粉煤灰海工自密实高性能混凝土配合比参数的试验研究.pdf
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1、2 0 1 1年第 8期 8月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEMENT P RODUCTS 2 0l 1 N0 8 Aug us t 粉煤灰海工 自密实高性能混凝土 配合比参数的试验研究 王成启 , 张悦然 ( 中交 上海 三航 科 学研 究 院有 限公 司 , 2 0 0 0 3 2 ) 摘要 :为 满足海 洋环境 下混凝土的施 工要 求 ,开展 了粉煤灰 海工 自密实高性 能混凝土配合 比参数 的试验研 究。试验 结果表 明, 掺入 3 0 - 4 0 粉 煤灰、 水胶 比为 0 3 5 0 3 7 、 用水量为 1 7 0 k g m3 的
2、自密实混凝土具有较高的流动 性 、 填充性 、 间隙通过性和抗 离析性 , 满足 自密卖混凝 土的施工要 求 , 且具有较 高的抗压 强度 和抗 氯盐侵蚀性 能, 满 足 海 洋 环 境 下抗 氯 盐 侵 蚀 的 耐 久性 要 求 。 关键词 : 粉煤灰 ;海工 自密 实高性能混凝土 ; 流动性 ; 填 充性 ; 间隙通过性 ; 抗 氯盐侵蚀 Ab s t r a c t :T o s a t i s f y t h e ma ri n e c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n ,t h e mi x p r o p o i o n p a r a m
3、e t e r s o f fl y a s h h i g h p e r f o r ma n c e s e lf - c o mp a c t i n g ma r i n e c o n c r e t e i s e x p e r i me n t a l l y s t u d i e d E x p e r i me n t a l r e s u l t s s h o w t h a t t h e fl u i d i t y , fi l l i n g a b i l i t y ,p a s s - i n g a bi l i t y a nd s e g r
4、e g a t i o n r e s i s t a n ce o f s e l f -c omp a ct i ng c o nc r e t e wi t h 3 0 - 40 f l y a s h a r e be t t e r whe n i t s wa t e r - b i n de r r a t i o i s f r o m 0 3 5 t o 0 3 7 a n d i t s w a t e r c o n t e n t i s h e l d a t 1 7 0 k g m0 wh i c h s a t i s fi e s t h e d e ma n
5、d o f ma rin e c o n c r e t e c o n s t ru c t i o n Mo r e o v e r ,i t s c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a n d c h l o rid e r e s i s t a n c e i s h i g h e r a n d i t c a n b e u s e d i n c o n c r e t e s t ru c t u r e o f m a r i ne c i r c u m s t a n c e Ke y wo r d s :F l y a s h
6、;Hi g h p e rfo r ma n c e s e l f c o mp a c t i n g ma ri n e c o n c r e t e ;F l u i d i t y ;F i l l i n g a b i l i t y ;P a s s i n g a b i l i t y ; Ch l o r i d e r e s i s t a n c e 中 图分 类号 : TU5 2 8 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 : 1 0 0 0 4 6 3 7( 2 01 1) 0 8 01 0 7 O前 言 自密 实 混 凝 土 ( S e l f C o
7、m p a c t i n g C o n c r e t e , 简 称 S C C) ,也有人称为高流态混凝土( Hi g h l y F l u i d i z e d C o n c r e t e ) , 是 指 混凝 土无 需 振 捣 即 可充 满 模 板 和包 裹钢 筋 , 属 于 高性 能 混凝 土 【 1 - 3 。之 所 以称 其 为 高性 能混 凝 土 , 是 因 为 白密 实混 凝 土 具有 很 高 的 施 工性 能, 可不需人工振捣, 减轻劳动强度。自密实混凝土 的 自密实性能属拌合物施工性能 , 与混凝土强度 和 所选材料 的活性并没有直接关系 ,从理论上讲 , 即
