双掺硅粉和超细矿渣高性能混凝土配制的试验研究.pdf
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1、2 0 1 3 年 第 1 0期 (总 第 2 8 8 期 ) Nu mb e r 1 0 i n 2 0 1 3 ( T o t a 1 No 2 8 8 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 预拌混凝土 RE ADY M D D CONCRETE 双掺硅粉和超细矿渣高性能混凝土配制的试验研究 孙家国。谷艳玲 ( 武夷学院 土木工程与建筑学院,福建 武夷山 3 5 4 3 0 0 ) 摘要: 对双掺硅粉、 超细矿渣 C 5 0高性能混凝土的配制技术进行了研究 , 设计不同掺入量进行混凝土性能试验 , 结果表明, 硅 粉掺人混凝土中后, 将引起混凝土坍落度下降, 超细矿渣的掺人对混凝土坍
2、落度略有增加, 确定硅灰掺量 5 , 超细矿渣 1 5 时, 混凝土的流动性最佳; 硅粉对提高混凝土早期强度有很好的效果, 而超细矿渣对提高混凝土的后期强度有非常好的功效, 最佳配 合 比是硅粉掺量 1 0 、 超细矿渣掺量 1 5 , 混凝土具有较高的抗压强度 。 根据试验确定, 科技大楼 C 5 0高性能混凝土硅粉掺量5 , 超细矿渣掺量 2 5 。 关键词: 高性能混凝土 ;硅粉;超细矿渣 ;抗压强度 ;试验 中图分类号: T U 5 2 8 0 4 1 文献标志码 : A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 1 O 一 0 1 l 5 0 4 E x p
3、e r i m e n t a l r e s e a r c h on p r e p a r a t i on o f h i g h p e r f o r m a n c e c o n c r e t e w it h s i l i c o n p o w d e r a n d s u p e r f i n e s l a g p o w d e r SUN J i a g n o, GU Yan l i n g ( C o l l e g e o f C i v i l E n g i n e e r i n g a n d Ar c h i t e c t u r e ,
4、Wu y i Un i v e r s i t y, Wu y i s h an 3 5 4 3 0 0 , Ch i n a ) Ab s t r a c t : By s t u d y i n g t h e p r e p a r a t i o n t e c h n o l o g y o f C 5 0 h i g h p e r f o r ma n c e c o n c r e t e wi t h s i l i c o n p o wd e r an d s u p e r fi n e s l a g, C a lT y o u t c on c r e t e p
5、e rfo rm a n c e e x pe r i me nt wi th d i ffe r e nt a d mi x t u r e Th e r e s u l t s c o u l d b e i l l u s t r a t e d a s f o l l o ws The s l u mp r a t i o of c o nc r e t e d e c r e a s e s wi th t h e i n c o r po r a t i o n o f s i l i c o n p o wd e r i nto c o nc r e t e whi l e i
6、t s l i g ht l y i n c r e a s e s wi t h t he i n c o rpo r a t i o n o f s u pe r fine s l a g p owd e r Co n c r e t e l i q u i d ity wa s o p t i mu m wi t h s i l i c o n p o wd e r c o n t e n t 5 a n d s u p e r fi n e s l a g p o wd e r 1 5 : S i l i c o n p o wd e r h a d a v e r y g o o d
7、 e f f e c t o n i m p r o v i n g the e a r l y s t r e n g t h o f c o n c r e t e w h i l e s u p e r f i n e s l a g p o w d e r o n the l a t e r s tr e n g t h The c o m p r e s s i v e s t r e n gt h o f c o n c r e t e w a s h i ghe r wi thth e o p t i ma l r a t i o o f s i l i c o n p o w
8、d e r 1 0 a n d s u p e r fi n e s l a g p o w d e r1 5 B a s e d o nt h e t e s t r e s u l t s , th eC 5 0 h i gh p e rf o rm anc e c o n c r e t e wi t h s i l i c o n p o wde r c o n t e n t 5 a n d s u pe r fi ne s l a g p o wd e r 2 5 wo ul d b e o n t h e t h e s c i e n c e a n d t e c hn ol
