陶砂對高強度混凝土內養護的試驗研究

唐慧，管衛東，劉晟

（常州金建混凝土有限公司，江蘇　常州　213144）

陶砂對高強度混凝土內養護的試驗研究

唐慧，管衛東，劉晟

（常州金建混凝土有限公司，江蘇常州213144）

本文將陶砂部分取代河砂應用于高強度混凝土中進行研究試驗。研究發現：混凝土的工作性能得到提升且可長時間維持良好的內養護作用，還可顯著提高混凝土的力學性能和抗開裂性能。

陶砂；高強度；混凝土；內養護

0　前言

混凝土的工作性能、力學性能及耐久性能是混凝土專業技術人員的三大工作目標，在現有的評價體系下，對混凝土的力學性能尤為重視。近年來，高強度混凝土在建筑物中的用量逐漸加大。使用超細摻合料，應用高效減水劑，盡可能地降低混凝土的水膠比是目前配制高強度混凝土的主要思路。但按此思路配制出的混凝土內部自由水含量相對較低，初始微結構形成速度較快，易使其內部各組分產生不一致變形而形成大量原生缺陷，造成混凝土的一些性能特別是耐久性下降[1-3]。

筆者對此問題的重視和研究源于某橋梁工程所供應的混凝土大小試塊強度不一，鉆芯結果強度更低的案例。對破型后的試塊進行觀察，發現混凝土內部非常干燥。由此推測，試塊大小所引起的強度差異是由于混凝土內部的自干燥引起的。為降低自干燥對高強混凝土性能的影響，在本次試驗中引入一定量具有自養護功能的飽水陶砂，測試陶砂的加入對混凝土性能的影響。

1　試驗

1.1試驗原料

（1）水泥：鎮江鶴林 P·Ⅱ52.5水泥，28d 強度57.7MPa。

（2）礦粉：鎮江金振礦粉廠，S95 級，比表面積410m2/kg。

（3）粉煤灰：江蘇諫壁電廠 Ⅱ 級灰，45μm 篩余16%，需水量比 98%。

（4）細集料：河砂，細度模數 2.7，含泥量 1.7%。

（5）陶砂：細度模數為 2.8，吸水率 4.6%，堆積密度630kg/m3，表觀密度 1390kg/m3。

（6）粗集料：碎石，5～25mm 連續粒級。

（7）外加劑：蘇博特 PCA-1 減水劑，減水率 28%。

1.2試驗方法

目前國內通用的檢測混凝土抗壓強度試塊規格有兩種：100mm×100mm×100mm 和 150mm×150mm×150mm。由于 100mm×100mm×100mm 試塊的體積較小，外部水分擴散到中心所用的時間相對于 150mm×150mm×150mm 較短，所以試塊的養護相對較好。比較兩種規格試塊的強度差異，可以在一定程度上衡量混凝土的內養護狀況。本文以 C60 商品混凝土配合比作為初始配比，調整混凝土中河砂與陶砂的比例，考察混凝土的力學性能和抗開裂性能。混凝土的初始配合比如表 1 所示。

表1　C60商品混凝土配合比　　　　　　kg/m3

混凝土拌合物性能按 GB/T 50080－2002 《普通混凝土拌合物性能試驗方法》標準進行測試，混凝土力學性能按GB/T 50081－2002 《普通混凝土力學性能試驗方法》標準進行測試，混凝土的抗開裂性能按 GB/T 50082－2002 《普通混凝土長期性和耐久性試驗方法標準》標準進行測試。

2　試驗結果與討論

2.1陶砂的用量對混凝土工作性能的影響

確定其他材料用量不變的前提下，調整混凝土中河砂和陶砂的比例，陶砂的體積取代率分別為 0、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%，測試混凝土的工作性能和力學性能。試驗結果見表 2。

表2　陶砂的用量對混凝土工作性能的影響

由表 2 試驗結果可知，陶砂部分取代河砂后初始擴展度有一定程度的增加，擴展度經時損失也隨之減小，說明陶砂中的水分有助于高強度混凝土的工作性能的長時間維持。

2.2陶砂的用量對混凝土力學性能的影響

使用 100mm×100mm×100mm 和 150mm×150mm× 150mm 兩種規格的混凝土抗壓試模對混凝土進行成型，檢測混凝土的 28d 抗壓強度，分別標記為抗壓強度 1（100mm×100mm×100mm，已考慮試塊的尺寸系數）和抗壓強度 2（150mm×150mm×150mm）。強度檢測結果列于表3。

表3　陶砂的用量對混凝土力學性能的影響

由表 3 試驗結果可知，陶砂的體積取代率在 10% 以內時，100mm×100mm×100mm 和 150mm×150mm×150mm 試塊抗壓強度都有所提升，這是由于適量的陶砂加入提高了混凝土的內部自由水含量，使混凝土試塊得到較好的內養護所致。當陶砂的體積取代率超過 10% 時，混凝土的抗壓強度開始下降，且陶砂取代率越高，強度越低，這是由于陶砂的本征強度低于河砂所致。當陶砂的體積取代率達到 35% 時，100mm×100mm×100mm 和 150mm×150mm×150mm 兩種規格的混凝土試塊抗壓強度差接近于零，說明此時混凝土得到了充分的內養護。

2.3陶砂的用量對混凝土力學性能的影響

按 GB/T 50082－2002《普通混凝土長期性和耐久性試驗方法標準》標準進行混凝土的抗開裂性能測試，測試結果如表 4 所示。

表4　陶砂的用量對混凝土抗開裂性能的影響

由表 4 試驗結果可知，隨著陶砂取代率的提高，混凝土的開裂條紋數和開裂面積都有明顯的改善，當陶砂取代率達到 30% 時，混凝土不發生開裂。這是由于陶砂良好的內養護作用導致的，表面失去的水分迅速由陶砂中的水分補充，混凝土的抗開裂性能顯著提高。

3　結論

（1）陶砂取代河砂后，100mm×100mm×100mm 和150mm×150mm×150mm 兩種規格的混凝土試塊抗壓強度差顯著降低，說明陶砂良好的內養護作用導致混凝土的力學性能改善。

（2）陶砂部分取代河砂后混凝土的初始擴展度和經時擴展度都有明顯的提升，說明陶砂中的水分有助于高強度混凝土的工作性能的長時間維持。陶砂良好的內養護作用還可顯著改善混凝土的抗開裂性能。

[1] 向亞平，魏亞，張倩倩，等．輕細骨料內養護混凝土抗壓強度與模擬[J]．混凝土，2013， (3)； 49-52+56．

[2] 錢偉，樊傳剛，冉松林，等．粉煤灰陶砂次輕混凝土的制備與性能[J]．安徽工業大學學報（自然科學版），2012，29(2)：62-66．

[3] 胡曙光，王發洲．輕集料混凝土[M]．北京；化學工業出版社，2006．

［通訊地址］江蘇省常州市武進區鄒區鎮鄒區村河底下組（213144）

唐慧（1985－）男，助理工程師，從事水泥基建筑材料的生產與研究。