8、 使采用没有 活性 的粉体也 有可能实现拌合物 的 自 密实性 能 。实 现 自密 实性 能 的重要 因 素之一 是 混凝 土的流动性能和抗离析性能 , 这 与所选材料粉体颗 粒 的大小 、 级配 构成 以及 水 粉 比 、 单位 体 积 用 水 量 、 单位体积粉体量等配合 比参数有着密切关 系。 粉煤灰是配制高性能混凝土最 常用 的掺合料 , 其具有活性效应 、 形态效应和微集料效应 , 掺人粉 煤灰可改善混凝土的工作性能和耐久性 , 是配制高 性 能混凝 土 的 主要途 径 之一 。本 文开 展 了 自密 实 混凝土配合 比参数对海工 自密实混凝土工作性 能 的影响研究及其抗氯盐侵蚀耐久
9、性 的研究 , 以期配 制出工作性能 良好 , 且具有较高抗压强度和抗氯盐 侵蚀性能的海工 自密实高性能混凝土。 1试 验原 材料 1 1 水 泥 采用 5 2 5级 型硅酸盐水泥。 对水泥的胶砂强 度 、 安 定 性 、 细 度 、 凝 结 时 间 等 指 标 进 行 了试 验 , 其 性 能指标测试 结果如表 1所示 , 安定性合格 , 性能 达 到 了 G B 1 7 5 2 0 0 7 通 用 硅 酸盐 水 泥 现 中 5 2 5级 型 硅酸 盐水 泥 的质 量标 准 。 1 2粉 煤灰 采用 镇 江 产 I级 粉 煤灰 , 其性 能 指 标 测试 结 果 如表 2所 示 , 达到 了
10、 G B T 1 5 9 6 2 0 0 5 用 于水 泥 和混 表 1 水 泥 物 理 力 学 性 能 指 标 测 试 结 果 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1 年第 8 期 混凝土与水泥制品 总第 1 8 4期 凝 土 中的粉煤 灰 嘲 规定 的质 量要求 。 1 - 3骨料 1 3 1细骨料 采用 河砂 , 其 相关 性 能指标 检测 结果 如 表 3 、 表 4所示 。 由表 3和表 4可知 , 该 河砂 为细 度模数 2 7 6 的 区中砂 , 级配良好 , 符合 J G J 5 2 2 0 0 6 ( 普通混凝 土用砂 、 石质量及检验
11、方法标准 【 】 o 7 的质量要求。河 砂 中粒 径小 于 0 1 6 mm 的石 粉 含量 为 1 4 , 符 合 国 内外 13密实 混凝 土的基 本要求 。 表 3 砂 的技术指标检测结果 筛 孔 尺 寸 J GJ 5 2 2 0 0 6规 定 的级 配 区 筛分 结 果 mm I区 区 区 1 3 2粗骨料 由 于海 工 自密 实 高性 能 混 凝 土 多 用 于 薄 壁 构 件 以及 钢 筋较 为密 集 的混 凝 土 构 件 , 因而 , 粗 骨料 的粒 径 不 宜过 大 ; 同时 , 国 内外 自密 实 混凝 土相 关 标 准规 定 , 粗 骨料 的最大 粒 径不 宜 大于 2
12、0 mm, 否则 将增大混凝 土拌合物 的流动阻力和分层离析 的几 率 。 试验 采用 5 - 2 0 m m 连续 级 配碎 石 ,由 5 1 0 m m 和 1 0 2 0 ra m 两 级 配 配 制 而成 ,将 5 1 0 m m 和 l 0 2 0 m m 的碎 石分别进行 比例为 1 : 9 、 2 : 8 、 3 : 7筛分试 验 , 其性能指标及筛分试验结果如表 5 、 表 6所示 。 从表 5 、 表 6可以看出, 粗骨料最大粒径小于 2 0 m m, 针片状颗粒含量小于 8 , 空隙率小于 4 0 , 含泥量 不大于 1 , 泥块含量不大于 0 5 , 满足配制 自密实 混
13、 凝 土 的基 本要 求 。同 时 , 从 表 6可 以看 出 , 由 5 1 0 mm和 1 0 2 0 mm按 比例 3 : 7配制 的连续 级配 碎石 的级配 良好 , 满足 J G J 5 2 2 0 0 6 ( 普通混凝土用砂 、 石 质量及检验方法标准 0 级配要求。因此 , 采用 5 1 0 ra m 和 1 0 2 0 ra m 按 比例 3 : 7的碎石 配制 海工 自密 实混 凝土 。 采用 巴斯 夫有 限公 司产 R P 2 5聚 羧酸 高效 减水 剂 , 其性能指标检测结果如表 7所示 , 其减水率达 表 5 粗 骨 料 的性 能指 标 检 O n , 4 结 果 到
14、G B 8 0 7 6 2 0 0 8 混凝 土外 加剂 l l 】 的质 量要 求 。 表 7 聚 羧 酸 高 效 减 水 剂 检 测结 果 2混凝 土配 合 比与试 验方 法 2 1 混凝 土配合 比 分 别 配 制 了 粉 煤 灰 掺 量 为 2 0 、 3 0 、 4 0 、 一 2 5 0 、 6 0 且 水 胶 比为 0 3 5的 自密 实 混凝 土 以及水 胶 比为 0 4 0 、 0 3 7和 0 3 2且粉煤灰掺量为 4 0 的自 密实混凝土 , 配合 比主要参数如表 8所示 , 单位体 积 混凝 土的材 料用 量如表 9所 示 。 2 2试验方 法 ( 1 ) 工作性试验