9、 o gy b ui l ding K e y wor d s : h i p e rf o rm anc e c o n c r e t e ; s i l i c o np o wd e r ; s u p e rfin e s l a g p o wd e r ; c o mp r e s s i v e s t r e n gth ; e x p e r i me n t 0 引 言 随着混凝土技术的快速发展, 高性能混凝土的应用越 来越广泛 , 而采用硅粉和超 细矿渣 已经成为配制高性能混 凝土 的重要技术手段 1 。 研究资料表 明, 硅粉具有高活性 , 容易参与水 泥的水化反应
10、, 可以提高混凝土的早期强度圆 。 同时 , 超细矿渣等量取代水 泥后 , 不仅降低 了水泥用量 , 而 且可以改善混凝土诸多方面的性能。 另外 , 超细矿渣还能大 大提高混凝土抗氯离子渗透能力和抗硫酸盐侵蚀能力 3 。 武夷学院科技大楼位于福建省武夷 山市西南部 , 主体 结构五层 , 采用框架结构形式 , 建筑面积 1 3 9 4 2 2 m 2 o 2 0 1 1 年 1 0 月开始动工 , 总工期 1 5年。 主体结构采用 C 5 0 高性能 混凝 土 , 由于科技 大楼地质条件复杂 , 当地气候比较潮湿 , 对于混凝土的工作性能和强度要求 比较高。 选用硅粉和超 细矿渣作为混凝土的掺
11、合料, 采用内掺技术对不同硅粉和 超细矿渣掺量进行试验 , 研究各种掺量对混凝土性能 的影 响, 提出满足技术要求的高性能混凝土的最优配合比4 。 研 收稿 日期 :2 0 1 3 - 0 4 1 9 基金项目:福建省教育厅科技项目( J K 2 0 1 1 0 5 7 ) 究结果表 明, 经过掺人适量硅粉和超细矿渣配制的混凝土 具有良好的工作性能和较高的抗压强度。 1 C5 0高性能混凝土配合比设计 1 1 原材料性能分析 ( 1 ) 水泥 : 选用江西万年青水泥股份有 限公 司生产 的 万年青牌 P 0 4 2 5 级水泥, 细度为 1 2 , 实测 2 8 d 强度为 5 3 1 S P
12、 a 。 ( 2 ) 细骨料 : 选用武夷山市生产的天然河砂 , 细度模数 为 2 6 7 , 表观密度为 2 6 5 0 k g m3 , 含泥量为 2 1 , 泥块含量 0 4 8 。 属于 I I 区中砂 。 ( 3 ) 粗骨料 : 选用武夷山市当地碎石, 颗粒级配 5 - 2 0 m l T l , 主要技术性能见表 1 。 表 1 碎石技术性能 项 目 含 泥 量 针 粒 压 标 含 量 【 k g m ) 测 试结 果0 2 4 0 3 3 5 6 7 6 2 7 6 0 1 1 5 ( 4 ) 硅粉 : 试验选用 4 N高纯硅粉 , 北京兴荣源科 技有 限公 司生产 的, 产品是
13、灰色 晶体粉末 , 烧失量为 4 9 5 , 其 化学成分见表 2 。 表 2 硅粉主要化学成分 化学成分 s i F e A 1 C a Mg S n 指标 9 9 9 9 0 4 5 0 4 2 0 2 3 0 0 0 2 5 0 0 0 5 ( 5 ) 超细矿渣 : 选用 $ 9 5 级粒化高炉矿渣微粉产品 , 福 建三钢集 团龙海分公 司生产 , 烧失量 为 2 8 8 。 矿渣化 学 成分见表 3 。 表 3 矿渣化学成分 化学成分 C a O S i O 2 A1 2 0 3 Mg O F e 2 0 3 S O 3 指标 3 9 6 2 3 6 1 8 1 4 9 5 3 5 0
14、 5 2 0 5 5 ( 6 ) 减水剂 : 选用高效能混凝土外加剂 J - 2型减水剂 。 ( 7 ) 水 : 选用武夷山市本地 自 来水 。 1 2配合 比设计 根据 J G J 5 5 2 o 0 0 普通混凝土配合比设计规程 的 规定 , 混凝 土在选定原材料后 , 重点考虑 硅粉和超细矿渣 掺人比例。 为了确定科技大楼 C 5 0 高性能混凝土中硅粉和超 细矿渣的最优掺量 , 把硅粉和超细矿渣作为双因素进行配合 比试验5 1 , 按照硅粉掺量 5 1 5 、 超细矿渣掺量 1 5 3 0 进行设计 , 分别制定了 1 4 个试验方案( 其 中方案 1 为基准 配合 比) , 配制了
15、1 4组不同配合 比的混凝 土。 其 中水胶 比 0 4 3 , 砂率 3 5 , 减水剂掺入 比例为 1 5 。 混凝土配合 比设 计 见表 4 表 4混凝土配合比设计 k g m3 2混凝 土试 验 方 法 2 1 坍落度试验 坍落度试验参照 G B T 5 o o 8 o -2 o o 2 ( 普通混凝土拌合 物性 能试 验方法标准 的规定 , 分别测定不同组号混凝土 拌合物的坍落度值, 试验结果见图 1 。 试验结果可得 , 坍落度随着硅粉掺量的增加呈现先小 幅度增大后大幅度减小的趋势 , 其变化拐点是 5 , 掺量 1 5 时坍落度达到最低值 6 2 m m。 掺入超细矿渣后坍落度逐
16、渐 1 1 6 试 验方案 图 1 双掺硅粉、 超细矿渣混凝土的坍落度 增加 , 在掺量 3 0 时达到最大值 1 3 4 mm。 当双掺硅粉 1 5 、 超细矿渣 2 0 时 , 坍落度降到 7 8 mm, 总体坍落度 隋况良好。 2 2抗 压 强度 试 验 抗压强度试验参照 G B T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 普通 昆 凝土力 学性能试验方法标准 的规定, 设计 1 4 组试验方案 , 每组 按照 3 、 7 、 2 8 、 6 0 d四个养护龄期分别制作 1 2 个试块 , 一共 1 6 8 个试块 。 当试件养护达到相应龄期 时, 进行抗压强度试 验。 使用液压式强度试验
17、机 , 加压速度控制在 0 5 0 8 MP a s 范围内 6 1 。 试验分 3 、 7 、 2 8 、 6 0 d四次进行 , 每次从每组 中选 用三个试块 , 强度结果取平均值 。 实测抗压强度值见图 2 。 70 6 0 50 嚣 4 o 3 O 2 O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 l l 1 2 1 3 l 4 试验方案 图 2 双掺硅粉、 超细矿渣混凝土各龄期的抗压强度 3 试验结果分析 3 1 硅粉 和超 细矿渣对坍 落度的影响 由图3 可以看出, 在硅粉掺量小于 5 时, 混凝土的坍 落度比基准配合 比有所增大 , 当掺量大于 5 时, 混凝土的 坍落度 出现
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