石粉掺量对SCC净浆基本需水率和水量敏感系数的影响.pdf
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1、石粉掺量对 SCC 净浆基本需水率和水量敏感系数的影响张京斌1袁刘祥东1袁姚国友2袁沈德建1袁安雪晖3袁韩迅4渊1.河海大学 土木与交通学院袁江苏 南京 210098曰2.苏州佳固士新材料科技有限公司袁江苏 苏州215131曰3.清华大学 水沙科学与水利水电工程国家重点试验室袁北京 100084曰4.南京水利科学研究院 岩土工程研究所袁江苏 南京 210024冤摘要院基于净浆扩展度试验研究了不同超细石粉掺量渊0尧15%尧30%尧45%尧60%冤对自密实混凝土渊SCC冤净浆基本需水率和水量敏感系数的影响遥 结果表明院随着石粉掺量的增大袁SCC 净浆的基本需水率逐渐增大曰SCC 净浆的等效堆积密实
2、度随着石粉掺量的增大而逐渐减小曰SCC 净浆的基本需水率和等效堆积密实度与混合粉体的比表面积呈显著的线性关系曰SCC 净浆的水量敏感系数随石粉掺量的增加先略有上升袁但当石粉掺量超过 15%后袁其水量敏感系数呈现缓慢下降趋势袁当石粉掺量达到 45%时袁下降到最小值袁之后随石粉掺量继续增加袁SCC 净浆的水量敏感系数又呈显著增大趋势遥关键词院自密实混凝土净浆曰石粉掺量曰基本需水率曰比表面积曰水量敏感系数中图分类号院TU528.3文献标识码院Adoi:10.19761/j.1000-4637.2023.09.012.05Effect of limestone powder content on ba
3、sic water demand rate and watersensitivity coefficient of SCC pasteZHANG Jingbin1,LIU Xiangdong1,YAO Guoyou2,SHEN Dejian1,AN Xuehui3,HAN Xun4(1.College of Civil and Transportation Engineering,Hohai University,Nanjing 210098,China;2.Suzhou Guardex NewMaterials Technology Co.,Ltd.,Suzhou 215131,China;
4、3.State Key Laboratory of Hydroscience and Engineering,TsinghuaUniversity,Beijing 100084,China;4.Department of Geotechnical Engineering,Nanjing Hydraulic Research Institute,Nanjing 210024,China)Abstract:The effects of different limestone powder contents(0,15%,30%,45%and 60%)on the basic water demand
5、rate and water sensitivity coefficient of self-compacting concrete(SCC)were studied by using the mini-slump flow test.Theresults show that as the content of limestone powder increases,so does the basic water demand rate,while the equivalentpacking density of SCC paste decreases.The basic water deman
6、d rate and the equivalent packing density of SCC pastehave a significant linear relationship with the specific surface area of the mixed powder.When the limestone powdercontent exceeds 15%,the water sensitivity coefficient of SCC paste increases slightly and then gradually decreases,andreaches a min
7、imum value when the limestone powder content reaches 45%.The SCC paste爷s water sensitivity coefficientthen rises sharply as the limestone powder content is significantly increased.Keywords:Paste of self-compacting concrete;Limestone powder content;Basic water demand rate;Specific surfacearea;Water s
8、ensitivity coefficient0引言自密实混凝土渊以下简称 SCC冤是一种浇筑时不需外力振捣袁 能依靠自身重力自行充满模具空间袁具有高流动性尧均匀性尧稳定性的高性能混凝土1-2遥SCC 的工作性依赖于其配合比设计3袁常用的 SCC配合比主要是根据工程经验及性能测试反复调整原材料的组成比例袁直至满足要求来进行设计的4遥此方法具有一定盲目性且试验工作量大尧浪费材料和人工遥 从流变学角度袁根据 SCC 净浆的流变特性设计 SCC 的配合比袁一方面袁可以预测 SCC 的工作性袁提高配合比设计效率袁另一方面袁还可以解释SCC 的流变机理5遥 SCC 净浆的基本需水率和水量敏感系数可为 SC
9、C 净浆流变性能试验提供参考袁对SCC 配合比设计至关重要袁故在进行 SCC 净浆扩展基金项目院国家自然科学基金项目渊52109153冤遥圆园23 年第 9 期混 凝 土 与 水 泥 制 品圆园23 晕燥.99 月悦匀陨晕粤 悦韵晕悦砸耘栽耘 粤晕阅 悦耘酝耘晕栽 孕砸韵阅哉悦栽杂September12-石粉掺量/%水粉比水泥/g石粉/g水/g01.101.301.50590.5539.1496.0000209.5226.1240.0151.101.301.50501.9458.3421.681.474.368.4209.5226.1240.0301.101.301.50423.3377.43
