C30 机制砂自密实混凝土的试验研究

朱燕妮，邬海涛

（盐城兆和建材有限公司，江苏　盐城　224044）

C30 机制砂自密实混凝土的试验研究

朱燕妮，邬海涛

（盐城兆和建材有限公司，江苏盐城224044）

本文通过采用聚丙烯酰胺和聚羧酸外加剂复合添加的方法提高了 C30 机制砂混凝土的粘聚性和流动性，采用自密实混凝土的设计方法，制备出了工作性能和力学性能俱佳的 C30 机制砂自密实混凝土，为自密实混凝土提供了低强度等级、低原材料材质要求的发展方向。

C30；机制砂；自密实混凝土

0　前言

随着工程应用的需求扩展，对混凝土性能的要求也在不断提高，自密实混凝土（Self-Compacting Concrete，简称SCC）由于其具有高流动性、高填充性、高间隙通过性、高抗离析性能等优点，仅依靠自身的重力作用就能够很好的流动并密实的混凝土，称为自密实混凝土。可以有效缓解熟练技术工人的减少和混凝土结构耐久性提高之间的矛盾。有着广阔的应用前景[1-4]。

在当前的工程实践中，自密实混凝土主要应用于 C60 等高强度等级混凝土中，对占市场份额近一半的 C30 混凝土较少涉及。由于天然河砂资源的日趋紧张，机制砂替代天然河砂作为混凝土的细骨料被日益广泛地应用。而机制砂由于其颗粒级配不良、粒形多棱角，将其应用于自密实混凝土的配制中存在一定的难度[2]。

1　原材料

水泥：P·O42.5 水泥，28d 水泥强度为 47.8MPa。

矿粉：需水量 97%，比表面积 411m2/kg，28d 活性指数102%。

粉煤灰：Ⅱ 级灰，45μm 方孔筛筛余 15%，烧失量1.8%，需水量比 99%。

粗骨料：5～20mm 碎石，含泥量 0.5%。

细骨料：机制砂，细度模数 3.2，MB 值 1.1。

水：市政自来水。

增稠剂：聚丙烯酰胺，分子量 200 万。

减水剂：PCA，减水率 25%。

2　试验方法

配比设计方法参照 JGJ/T 283－2012《自密实混凝土应用技术规程》，试验方法参照 CECS 203：2006《自密实混凝土应用技术规程》和 GB /T 50081－2002《普通混凝土力学试验方法》的有关规定进行，测试的项目包括 T500、坍落扩展度、V 型漏斗排空时间、U 型箱填充高度差、混凝土 7d、28d抗压强度。

3　试验结果与讨论

3.1粗骨料用量对 C30 自密实混凝土性能的影响

由于 C30 混凝土强度等级较低，且使用的细骨料为颗粒圆整度较差的机制砂，因此设定砂浆中砂的体积分数为0.42，以增加胶凝材料的体积，来提升浆体的流动性能。具体的混凝土配合比如表 1 所示。

表1　调整粗骨料用量后混凝土的试验配合比

试验后测得混凝土的性能如表 2 所示。

表2　C30 机制砂自密实混凝土的性能测试结果

由表 2 试验结果可知，随着粗骨料用量的增加，混凝土的工作性能逐渐下降，当粗骨料体积分数达到 0.32 时，混凝土已达不到 CECS 203：2006《自密实混凝土应用技术规程》中规定的工作性能要求，V 型漏斗排空时间已超过 25s，其他工作性指标都能满足要求。而随着粗骨料用量的增加，混凝土的 7d 强度和 28d 强度有一定程度的增加。

3.2砂体积分数对 C30 自密实混凝土性能的影响

固定粗骨料体积分数为 0.30，以保证混凝土的工作性能和力学性能都能满足要求。调整砂浆中砂的体积分数，调整混凝土的各项性能指标。具体混凝土配合比见表 3。

表3　调整砂体积分数后混凝土的试验配合比

试验后测得混凝土的性能如表 4 所示。

表4　C30 机制砂自密实混凝土的性能测试结果

由表 4 试验结果可知，砂的体积分数调整，混凝土的工作性能变化不大，都能达到 CECS 203∶2006《自密实混凝土应用技术规程》中规定的工作性能要求，混凝土的力学性能随着砂体积分数的提高有一定程度的下降。

3.3增稠剂（聚丙烯酰胺）用量对 C30 自密实混凝土性能的影响

调整增稠剂的用量，观察聚丙烯酰胺的添加对混凝土工作性能和力学性能的影响。具体混凝土配合比见表 5。

表5　调整砂体积分数后混凝土的试验配合比

试验后测得混凝土的性能如表 6 所示。

表6　C30 机制砂自密实混凝土的性能测试结果

在未添加增稠剂时，混凝土的离析现象很明显，各项工作性能都不能满足要求，随着增稠剂（聚丙烯酰胺）用量的增加，混凝土的粘聚性逐步提高，当增稠剂的用量达到0.5时，混凝土的各项工作性能指标都能达到要求，增稠剂的继续提高导致混凝土的粘聚性进一步提高，工作性能有所下降。增稠剂的添加对混凝土的力学性能影响较大，随着增稠剂用量的增加，混凝土的力学性能明显下降。

4　结论

（1）在混凝土中添加一定用量的增稠剂可以明显提高混凝土的粘聚性，解决用机制砂配制低强度等级自密实混凝土时混凝土的流动性和粘聚性较差的难题。

（2）聚丙烯酰胺对混凝土的强度影响较大，添加过量时会导致混凝土的力学性能急剧下降。

（3）机制砂自密实混凝土的工作性能随着粗骨料用量的增加而下降，砂浆中砂体积分数的调整对混凝土的工作性能影响不大。

[1] 杨建辉，童智洋．利用机制砂配制自密实混凝土[J]．世界桥梁，2003(1)：30-32．

[2] 高育欣，叶勇， 修晓明，等．一种机制砂自密实混凝土的制备和工程应用．四川建筑科学研究[J]．2010，36(4)：222-224

[3] 刘桂凤，方恩权，刘传兴．早龄期 C40 钢纤维自密实混凝土强度及弯曲性能研究[J]．2007，33(4)∶59～62．

[4] Zhu Wenzhong, Bartos ，Peter J M．Permeation Properties of Self-Compacting Concrete[J]．Cement and Concrete Research , 2003，33(6)：921-926．

［通讯地址］江苏省盐城市亭湖区便仓镇建材工业园 6 号（224044）

朱燕妮（1987－）女，助理工程师，从事水泥基建筑材料的生产与研究。