超细粉制备大体积混凝土的试验研究

2022-04-24白琴琴刘志强唐荣石毅博邓瑞袁育哲

商品混凝土 2022年4期

白琴琴，刘志强，唐荣，石毅博，邓瑞，袁育哲

（西安高科新达混凝土有限责任公司，陕西西安 710000）

0 引言

现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。我国 GB 50496—2018《大体积混凝土施工标准》里规定：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于 1m 的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，称之为大体积混凝土。大体积混凝土的特点是结构厚实、混凝土量大、工程条件复杂、施工技术要求高，由于水泥水化产生热量，大体积混凝土内部散热慢而表面散热快，从而造成内外温差过大，其产生的温度应力会使混凝土开裂，影响结构安全和正常使用。在大体积混凝土的制备过程中可以掺入减胶剂降低水泥用量，从而降低水化热，减少大体积混凝土的开裂，另外加入乙酸钠和聚酰胺纤维可以有效减缓混凝土的凝结时间，给大体积混凝土的内部散热提供时间，有利于混凝土内部热量的释放，降低内外温差，减小温度应力，降低对大体积混凝土的破坏。

1 研究方法和步骤

1.1 试验原材料

（1）水泥：采用尧柏（实丰）P·O42.5 水泥，技术指标见表 1。

表1 P·O42.5 水泥技术指标

（2）粉煤灰和超细粉煤灰：采用陕西正元Ⅱ级粉煤灰和超细粉煤灰，技术指标见表 2。

表2 粉煤灰和超细粉煤灰技术指标

（3）减胶剂：采用基业长青生产的减胶剂，技术指标见表 3。

表3 减胶剂的技术指标

（4）砂子：采用天然中粗砂，技术指标见表 4。

表4 砂子技术指标

（5）石子：采用泾阳采石厂提供的 5～25mm 连续级配碎石，技术指标见表 5。

表5 石子技术指标

（6）外加剂：采用陕西渤海化工有限公司提供的聚羧酸泵送剂，其技术指标见表 6。

表6 聚羧酸泵送剂技术指标

1.2 试验结果

配制 C40 和 C50 两种强度等级的混凝土，配合比如表 7 所示。混凝土的工作性能和力学性能见表 8。

表7 混凝土试验配合比 kg/m3

由表 8 和图 1、2 可知，与不使用超细粉的混凝土相比，C40 和 C50 编号 2 的混凝土和易性更好且强度更高。超细粉能够替代部分水泥，掺入混凝土中，可降低混凝土用水量、增大混凝土流动性、提高混凝土强度以及耐久性。这是由于在制备大体积混凝土时加入超细粉煤灰与加入普通粉煤灰相比，超细粉更细，比表面积更大，活性更高，有利用粉煤灰火山灰效应的发挥。另外超细粉中的微细颗粒均匀分布在水泥浆中，填充孔隙和毛细孔，有改善混凝土孔结构和增大密实度的效应。对改善混凝土的和易性、保水性、流动性，提高强度及长期耐久性都有极为重要的作用。

图1 混凝土工作性能

表8 混凝土性能检测结果

图2 混凝土力学性能

编号 3 与编号 2 相比，水泥用量减少，但是混凝土的强度提高，这是由于在混凝土中约有 20%～30% 的水泥未参与水化反应，只起到填充作用，不能有效发挥水泥强度，这部分水泥在混凝土应用中是最大的成本浪费，混凝土减胶剂则可以进一步分散这些未参与水化反应的水泥颗粒，增加这些颗粒与水的接触面积，从而提高水泥的水化程度，有效改善混凝土的工作性，力学性能和耐久性。

编号 4 与编号 3 相比混凝土强度提高，这是由于乙酸钠加入混凝土中与水泥中的碱类物质中和反应，进而延缓水泥的凝结硬化，延长水泥的水化反应时间，使得水泥的水化反应更加充分，有利于提高混凝土的强度。

编号 5 与编号 3 相比混凝土强度提高，这是由于聚酰胺纤维在混凝土拌和过程中能均匀分散于混凝土浆体中，能有效提高胶凝材料和其他骨料的粘结力，减少混凝土在硬化过程中收缩开裂的问题，提高混凝土硬化后的强度。编号 5 与编号 4 相比混凝土强度略有提高，单独加入聚酰胺纤维与单独加入乙酸钠相比对混凝土的强度增强效果略差；在制备大体积混凝土时单独加入乙酸钠或聚酰胺纤维都能增强混凝土的强度；编号 6 与编号4、5 相比混凝土强度有所提高，当制备大体积混凝土时同时加入乙酸钠和聚酰胺纤维时，能够获得更高的混凝土强度。