趙志峰

(山西四建集團(tuán)有限公司，山西太原 030012)

隨著建筑行業(yè)的迅速發(fā)展，我國已出現(xiàn)許多研究和應(yīng)用高強(qiáng)混凝土的典型工程。然而由于各地區(qū)發(fā)展程度的不同以及地方材料的差異，高強(qiáng)混凝土在我國不同地區(qū)發(fā)展水平亦不平衡，如在太原及周邊地區(qū)，工程中所用混凝土的強(qiáng)度等級(jí)基本均在C60以下，C70～C80級(jí)混凝土的試點(diǎn)應(yīng)用還較少。由于太原本地碎石材料規(guī)格和級(jí)配不佳、強(qiáng)度偏低，因此對C80級(jí)高強(qiáng)混凝土的配制造成一定的困難，甚至有少數(shù)工程需要使用時(shí)，當(dāng)?shù)鼗炷凉緟s無法配制出此種級(jí)別的混凝土。本文通過優(yōu)選地方材料，通過調(diào)整礦物摻合料的摻量，礦物摻合料之間的搭配比例來研究其對混凝土強(qiáng)度及施工性能的影響，成功利用太原地區(qū)主材配制出施工性能優(yōu)良的C80高強(qiáng)混凝土。

1 試驗(yàn)材料

相對于普通混凝土，高強(qiáng)混凝土的各性能對原材料的質(zhì)量更加敏感，因此，原材料的選擇是配制高強(qiáng)混凝土的基礎(chǔ)。

1.1 水泥

根據(jù)業(yè)內(nèi)人士的推薦，以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)得知，邯鄲P.O52.5水泥較太原及周邊其他水泥而言，該水泥強(qiáng)度較穩(wěn)定且與外加劑相容性較好，各性能指標(biāo)見表1。

表1 水泥各項(xiàng)指標(biāo)

1.2 砂

有關(guān)研究表明，當(dāng)機(jī)制砂中石粉含量在8%～12%之間時(shí)，混凝土和易性較好，相應(yīng)的初始坍落度和1 h后坍落度值都比較理想，能夠滿足施工需要［1］。由于高強(qiáng)混凝土一般粘性較大，所以本試驗(yàn)選擇了采用忻州豆羅砂和陽泉機(jī)制砂復(fù)配。各性能指標(biāo)見表2。

表2 砂各性能指標(biāo)

1.3 石子

采用太原鎮(zhèn)城石子，各性能指標(biāo)見表3。

表3 石子各項(xiàng)指標(biāo)

1.4 礦物摻合料

有研究表明，一級(jí)粉煤灰與礦粉雙摻的高性能混凝土，能更好的發(fā)揮礦物摻合料的復(fù)合膠凝效應(yīng)，混凝土后期強(qiáng)度和耐久性比單獨(dú)使用粉煤灰的混凝土性能更加優(yōu)良［2］。因此，本次試驗(yàn)采用神頭一電廠Ⅰ級(jí)粉煤灰、德隆粉磨廠S95礦粉，然后再配以少量的?？瞎杌乙栽黾踊炷恋拿軐?shí)性，增加混凝土的強(qiáng)度。礦物摻合料各性能指標(biāo)見表4。

表4 礦物摻合料各性能指標(biāo)

1.5 外加劑

篩選了三種品牌的聚羧酸系外加劑，通過實(shí)驗(yàn)，山西黃騰化工生產(chǎn)的聚羧酸系外加劑較其他品牌而言，具有摻量小且減水率高、保塑性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，性價(jià)比較高，各性能指標(biāo)見表5。

表5 外加劑各性能指標(biāo)

1.6 水

采用自來水。

2 試驗(yàn)方法

1)配合比的設(shè)計(jì)。此次混凝土配合比的試驗(yàn)采用的原材料組分較多，通過前期試驗(yàn)，首先確定天然砂與機(jī)制砂復(fù)摻的比例為6∶4時(shí)能獲得較好的級(jí)配。根據(jù)國內(nèi)外研究資料，目前國內(nèi)配制高強(qiáng)混凝土的技術(shù)措施主要為采用高標(biāo)號(hào)水泥、低水膠比(并保持必要的水灰比)、采用活性礦物摻合料和高效減水劑相配合的技術(shù)路線，高強(qiáng)混凝土配制技術(shù)的關(guān)鍵在于選定高效減水劑與活性細(xì)摻料，并輔以骨料優(yōu)選和配合比優(yōu)化等措施。

2)試驗(yàn)方案。通過前期試驗(yàn)，已確定膠凝材料總用量、砂率、外加劑以及水的用量，此次試驗(yàn)主要通過調(diào)整礦物摻合料的摻量，礦物摻合料之間的搭配比例來研究其對施工性能(坍落度、擴(kuò)展度、倒置坍落度排空時(shí)間)及混凝土強(qiáng)度的影響，通過試驗(yàn)，盡可能增大礦物摻合料的用量，優(yōu)選出性能良好，成本又相對較低的混凝土配合比。

