水胶比对C30高钛型高炉渣自密实混凝土工作性能的影响

何明虎， 廖 飞,2， 王 伟， 何芃蓉， 衡伟东

(1. 攀枝花学院土木与建筑工程学院，四川攀枝花 617000;2. 西华大学建筑与土木工程学院，四川成都 610039)

水胶比对C30高钛型高炉渣自密实混凝土工作性能的影响

何明虎1， 廖 飞1,2， 王 伟1， 何芃蓉1， 衡伟东1

(1. 攀枝花学院土木与建筑工程学院，四川攀枝花 617000;2. 西华大学建筑与土木工程学院，四川成都 610039)

自密实混凝土与普通混凝土最大的区别主要体现在自密实混凝土对工作性能的特殊要求，而水胶比是影响工作性能的主要因素之一。文章利用攀西地区的工业固态废弃物高钛型高炉渣配制C30自密实混凝土，研究水胶比对其工作性能的影响。试验结果表明，水胶比对高钛型高炉渣自密实混凝土的工作性能影响较大。水胶比在0.44～0.46时，所得到的高钛型高炉渣自密实混凝土的工作性能较优。

自密实混凝土； 高钛型高炉渣； 工作性能； 水胶比

自密实混凝土(日本英译Self-Compacting Concrete(SCC)，美国英译(Self-Consolidation Concrete(SCC))，是指具有高流动性、均匀性和稳定性，浇筑时无需外力振捣，能够在自重作用下流动并充满模板空间的混凝土[1]。自密实混凝土硬化后的性能和普通混凝土类似，而自密实混凝土与普通混凝土最大的区别主要体现其对自密实工作性能的特殊要求[2]。自密实混凝土的工作性能主要包括填充性、间隙通过性和抗离析性三个方面：第一，填充性。自密实混凝土拌合物仅依靠自身重力能够完全填充模板成型的性能。可采用坍落扩展度试验进行测试。第二，间隙通过性。自密实混凝土拌合物均匀通过狭窄空隙的性能。可采用J形环试验、L型仪试验进行测试。第三，抗离析性。自密实混凝土拌合物中各种组分保持均匀分散的性能。可采用离析率筒试验进行测试。

高钛型高炉渣是攀钢集团在钒钛磁铁矿冶炼过程中产生的废渣。对高钛型高炉渣成分研究发现，高钛型高炉渣中不含2CaO·SiO2，不会出现硅酸盐分解；不含f-CaO，试样无粉化、不胀裂，结构稳定性良好；含硫量小于1 %，高钛型高炉渣中不含FeS和MnS[3]。因此高钛型高炉渣具有结构稳定、性能良好不易分解的性质，可以代替普通天然砂石作为混凝土骨料配制混凝土[4]。本文应用高钛型高炉渣配制C30自密实混凝土，研究水胶比对其工作性能的影响。

1 原材料

1.1 水泥

水泥采用攀枝花市瑞丰建材公司生产的P.O.42.5R级普通硅酸盐水泥，水泥物理力学性能见表1。

1.2 外加剂

高效减水剂为攀枝花吉源外加剂公司配置的聚羧酸高效减水剂，固体含量40 %，减水率30 %以上。

1.3 粗、细骨料

粗细骨料采用攀枝花环业公司的高钛型高炉渣，其技术指标见表2、表3。

1.4 粉煤灰

粉煤灰采用攀枝花市钢城集团综合工业分公司生产的F类Ⅰ级粉煤灰，其技术指标见表4。

2 C30高钛型高炉渣自密实混凝土配合比

水胶比是配合比设计中确定混凝土强度的主要因素，其确定了胶凝材料用量、浆体多少的重要指标。水胶比越大，说明水用量较多，胶凝材料较少，会导致混凝土泌水，或者因为粘结材料不足，混凝土不密实，填充性不好，从而影响混凝土的流动性。水胶比越小，说明水用量较小，胶凝材料较多，会导致自由水过少，浆体不足，混凝土过干，流动性小，甚至不流动等现象。或者从混凝土流动抗阻力的理论解释，水胶比越小，水泥起粘结作用大，混凝土骨料不能抵抗自行流动密实。因此，高钛型高炉渣自密实混凝土的水胶比在一定范围内时，所达到的工作性能最优。

本实验选取水胶比分别为0.50、0.48、0.46、0.44和0.42，测试高钛型高炉渣自密实混凝土的各项工作性能来评价水胶比对自密实混凝土工作性能的影响并确定工作性最优水胶比，其配合比见表5。

3 试验结果及分析

对不同配合比的自密实混凝土进行坍落扩展度、T500、L型流动试验、Orimet流速试验和抗离析试验，试验结果见表6、图1～图3。

从图1可以得出，随着水胶比的增大，高钛型高炉渣自密实混凝土的流动能力不增强，水胶比在0.42～0.44时增加最大，从水胶比在0.44～0.5流动性变化不大。从而得出，水胶比在0.44～0.46时，高钛型高炉渣自密实混凝土的流动性较优。从图2可以得出，随着水胶比的增加，高钛型高炉渣自密实混凝土的流动性、填充能力和通过能力增加，但水胶比在0.46时，达到最优。分析水胶比在0.46～0.50时，由于水胶比增大，胶凝材料减少，水增多，混凝土骨料没 有很好的被浆体包裹，不能携带混凝土流动，在L型、Orimet仪内流动时间增长。从图3可以得出，水胶比过大或过小都会使高钛型高炉渣自密实混凝土有一定程度的离析秘水，水胶比在0.44～0.48时，有较优的抗离析能力。

4 结论

(1)通过对不同水胶比C30高钛型高炉渣自密实混凝土的试验，得出水胶比对高钛型高炉渣自密实混凝土的工作性能影响较大。

(2)水胶比在0.44～0.46时，所得到的高钛型高炉渣自密实混凝土的工作性能较优。

(3)由于高钛型高炉渣自身粗糙，其流动性不好，水胶比过小，各骨料间的粘结力增大，不能使混凝土自流。因此，同等级高钛型高炉渣自密实混凝土的水胶比要比普通自密实混凝土的水胶比大。

[1] 刘娜.自密实混凝土配制及剪切性能研究[D].长沙：湖南大学,2015.

[2] 黄双华，陈伟，孙金坤，等.高钛高炉渣在混凝土材料中的应用[J].新型建筑材料, 2006(11): 71-73.

[3] 罗钰. 中低强度自密实凝土配合比参数优化研究[D].长沙，湖南大学，2008.

[4] 谢龙,黄双华,钟菘,等. 高钛型高炉渣钢筋混凝土扁梁结构的初探[J]. 四川建筑,2016, 36(4): 144-145.

获得2015年攀枝花学院国家级大学生创新创业训练计划项目资助(项目编号：201511360028)

何明虎(1994～)，男，本科，土木工程专业。

廖飞(1990～)，男，硕士研究生，研究方向为岩土工程。

TU528.53

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[定稿日期]2017-04-14