42.5 级水泥配制C50 混凝土耐久性试验研究

2021-02-01张会平王福军

中国设备工程 2021年1期

张会平，王福军

（甘肃智通科技工程检测咨询有限公司，甘肃兰州 730050）

近年来随着基础设施建设的高速发展，高标号混凝土需求量越来越大，高标号混凝土的原材料的生产，使节能环保压力越来越大。在保证结构安全、耐久性好的前提下尽量降低能耗、节省成本使我们现在主要考虑的问题，因此我们根据甘肃地区原材料的特点，用42.5 级水泥掺加粉煤灰、硅灰、矿渣粉等掺合料进行配合比设计，并对设计的配合比的水泥混凝土进行室内强度、早期抗裂、抗氯离子渗透试验（电通量法）的试验论证。

1 原材料及配合比设计

依据《公路工程混凝土结构耐久性设计规范》JTG /T 3310-2019 最大水胶比0.36，最大胶凝材料用量480（kg/m3 ），坍落度（140-180）mm，结合原材料特点进行C50 混凝土配合比设计。

1.1 原材料信息

1.1.1 水泥指标

水泥：P·O42.5 水泥、比表面积337(m2/kg)、3d 强度25.4(MPa)、28d 强度45.6(MPa)。

1.1.2 粗骨料

碎石：5-10mm 掺配比例15%、5-20mm 掺配比例85%、压碎值19.8%、含泥量0.4%。

1.1.3 细集料

砂：河砂II 区中砂、细度模数2.7、含泥量1.8%。

1.1.4 减水剂

YX-JS 聚羧酸高性能减水剂（标准型）减水率29%。

1.1.5 粉煤灰

F 类I 级，细度8.9% 、需水量比91%、烧失量2.77%。

1.1.6 矿渣粉

流动度比98%、需水量比100%、比表面积418(m2/kg)。

1.1.7 硅灰

烧失量3.8%、需水量比109%。

2 配合比设计

根据JGJ 55-2011《普通混凝土配合比设计规程》的设计要求及JTG /T 3310-2019《公路工程混凝土结构耐久性设计规范》对水泥混凝土对耐久性的要求，确定一组零掺合料的基准配合比，然后按单掺粉煤灰，单掺矿渣粉，双掺粉煤灰、矿渣粉，双掺粉煤灰、硅灰，三掺粉煤灰、矿渣粉、硅灰六种方案进行配合比设计，胶凝材比例如表1 所示，水泥混凝土配合比及强度如表2 所示。

表1 掺和料掺配比例

表2 试验配合比工作性及强度检测结果

3 耐久性试验及结果分析

（1）早期开裂试验按《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T 50082-2009 方法进行试验，试件成型后放在20±2℃湿度60±5%的恒温室中、成型30min 后调节风扇位置和风速使试件表面中心处正上方风速为5±0.5m/s，风向平行于试件表面和裂缝诱导器、在混凝土加水开始24±0.5h 检测裂缝总面积。

（2）抗氯离子渗透按《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T 50082-2009 电通量方法进行28d、56d 龄期电通量试验。如表3、图1 所示

表3 混凝土抗氯离子渗透试验（电通量法）、早期开裂试验检测结果

图1 混凝土抗氯离子渗透试验（电通量法）、总开裂比较

（3）通过对检测结果的对比分析试验掺矿物掺合料可以明显的降低混凝土电通量、减少早期开裂。

（4）在同样的水胶比，同样的胶凝材料总用量的条件下，通过测验：加入了矿物掺合料的水泥混凝土要比纯水泥混凝土的抗氯离子渗透能力明显提高。单加粉煤灰的水泥混凝土要比单加入矿渣粉的水泥混凝土的抗氯离子渗透能力高；双掺加入粉煤灰和矿渣粉的混凝土抗氯离子渗透能力较单加粉煤灰或矿渣粉也有提升；三掺粉煤灰、矿渣粉和硅灰抗氯离子渗透性能最高。

（5）在同样的水胶比，同样的胶凝材料总用量的条件下不加掺合料的混凝土开裂面积最大、平均单位面积上的总开裂（mm²/m²）随掺和料掺量的增大逐步减小。