C60高强度超高性能混凝土配制

2014-07-25裴俊萍

天津建设科技 2014年2期

□文 /裴俊萍

提高工程结构混凝土的强度，配制高强超高性能混凝土已成为当今世界各国建筑工程界普遍重视的研究课题。超高性能混凝土内涵包括多方面，可实现的技术途径也很多。本文围绕着如何选择基材，改善集料与胶结料的粘结强度进行试验研究，力求不采用特殊原材料，不改变常规的施工工艺，配制出强度高、工作性能优异，耐久性良好的C60混凝土。

1 配制要求及原材料的选择

1.1 配制基本要求

采用常规的生产工艺，选择利用天津及周围地区常用的混凝土基材，选用与水泥适应性好的高效减水剂并复合掺用粉煤灰、高炉粒化矿渣粉、硅粉，配制C60泵送混凝土。

1.2 原材料的选择

1）水泥。胶凝材料水泥是高强超高性能混凝土中的最关键的组分，高强超高性能混凝土选用的水泥必须满足：标准稠度用水量要低，要使混凝土在低水胶比时也能获得较大的流动性；水化放热量和放热速度要低；水泥硬化后强度要高。

本研究对冀东盾石P.O42.5低碱和冀东盾石P.O42.5水泥进行了对比试验，见表1。

表1 2种水泥主要技术检测指标

对2种水泥分别进行同一种外加剂J2的不同掺量流动度对比试验，见图1。

图1 流动度对比试验

由图1可知，冀东盾石P.O42.5低碱水泥与外加剂J2相适性较好，故选用其进行C60高强超高性能混凝土试验。

2）集料。粗骨料选用蓟县碎石玄武岩，其最大公称粒径16mm，含泥量0.42%；细集料采用绥中河砂，细度模数为2.6，含泥量1.0%，泥块含量0.3%。

3）外加剂。超高性能混凝土要求较低的水胶比，选用高效减水剂是实现高强度和高耐久性必不可少的技术措施之一。津航厂的J2型聚羧酸系高效减水剂具有高效、低碱、低损失等特点，能非常明显地改善混凝土的流动性及粘聚性，提高混凝土的密实性和耐久性等，其减水率27%，碱含量1.1%。

采用盾石牌P.O42.5低碱水泥和津航的聚羧酸系减水剂J2进行适应性检测，见表2。

表2 盾石牌P.O42.5低碱水泥和津航的聚羧酸系减水剂J2适应性检测结果

4）掺合料。试验所用的掺合料是军粮城电厂Ⅱ粉煤灰，细度8.6%，需水量比≥95%。唐山连强利生产的S95粒化高炉矿渣粉，比表面积450 m2/kg，活性指数7 d达到76%、28 d达到104%。鞍美硅粉，比表面积16 000 m2/kg。

2 配合比设计步骤

确定水胶比。应经试验确定，在缺乏试验依据的情况下，其设计应符合表3规定。

表3 水胶比

选择单位用水量。根据胶凝材料用量范围和选定的水胶比，粗步计算混凝土配比试拌单位用水量并在试拌的过程中进行调整，最终确定单位用水量。胶凝材料用量。矿物掺合料量宜为25%～40%；硅灰掺量≯10%。外加剂掺量通过试配确定。砂率宜按表3选用并应经试配调整确定。砂石用量确定。依据以上步骤计算后调整拌和物的试拌配合比，同时确定另外2个配合比的水胶比，宜较试拌配合比分别增加和减少0.02，砂率相应地增加和减少1%，对3个不同的配合比进行混凝土强度试验。配合比确定后，尚应采用该配合比进行不少于3盘混凝土的重复试验，每盘混凝土应至少成型一组试件，每组混凝土抗压强度不应低于配制强度。抗压强度测定宜采用标准尺寸试件。

3 配合比设计试配实例

3.1 配合比的优化

选取水胶比0.32、0.30、0.28、0.26进行试配及28 d强度的检测，见表4。

表4 0.32、0.30、0.28、0.26水胶比设计试配强度检测

1）表4中0.32水胶比4组试配28 d强度达到标准强度的 104%～129%；0.30、0.28、0.26水胶比 28 d强度达到标准强度的130%～145%。除0.32水胶比的28 d配制强度在C60混凝土设计要求值的左右浮动外，其余水胶比的28 d配制强度均达到了C60混凝土设计要求值以上，因此C60强度混凝土试拌配合比水胶比可以选择0.30，另外两个配合比宜较0.30试拌配合比分别增加和减少0.02，进行3个不同的配合比混凝土强度试验。

2）可以围绕表4中0.30水胶比的配比，微调砂率或矿物掺合料用量以满足混凝土拌和物的工作性能。

3.2 试拌配合比的强度试验及最终配比的确定

对0.30水胶比为试拌配合比进行3个不同的配合比进行混凝土强度试验，见表5。

表5 0.32、0.30、0.28 水胶比强度

0.30和0 .28水胶比配比可以满足C60混凝土设计要求，最终确定C60混凝土配合比见表6。

表6 混凝土配合比 kg/m3

3.3 工作性能

C60高强混凝土拌和物工作性能检测见表7。

表7 混凝土拌和物工作性能

3.4 力学性能

按照已经确定的配合比重复进行3次立方体抗压强度试验，以验证该配比的稳定性；同时进行了该配比的劈裂抗拉强度试验。从检测结果看，采用以上原材料和配合比配出的C60高性能混凝土，其28 d抗压强度稳定≥1.15fcu。

3.5 耐久性

混凝土抗渗性能反映混凝土耐久性能的重要指标之一。为验证C60混凝土的抗渗性能，对其进行抗渗性能试验。试验表明，其抗渗等级可达到P25以上，密实性良好。混凝土抗冻性是评定混凝土耐久性的重要指标，以抗冻等级表示。成型了100mm×100mm×100mm的C60混凝土试件进行抗冻试验，在慢冻融试验150次后，试件重量依然无损失。