3)試驗(yàn)設(shè)備及工藝控制。a.試驗(yàn)設(shè)備:60 L雙臥軸攪拌機(jī)、坍落度筒、倒置坍落度筒、150 mm×150 mm×150 mm，100 mm×100 mm×100 mm鋼試模、振動(dòng)臺(tái)等。b.攪拌工藝:先將水泥、礦物摻合料、粗細(xì)骨料投入攪拌機(jī)干拌60 s，而后再加水和外加劑攪拌180 s，每盤攪拌30 L。c.成型及養(yǎng)護(hù):將拌合物一次裝入試模，并略高出其上口，采用振動(dòng)臺(tái)振實(shí)，嚴(yán)格控制好振動(dòng)時(shí)間(10 s～15 s)，以拌合物表面出漿為止，最后刮去多余拌合物，用抹刀抹平，1 h后重新收面并覆蓋塑料膜，成型試件在溫度為(20±5)℃環(huán)境中靜置24 h后拆模，放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 配合比及試驗(yàn)結(jié)果

配合比及試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 配合比及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

基于原材料的情況和試驗(yàn)取值范圍，由圖1可知:當(dāng)?shù)V物總摻量為25%時(shí)，3d強(qiáng)度差異較小，粉煤灰與礦粉4∶6時(shí)3d強(qiáng)度較高;7 d強(qiáng)度隨著粉煤灰比例的加大逐漸降低;粉煤灰與礦粉5∶5復(fù)摻時(shí)，28 d強(qiáng)度最高。

圖1 礦物總摻量為25%時(shí)，粉煤灰與礦粉搭配比例對混凝土強(qiáng)度的影響

由圖2可知:基于原材料的情況和試驗(yàn)取值范圍，當(dāng)?shù)V物總摻量為30%時(shí)，隨著粉煤灰摻量的加大，3d強(qiáng)度與7 d強(qiáng)度均逐漸減小;28 d強(qiáng)度基本一致。

圖2 礦物總摻量為30%時(shí)，粉煤灰與礦粉搭配比例對混凝土強(qiáng)度的影響

由圖3可知，基于原材料的情況和試驗(yàn)取值范圍，當(dāng)?shù)V物總摻量為40%時(shí)，隨著粉煤灰摻量的加大，3d，7 d，28 d強(qiáng)度均逐漸減小。

由圖4可知:基于原材料的情況和試驗(yàn)取值范圍，當(dāng)粉煤灰與礦粉5∶5復(fù)摻時(shí)，隨著礦物總摻量的加大，3d強(qiáng)度明顯降低;摻量25%，30%時(shí)，7 d強(qiáng)度基本相同，摻量40%時(shí)，7 d強(qiáng)度最低;隨著礦物總摻量的加大，28 d強(qiáng)度略有降低，但強(qiáng)度均在80 MPa以上。

圖3 礦物總摻量為40%時(shí)，粉煤灰與礦粉搭配比例對混凝土強(qiáng)度的影響

圖4 粉煤灰、礦粉5： 5，礦物總摻量對混凝土強(qiáng)度的影響

綜合表6及圖1～圖3可知，隨著礦物摻合料摻量的增加，粉煤灰所占比例的加大，倒置坍落度排空時(shí)間逐漸減小，工作性能更加優(yōu)異，但前期及后期強(qiáng)度均有所減小;綜合施工性能及強(qiáng)度，應(yīng)優(yōu)選礦物總摻量為30%，粉煤灰與礦粉搭配比例可選5∶5與6∶4。

4 結(jié)語

1)通過優(yōu)選太原及周邊地區(qū)的主材，采用粉煤灰、礦粉、硅灰三種礦物摻合料復(fù)摻，再配以聚羧酸系外加劑，水膠比控制在0.23，砂率為38%，可配制出性能良好的C80高強(qiáng)混凝土。

2)隨著礦物摻合料總量的加大，混凝土的強(qiáng)度逐漸減小，但減小幅度并不大，隨著粉煤灰摻量比例的加大，混凝土的施工性能變得更加優(yōu)異。綜合考慮，當(dāng)?shù)V物摻合料為30%時(shí)，粉煤灰與礦粉比例為5∶5和6∶4時(shí)，能獲得性能優(yōu)異的C80高強(qiáng)混凝土。

3)高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用代表著一個(gè)地區(qū)的發(fā)展程度，其不但可以減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面，減少混凝土用量;又因其具有更高的承載能力，可使樓層加高，從而減少每平方米的占地面積。

因此，進(jìn)行高強(qiáng)混凝土的研發(fā)意義重大，本文研究尚淺，仍需要科研機(jī)構(gòu)以及混凝土公司運(yùn)用地方材料在高強(qiáng)混凝土的研發(fā)方面作出努力。

［1］ 于嗚新.機(jī)制砂在預(yù)拌泵送混凝土中應(yīng)用的探討［J］.混凝土，2005(7):21-23.

［2］ 田偉麗，汪冬冬.粉煤灰和礦粉雙摻的膠砂和混凝土試驗(yàn)研究［J］.粉煤灰，2008，20(4):25-26.