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C60高性能砼的试验研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-07-23 来源:91搅拌站网 作者:91混凝土搅拌站网   浏览次数:265
核心提示:  前言:  随着商品砼的发展,对砼的质量和服务要求日益提高,高工作性、高强度、高耐久性是高性能砼的显著特性,是当前国际

  前言:

  随着商品砼的发展,对砼的质量和服务要求日益提高,高工作性、高强度、高耐久性是高性能砼的显著特性,是当前国际范围内砼技术的发展方向,它适应于现代化工程结构高性能砼的应用主要目的,是使砼结构能安全可靠使用50~100年,大大减少增加的结构物破坏的危险,目前,在无锡地区,已经出现C60高强度砼,主要应用于高架桥结构,但是量较小,以后高性能混凝土必然会大量需要,作为砼供应单位,我们尝试了配制C60及以上高性能砼以备将来能够快速应用于生产实践,提高企业的市场竞争力。

  一、高性能砼的工艺原理及思路

  高性能砼的工艺原理与配制技术,与高强砼有相似之处,即常采用低水灰比并掺入高效减水剂,在低水灰比时,矿物掺合料的种类、品质与用量对高性能砼的强度和其他性能的影响很大,此外,集料的种类与用量对砼的体积稳定性的影响很大,在没有成套的规则和方法配制HPC的条件下,必须选择适应的原材料和配比进行试配,以期达到相应的技术指标。

  根据本公司现有材料结合相关文献及工程经验,预拟采用两套方案进行C60高性能混凝土的试配工作,一种使用现有常规原材料,主要是普通萘系减水剂和普通水泥,另一种主要采用江苏省建科院研制的JM-PCA砼超塑化剂,辅以其他掺合料进行试验,通过两种方法的比较,总结出可行的配比方案。

  二、试验原材料的准备

   水泥:选用现有使用的常州金峰P.O42.5以及宁国海螺水泥厂生产的宁国P.O52.5。两种水泥进行试配,在一定范围内砼的强度与水泥强度成正比,这两种水泥的质量和生产能力均相当稳定。其检测结果见下表一:

  (2)矿物掺合料:在配制HPC时,掺加粉煤灰、矿渣微粉、硅粉等活性辅助胶凝材料是必要的,并具有显著的技术经济地位,HPC的高强度部分来源于其基材的密实,即使有一部分水泥被一种或多种辅助胶凝材料代替,对砼早期强度不会有明显的副作用,而且从控制水化热和流变性能的角度也是有益的,掺加矿物掺合料既有利于砼施工和易性,又有利于砼的密度性而提高强度,还有利于后期强度的发展。依据上述要求,并结合本地材料特性,选用了沙钢集团生产的矿粉S95以及江阴夏港电厂I级粉煤灰,其具体技术指标见下表二:

  骨料:骨料的性能和种类在配制HPC时有较大的影响,骨料在HPC中更活跃地参与了力学反应,其中最主要的是骨料的强度和界面的粘结力,粗骨料的颗粒强度,针片状颗料含量及含泥粉量往往就控制了HPC的强度,而粗骨料的最大粒径也与界面过渡区的强弱有密切关系,因此,用于高性能砼的粗骨料的粒径不宜过大,通常以10-15mm为最佳,超过25mm时,对砼强度和抗渗透性能不利,考虑材料状况,本试验特选用了浙江湖州太子山矿的5~25碎石,含泥量0.2%,泥块含量为0,针片状颗粒含量为5%,压碎值指标为5.8%除骨料材质外,使用级配良好、洁净骨料是必要的,作为细骨料,通常采用中等细度模数的天然砂为好,本次试验选用了赣江砂,其细度为2.7,含泥量0.3%,泥块含量为0。

  用水量,HPC的关键技术之一是拌和水大大降低的情况下获得大流动性,使硬化砼具有高强度和高密实性。必须选用高效高性能减水剂破坏水泥粒子的絮凝结构,使水泥颗粒分散,通常在掺有掺合料的时候采用水胶比的概念来表现HPC的性能,本次试验选用饮用水。

