掺硅灰对混凝土性能影响的试验分析

2018-06-06汤永学

四川水泥 2018年6期

汤永学

(国家水泥及制品质量监督检验中心(广东)，广东蕉岭 514100)

0 引言

近年来，我国国民经济得到了快速的发展，工程项目的建设日益增加，而混凝土作为应用最广泛的施工材料，其性能也越来越受重视。其中，硅灰是混凝土常见的掺和料，能够有效提高混凝土的工作性能、强度及耐久性，研究掺硅灰对混凝土性能的影响具有十分重要的意义。

1 材料及准备事项

1.1 实验用C30 混凝土

包括水；矿渣硅酸盐水泥；中砂细骨料（细度模数控制在2.3-3.0，实际含泥量为 1.0%）；砂卵石石料粗骨料（两个级配性质的砂卵石石料组成，粒径范围为5～20mm，具体含泥量为0.5%，其中粒径在5～10mm范围占比为66.7%，在10～20mm范围占比33.3%）；微硅灰。

1.2 完善试验准备

本次试验取C30混凝土应用，具体配合比依据《普通混凝土配合比设计规程》（简称“规范”）具体要求开展。相关流动性试验依据《公路工程及水泥混凝土试验规程》中所设计坍落度仪法开展。坍落度在具体开展期间，需行标准坍落度试验，公式为，坍落度（mm）=300-实际检测高度，范围在 0-30mm之间者，可取要求予以满足。仪器含方孔筛、振捣棒、量杯、电了天平等。

2 试验过程概括

2.1 配合比设计

（1）1m3，C30混凝土具体强度方面的设计

fcu，0fcu，k+1.645σ；

（fcu，k=30MPa，依据规范查表 4.0.2，取σ=5.0MPa）；

故可按下列公司设计强度计算值fcu，030+1.645×5.0=38.225MPa。

（2）水胶比配比方程

W/B=（αa·fb）（/ fcu，0+αa·αb· fb）；

（依据规范查表5.1.2 粗骨料确定为卵石时，取αa=0.49，αb=0.13）；

fb=γf·γs·fce=γf·γs·γc·fce，g

故水胶比可按W/B=0.44设置。

因本试验在夏季开展，为手动拌和，且有硅灰加入，易减小混凝土流动性，为对混凝土流动性具体要求予以满足，需将水胶比比例适当增加，W/B设置为0.50，并对规范表3.0.4具体要求予以满足。

（3）用水量分析

在本组试验中，所用炎塑性混凝土，具体的坍落度选择在10～30mm，应用材料为中砂，通过对规范表5.2.1-2 查询得知：实际用水量可取mw0=190kg/m3。

（4）确定胶凝材料用量

综上分析，胶凝材料具体用量应用mb0=mw0/（ W/B）=190/0.5=380kg。为对硅灰具体影响混凝土冻融循环情况展开探讨，依据据试验所定的方案，从硅灰对混凝土在具体流动性能方面的影响为出发点，就四组掺硅灰比存在一定差异的 C30混凝土配比进行配备。

（5）砂率βs设置

通过对规范表5.4.2查询，当水胶比按W/B=0.5设置时，卵石以20mm为最大粒径时，砂率经评估为29%～34%，本次研究取砂率βs=30%。

（6）粗细骨料用量计算

mc0+ms0+mg0+mw0+mf0=mcp

βs=ms0（/ ms0+mg0）×100%

故细骨料用量具体为ms0=549kg/m3，粗骨料用量具体为mg0=1281kg/m3。

（7）混凝土配合比分析

对（1）-（6）综合，1m3C30混凝土具体所用材料如表1。

表1 单位体积所需材料用量

材料水胶凝材料细骨料粗骨料质量（kg） 190 380 549 1281

2.2 具体试验过程

（1）依据3.1配合比开展设计的结果，就所需试验原材料进行分别称取。

（2）完善坍落度试验

因硅灰掺量可极大的影响混凝土流动性，故，应根据混凝土具体的坍落度试验结果对混凝土实际用水量适度调整。首先在开展掺15%硅灰的坍落度试验时。

对掺15%硅灰的实验用混凝土具体的坍落度进行测定，结果为9mm，但不及10mm，故采用此配合比在完成掺15%硅灰操作时，与混凝土在流动性方面的要求无法满足，故应对配合比予以调整。在水胶比等元素不变的条件下，将取水量适度增加，经反复调试，得出200kg/m3取用水量可对要求满足，坍落度经测定为12mm时，可对流动性要求满足，故对混凝土配合比获取。

依据操作经验和开展试验获取的结果，以系列的分析得出，硅灰含量在呈越多显示时，其混凝土流动性居越低水平，故，取掺 15%硅灰比例的混凝土应用，在流动性方面与相关规范要求符合，取其它≤15%比例的硅灰加入，也可对规范要求满足。

3 结果与分析

3.1 配合比优化分析

经试验显示，基准配合比呈不变状态下，与混凝土流动性方面的要求和易性方面的要求符合，掺0%、5%、10%、15%比例的硅灰，可就硅灰对混凝土在流动性、易性方面所造成影响的最佳配合比得出，见表2。3.2 掺硅灰比例同混凝土流动性关系

表2 单位体积混凝土各材料用量（kg）

掺硅灰比设置为0%、5%、10%、15%的实验用混凝土拌合物，掺硅灰比不同，混凝土所呈现出的坍落度也呈明显差异。掺硅灰比具体为0%时，其所对应的坍落度为25mm；当将掺硅灰比提至5%时，相应坍落度按17mm骤降；当掺硅灰比提至10%，相应坍落度表现为15mm；当掺硅灰比提至15%，相应坍落度经评估仅为12mm，呈线性相关。

掺硅灰比对混凝土流动性能造成影响的具体原因为硅灰的粒径相较水泥呈较小显示，吸水性方面均较水泥更为强烈，故相同水胶相比，在掺硅灰比提高的情况下，混凝土流动性呈减弱显示。