2.6 水

潔凈飲用自來水。

3 配合比設(shè)計

進(jìn)行高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計采用低水膠比是關(guān)鍵，在配合比設(shè)計時充分利用該粉煤灰需水量比較小的特點(diǎn)與高減水率的高性能混凝土泵送劑綜合使用的結(jié)果來降低用水量，提高水泥基材的密實(shí)度，改善并強(qiáng)化水泥石以及水泥石與骨料的過渡區(qū)。摻加足夠量礦物細(xì)摻料（如粉煤灰等）來改善顆粒級配，不僅對增加密實(shí)度及提高耐久性有顯著作用，而且能提高混凝土的流動性、可泵性和黏聚性[1]。通過采取上述措施，獲得了預(yù)期的混凝土各項(xiàng)性能指標(biāo)，混凝土配合比見表6。

表6 C80 高性能大流動性混凝土配合比 kg/m3

4 混凝土拌合物性能及力學(xué)性能試驗(yàn)

表7 混凝土拌合物性能及力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果

《高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS104：99）認(rèn)為，用倒置坍落度筒測定筒內(nèi)拌合物自由下落排空時間在5 ～25s 范圍內(nèi)擴(kuò)展度大于500（mm），則認(rèn)為工作性能（可泵性）良好。表6中所測試的混凝土坍落度、擴(kuò)展度兩小時基本不損失，拌合物倒置排空時間完全滿足《高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS104：99）的要求，同時也說明利用此種方法配制的高強(qiáng)混凝土保塑性能良好，拌合物具有良好的工作性能，便于泵送，力學(xué)性能滿足設(shè)計要求。混凝土拌合物性能及力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果見（表7）。

5 結(jié)論

（1）配制高強(qiáng)混凝土要著眼于調(diào)動水泥、活性摻合料及高性能外加劑的協(xié)同作用，優(yōu)質(zhì)的活性摻合料是C80 高強(qiáng)混凝土必要組分，它對于獲取混凝土拌合物優(yōu)異的工作性能，降低水化熱，提高混凝土耐久性及力學(xué)性能發(fā)揮著重要作用。

（2）配制高強(qiáng)混凝土所選擇的粉煤灰需水量比要低，燒失量要小，且要注意改善膠凝材料之間的顆粒級配。

（3）利用內(nèi)摻25%的Ⅱ級粉煤灰配制的高強(qiáng)混凝土長期強(qiáng)度可持續(xù)發(fā)展，60d 強(qiáng)度可比28d 強(qiáng)度增長12.0%，但60d以后增長緩慢。

（4）用28d 抗壓強(qiáng)度僅為50.5MPa 的水泥，配制出28 天抗壓強(qiáng)度為95.6MPa 的高強(qiáng)大流動性混凝土，其水泥的關(guān)鍵性能之一是標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量要低。

（5）本配制方法技術(shù)途徑是可行的，所配制的C80 高性能混凝土水泥用量低，混凝土坍落度兩小時保持不損失，工作性能符合相關(guān)規(guī)范的要求，具有足夠的強(qiáng)度保證率。

[1] 吳中偉，廉慧珍著.高性能混凝土，中國鐵道出版社, 1999年9月第1 版.