  外加剂,配制HPC必不可少的是高效高性能减水剂,当前在适当地区主要选用的是省建科院的超塑化剂JM-PCA,选择外加剂应考虑其与水泥及矿物掺和料的相容性,砼工作性的维持,减水率,砼泌水特性,砼凝结特性,砼孔结构改善性和HPC的体积稳定性要求,本次试验选用了江苏省建科院生产的JM-PCA砼塑化剂,作为对比样,适用了本公司常用江阴暨阳外加剂厂生产的萘系高效减水剂其中JM-PCA是具有高效减水率,坍落度保留值大的优点。

  三、试验的组织与性能测试

  根据以上的试配思路及原材料情况,参考大量的工程实例及资料,结合公司实际,采用以下试配方案,并对于性能测试主要检测其新拌砼的坍落度、3天、7天、28天抗压强度,另外考虑了粘度及扩展度,由于高性能砼的粘度大,只用坍落度一项指标无法评价砼的可泵性,为此,我们采用了以倒坍落度简测定流出时间和扩展度为主,坍落度为参考的可泵性评定方法,粘度是这样测定的,将坍落度筒倒置在一个三角支架上,下口离地面500mm,且有一挡板,将砼一次性装入筒内刮平,迅速抽去挡板,砼由筒内流出,从抽出挡板到砼全部流出筒所需的时间即流空时间,砼扩展度的测定:在测试砼坍落度时,砼在坍落度过程中不断向四周扩展,当扩展停止后,垂直量取两个方向的扩展宽度,取平均值,即为扩展度。一般,扩展度≥500mm,流空时间为12~30s,砼具有最佳的可泵性。具体试验内容见下表四:

  四、结果分析

  由表四、表五的试验数据,可以看出此次试验的28天抗压强度在65Mpa以上,基本上能够满足设计要求,由P01至P10均是使用了JM-PCA砼超塑化剂进行砼试配工作,其拌合物具有良好的工作状态,坍落度保留值大,具有较高的减水率,用水量均在170kg/m3以下并且砼拌合物扩展度大,流空时间短(≤25s),其扩展度1小时损失以及1小时后流空时间的变化趋势相对很小,在使用了水泥、矿粉、粉煤灰的复合胶凝材料下,早期强度增长较大,P06、P07、P09试配具有较好的参考价值,其各项指标比较符合生产要求,可以进行反复试验,向生产实践靠拢,由P01至P10可以综合得出,聚羧酸盐类外加剂JM-PCA配制HPC具有减水率大,与掺合料适应性好,保坍性能优异,强度增长快等特性,适应于配制HPC。

  由B11至B17可以看出,在使用现有材料的情况下,经过材料筛选,也可以配制出C60高性能砼,砼拌合物可以获得良好的工作状态,但经时损失较大,水泥及各掺合料用量应增加,给砼实际泵送过程带来一定压力,现有BS-2外加剂掺量较大,砼拌合物的气泡较多,凝结时间较长,均有待进一步研究。

  五、试验体会

  通过大量的试验工作,对于C60高性能砼有以下几方面体会,

  适宜采用矿粉、粉煤灰等复合胶凝材料配制HPC,矿粉S95可以等量替代水泥,I级粉煤灰一超代水泥,使用其“双掺”可以使砼拌和物具有良好的工作状态,后期强度增长较快。

  在使用常规42.5或52.5普通硅酸盐水泥以及普通,萘系减水剂,在严格控制材料质量的情况下,可以配制出高强度,高工作性能的砼,其强度可达到70Mpa以上,但经时损失有待进一步改善。

  C60HPC应严格控制骨料的质量,粗集料的最大粒径不宜大于25mm,细集料细度在2.6~2.8较佳,泥含量,泥块含量应尽量低。

  使用“双掺”和使用羧酸盐类外加剂配制C60高性能砼时,坍落度保留值大,流动性能好,强度较高,通过复试,应该可以尽快应用与生产实践。

  通过两种方法,进行试验配制C60高性能砼,其强度均可达到设计要求,工作性能上亦接近于生产,双掺即可提高砼性能,又能降低成本,带来显著经济效益,是配制HPC的好途径,应优先采用羧酸盐类外加剂配制HPC,C60及以上等级砼的试验成功可以提升企业的市场竞争能力,给单位带来丰厚的利润空间,本次试验尚须再次反复试验,力争应用于生产实践。

  参考:《高性能混凝土的配制与应用》 张明征, 编著

 
原作者: 无锡华太混凝土有限公司 顾昊

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