10、47.2162.9148.7136.8209.5226.1240.0451.201.401.60310.0284.2262.3233.2213.8197.3218.2233.3246.2601.201.401.60225.5206.4190.8310.9285.0263.1218.2233.3246.20.010.101.00 10.00 100.00 1 000.00粒径/滋m876543210度试验前需先确定 SCC 净浆的基本需水率和水量敏感系数遥 有研究表明6袁SCC 净浆的水粉比与相对扩展度呈较好的线性关系袁 可借助该关系来确定SCC 净浆的基本需水率和水量敏感系数7-8遥在实际工程
11、中袁为提高 SCC 的工作性尧降低成本袁在满足强度的条件下袁采用机制砂取代天然砂袁石粉部分取代水泥来制备 SCC袁符合经济和环境效益9遥 为确定石粉取代水泥的最优比例袁需用石粉以不同比例取代水泥进行基本需水率试验袁这增加了配合比设计的工作量遥目前袁关于石粉取代水泥对净浆流变性能的影响研究较多10-18袁但尚无统一结论袁原因在于石粉与水泥在细度和级配方面存在差异19袁有关石粉掺量对 SCC 净浆基本需水率和水量敏感系数影响的研究相对较少遥 因此袁本文进行不同石粉掺量 SCC 净浆扩展度试验袁研究基本需水率和水量敏感系数的变化规律袁提出基于粉体参数的 SCC 净浆基本需水率预测方法袁为优化 SCC
12、 的配合比设计提供参考遥1试验概况1.1原材料水泥院海螺 P 窑 O 42.5 级水泥袁表观密度 2.70 g/cm3遥石粉院超细白云石粉袁表观密度 2.85 g/cm3遥水泥和石粉的粒径分布见图 1袁化学组成见表 1遥图 1水泥与石粉的粒径分布曲线Figure 1Particle size distribution curves of cement andlimestone powder表 1水泥和石粉的化学组成Table 1Chemical compositions of cement and limestone powder水泥石粉%原材料SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ON
13、a2OMnOTiO2P2O5SO3SrO烧失量水泥石粉22.190.369.770.213.030.1254.6055.931.320.370.820.020.240.060.070.010.410.010.100.013.710.050.080.023.6642.83水院普通自来水遥1.2试验设备净浆搅拌机曰自主研发的扩展度测量软件渊手机智能终端冤曰净浆扩展度筒袁顶部直径 36 mm袁底部直径 60 mm袁高度 60 mm曰玻璃板曰直尺遥1.3试验设计为了确定基本需水率与石粉掺量的关系袁设计石粉掺量 渊取代水泥用量冤 分别为 0尧15%尧30%尧45%尧60%共 5 种混合粉体遥 体积水粉比
14、渊以下简称水粉比冤的计算公式见式渊1冤遥VWVP=VWVC+VLP渊1冤式中院VW为水的体积袁m3曰VC为水泥的体积袁m3曰VLP为石粉的体积袁m3曰VP为混合粉体的总体积袁m3遥每种混合粉体各进行 3 组不同水粉比的 SCC净浆扩展度试验袁调节水粉比可获得不同流动性的净浆遥 为使 SCC 净浆具有较大的扩展度袁减少试验误差袁 水粉比选取根据 SCC 净浆扩展度试验结果进行调整遥 SCC 净浆的配合比见表 2遥1.4试验方法1.4.1SCC 净浆基本需水率确定方法待 SCC 净浆搅拌完成后袁开展相应的扩展度试验袁测试方法如下遥渊1冤调整扩展度台面水平袁用湿布均匀擦拭扩展度台面尧净浆扩展度筒尧净
15、浆搅拌机的叶片及净浆搅拌锅袁使其表面润湿而不带水渍遥渊2冤根据不同配合比计算粉体和水的量袁将称表 2SCC 净浆的配合比Table 2Mix proportions of SCC paste石粉掺量对 SCC 净浆基本需水率和水量敏感系数的影响张京斌袁刘祥东袁姚国友袁等13-0102030405060石粉掺量/%1.31.21.11.00.9图 3SCC 净浆基本需水率与石粉掺量的关系Figure 3Relationship between basic water demand rate ofSCC paste and limestone powder contents渊VWVP冤basic图
16、 2水粉比与相对扩展度拟合结果示意图Figure 2Schematic diagram of fitting results between water-powder ratio and relative expansion相对扩展度好的混合粉体倒入净浆搅拌锅内袁 启动净浆搅拌机袁搅拌 30 s 后加水遥 按照净浆搅拌机预设搅拌程序完成搅拌遥渊3冤将拌好的 SCC 净浆迅速倒入净浆扩展度筒内袁 抹平上表面袁2 s 内将净浆扩展度筒匀速竖直向上提起袁让 SCC 净浆自由流动遥渊4冤测量 SCC 净浆扩展度和流动时间袁并利用直尺测量每组 SCC 净浆两个相互垂直方向的扩展度袁分别记为 d1和 d2
17、遥SCC 净浆的相对扩展度 祝P计算公式见式渊2冤遥祝P=d1+d22d0蓸蔀-1渊2冤式中院d0为净浆扩展度筒的底部直径袁取 60 mm遥以相对扩展度为横坐标袁以 3 组水粉比为纵坐标进行线性拟合袁公式见式渊3冤遥 水粉比与相对扩展度拟合结果示意图见图 2遥 直线与纵轴交点为该石粉掺量下的 SCC 净浆基本需水率袁斜率为该石粉掺量下的 SCC 净浆水量敏感系数遥VWVP=kP祝P+渊VWVP冤basic渊3冤式中院kP为 SCC 净浆的水量敏感系数袁 表示水粉比对相对扩展度的变化率曰渊VWVP冤basic为截距袁表示 SCC净浆恰好开始流动时的水粉比袁即 SCC 净浆的基本需水率遥1.4.2
18、基于基本需水率的等效堆积密实度确定方法不考虑水泥和石粉的絮凝作用袁SCC 净浆中的水泥尧石粉与水混合后袁在水泥和石粉颗粒间存在间隙袁水首先填满颗粒间的间隙袁然后在颗粒表面形成水膜袁当水膜达到一定厚度后袁SCC 净浆开始流动遥 当水粉比恰好为基本需水率时袁混合粉体占 SCC净浆的百分比为混合粉体的等效堆积密实度 渍P袁见式渊4冤遥 等效堆积密实度用来量化 SCC 净浆开始流动时混合粉体体积占 SCC 净浆体积的百分含量遥渍P=VC+VLPVC+VLP+VW伊100%渊4冤1.4.3水量敏感系数确定方法假设混合粉体为球形颗粒袁混合粉体的比表面积可以基于其粒径分布来确定19遥 本文混合粉体的比表面积
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