15、工作性能主要包括坍落度 、 坍落扩展度 、 T 5 O 、 L 型 仪 、 V型仪 、 U型 仪拌 合 物稳 定 性 跳 桌 等试 验 , 工 作性能试验方法参照 C C E S 0 2 2 0 0 4 ( 自密实混凝土 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 王成启 , 张悦然 粉煤灰海工 自密实高性能混凝土配合比参数的试验研究 设计与施工指南 和 C E C S 2 0 3 2 0 0 6 ( 自密实混凝 土 应用技术规程 的有关规定进行 。 ( 2 ) 耐久性试验 耐久性试验主要包括电通量 、 扩散 系数和碳化 试验等。电通量试验按 A S T M C 1 2 0
16、 2 ( 凝土抗氯离 子渗透性标 准试 验方法 进行 ; 扩散 系数试验分别 按 N T B U I L D 4 4 3 ( 硬化混凝土 : 快速氯离子侵蚀试 验方法 和 G B J 8 2 8 5 普通混凝 土长期性 能和耐 久性能试验方法 ( R C M法) 的有关规定进行 。 ( 3 ) 力学 性 能试 验 抗压强度试验按 J T J 2 7 0 9 8 水运工程混凝 土 试验规程 卅 的有关规定进行 。 3试验 结果 与讨 论 3 1 拌合物性能试验 3 1 1 配合 比参数对流动性和填充性 的影响 坍落度用来表示混凝土工作性 能, 但 不适合表 征 自密实混凝 土拌合物通过钢筋的能力
17、 , 两种混凝 土拌合物坍落度相 同, 其通过钢筋 的能力也往往不 同。大量的研究表 明, 坍落扩展度比坍落度更能反 映 自密实混凝土的工作性能 , 能有效反映混凝土拌 合物的流动性 和填充性 , 坍落扩展度越大 , 混凝土 拌合物的流动性和填充性越好。通过浸 0 试 T 5 0流动 时间和 V型漏斗 时间可 以评价 自密实混凝土的粘 度 , T 5 0越小 , V型漏斗通过时间越短 ,混凝土拌合 物的粘度越低 , 混凝土拌合物 的流动性 和填充性越 好 。 测 试 了粉 煤 灰 混凝 土 的 流 动性 和 填 充 性指 标 , 试验结果如表 l 0 。 将粉煤灰 自密实混凝土的单位体 积粉体
18、体积 、 水粉 比和单位体积浆体体积与其流动 性和填充性指标作图, 如图 1 图 6所示 。 表 1 0 粉煤灰混凝 土流动性 和填充性 测试结果 一 3 一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1 年第 8期 混凝 土与水 泥制 品 总第 1 8 4期 图 1和 图 2分别 为单位体 积粉体体积与 T 5 0 和 V型漏斗时间的关系 以及其 与坍落度和扩展 度 的关 系 。从 图 1可 以看 出 , 随着单 位 体 积粉 体 体 积 的增加 , 自密实混 凝 土 的 T 5 0和 V型漏 斗 时 间均呈 增 加 趋 势 , 混 凝土 的粘 性 不 断增
19、 加 ; 从 图 2可 以看 出 , 随着单位体积粉体体积的增加 , 白密实混凝 土 的坍落度增加 , 但单位体积粉体体积较多时坍落度 会逐 渐 降低 ,单位 体 积 粉体 体 积 在 0 1 7 6 0 1 9 1的 F 4 2 、 F 3 0 、 F 4 0 、 F 5 0的 自密实混凝土坍落度和扩展度 较大 , 混凝 土填 充性较 好 。 吕 暑 诖 蜓 蜜 0 1 6 0 0 1 6 5 0 1 7 0 0 1 7 5 0 1 8 0 0 1 8 5 0 1 9 0 0 1 9 5 0 2 0 0 02 0 5 单位体积粉体体积 m 图 1 单位体积粉体体积与 T 5 0和 V型漏斗时
20、间关系 0 1 6 0 0 1 65 0 1 7 0 0 1 7 5 0 1 8 0 0 1 8 5 0 1 9 0 0 1 9 5 0 2 0 0 0 2 0 5 单位体积粉体体积 m 3 图 2 单位体积粉体体积与坍落度和扩 展度关系 图 3和 图 4分别 为 水 粉 比与 T 5 0和 V型 漏 斗 时间 的关 系 以及其 与坍 落度 和扩展 度 的关 系 。从 图 3可 以看 出 ,随着 水 粉 比的增 加 , 自密 实混凝 土的 T 5 0和 V型漏 斗时 间均呈减 小趋 势 ,表 明混 凝 土的 粘 性 不断 降低 ; 从 图 4可 以看 出 , 随 着水 粉 比增 加 , 混凝土
21、坍落度和扩展度均增加 , 但水粉 比较大时坍 落 度 和扩展 度减 小 ,水粉 比在 0 8 9 0 0 9 6 6的 F 5 0 、 F 4 0 、 F 4 2 、 F 3 0自密实混凝土具有较高坍落度和扩展 度 , 混凝 土填 充性较 好 。当水粉 比较大 时 , 混凝 土 流 动性 过 大 , 抗 离 析 性 能 不 佳 , 混 凝 土 易 出现 离 析泌 水 现象 , 混 凝 土填 充性 较 差 ; 当水 粉 比过 小 时 , 将 导 致 混 凝 土过 于 粘 稠 , 混凝 土流 动性 下 降 , 填 充 能 力 一4一 是 暑 皑 艇 密 水粉 比 图 3 水 粉 比与 T 5 0和
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