粉煤灰摻量對(duì)于自密實(shí)混凝土性能影響探究★

周太郎 余建杰* 楊維康 劉生輝 屈潤材

(南昌航空大學(xué)土建學(xué)院，江西 南昌 330063)

·建筑材料及應(yīng)用·

粉煤灰摻量對(duì)于自密實(shí)混凝土性能影響探究★

周太郎 余建杰* 楊維康 劉生輝 屈潤材

(南昌航空大學(xué)土建學(xué)院，江西 南昌 330063)

鑒于目前國內(nèi)對(duì)于自密實(shí)混凝土的設(shè)計(jì)規(guī)范不完備，在現(xiàn)有的JGJ/T 283-2012自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程的基礎(chǔ)之上，從自密實(shí)混凝土的組成與其工作性能、抗壓強(qiáng)度、流動(dòng)性之間的相互聯(lián)系考慮，并對(duì)粉煤灰的摻量進(jìn)行了綜合探究，得出了一些有價(jià)值的結(jié)論。

自密實(shí)混凝土，配合比，設(shè)計(jì)，粉煤灰摻量

自密實(shí)混凝土，具有很高的工作性，在流動(dòng)性、填充性、間隙通過能力等方面均優(yōu)于普通混凝土，故使用自密實(shí)混凝土[1]，可以取得較大的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益，其主要包括以下幾個(gè)方面：1)高流動(dòng)性可以保證SCC在實(shí)際施工中對(duì)于一些不易澆筑甚至是難以澆筑的部位進(jìn)行澆筑，可以有效避免普通混凝土澆筑過程中因施工不當(dāng)而帶來的空洞、蜂窩、麻面等問題，同時(shí)可以避免預(yù)留埋件、鋼筋、模板等因振搗而產(chǎn)生偏移[2-4]。2)由于SCC在施工中不需或僅需極少的振搗，使得其可以24 h連續(xù)不間斷施工，避免了擾民問題，可以大大縮短工期。3)由于減少了振搗，可以減少振搗設(shè)備的購買、維護(hù)使用等費(fèi)用，同時(shí)減少振搗人工費(fèi)用。4)由于SCC的性能要求，其中會(huì)加入部分礦渣等廢物，既可以降低成本，又可以保護(hù)環(huán)境[5-7]。本實(shí)驗(yàn)采用控制單因素變量法，150 mm×150 mm×150 mm標(biāo)準(zhǔn)試模，依據(jù)JGJ/T 283-2012自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程規(guī)范進(jìn)行。

1 實(shí)驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)采用的材料有：1)水泥：海螺牌P.O42.5，密度3.01 g/cm3；2)礦物摻合料：Ⅰ級(jí)粉煤灰，密度2 200 kg/m3；3)粗骨料：石子，5 mm～20 mm連續(xù)級(jí)配的碎石，級(jí)配良好，石子表觀密度：2 450 kg/cm3～2 550 kg/cm3；4)細(xì)骨料：中砂，級(jí)配良好；5)外加劑：聚羧酸減水劑；6)水：普通自來水。

2 試驗(yàn)配合比(C40)

本次試驗(yàn)采用JGJ/T 283-2012自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程為基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)初步配合比，經(jīng)過試驗(yàn)和調(diào)整配合比，在獲得符合標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)配合比之后，通過保持水膠比不變，改變粉煤灰摻量進(jìn)行試驗(yàn)。

基本方案配合比見表1，膠凝材料用量改變對(duì)比試驗(yàn)配合比影響見表2。

表1 基本方案配合比

表2 膠凝材料用量改變對(duì)比試驗(yàn)配合比影響

基本方案坍落擴(kuò)展度如圖1所示，試件裝模如圖2所示，抗壓試驗(yàn)如圖3所示，方案五～方案七坍落擴(kuò)展度如圖4～圖6所示。

3 實(shí)驗(yàn)分析

在獲得基本實(shí)驗(yàn)配合比之后，考慮到強(qiáng)度、擴(kuò)展度等性能的綜合要求，采用方案三作為膠凝材料的試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)，其控制變量數(shù)據(jù)見表2。由表2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，方案三、五、六、七采用保持水膠比不變，改變粉煤灰的用量，從而驗(yàn)證粉煤灰對(duì)于SCC強(qiáng)度、擴(kuò)展度的影響。方案三由于與后期數(shù)據(jù)調(diào)動(dòng)過大，不宜作為對(duì)比參考，主要對(duì)于方案五、方案六、方案七做對(duì)比性分析(見表3)。

表3 部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比數(shù)據(jù)

方案28d強(qiáng)度MPa粉煤灰摻量/kg長邊擴(kuò)展度/mm粉煤灰在膠凝材料中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)/%方案五42．3149．252027．00方案六40．7165．7571030．05方案七34．2193．463035．00

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：1)方案五：骨料和水泥漿之間粘稠，粗骨料有少量裸露，保水性好，沒有泌水現(xiàn)象，但是擴(kuò)展度相對(duì)較小，倒在鐵皮上流動(dòng)性欠佳，7 d強(qiáng)度達(dá)到40 MPa，28 d強(qiáng)度達(dá)到42.3 MPa。2)方案六：骨料和水泥漿之間粘稠，粗骨料無裸露現(xiàn)象，保水性好，無泌水現(xiàn)象，擴(kuò)展度良好，試樣倒在鐵皮上迅速攤開，頂端無堆積，7 d強(qiáng)度達(dá)到38.0 MPa，28 d強(qiáng)度40.7 MPa。3)方案七：骨料和水泥漿之間粘稠，粗骨料無裸露現(xiàn)象，保水性好，沒有泌水現(xiàn)象，擴(kuò)展度良好，試樣倒在鐵皮上迅速攤開，頂端無堆積，7 d強(qiáng)度29.5 MPa，28 d強(qiáng)度34.2 MPa。

實(shí)際試驗(yàn)得出，粉煤灰的摻量對(duì)于SCC的抗壓強(qiáng)度有著一定的影響，且影響呈單方向可預(yù)測影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，粉煤灰含量從27%～35%(重量含量)，試塊抗壓強(qiáng)度有降低的趨勢。粉煤灰的摻量多少對(duì)于擴(kuò)展度的影響，由于實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)不是呈單向變化，在沒有更多試驗(yàn)數(shù)據(jù)的情況下，不能得出其對(duì)擴(kuò)展度的具體影響。但是可以肯定的是，在一個(gè)界限內(nèi)，隨著粉煤灰的增加，可以增大其流動(dòng)性，因?yàn)榉勖夯冶旧砭哂形⒅樾?yīng)，使得流動(dòng)性增強(qiáng)。而超過這個(gè)界限之后，由于水泥的用量不足，使得水泥漿形成之后的包裹力不足反而使得擴(kuò)展度降低。

[1] A.Leemann,R.Loser,B.Münch.Influence of cement type on ITZ porosity and chloride resistance of self-compacting concrete[J].Cement and Concrete Composites,2009(322):116-120.

[2] Miao Liu.Self-compacting concrete with different levels of pulverized[J].Construction and Building Materials，2010(24)：1245-1252.

[3] Tomasz Ponikiewski.The influence of high-calcium fly ash on the properties of fresh and hardened self-compacting concrete and high performance self-compacting concrete[J].Journal of Cleaner Production,2014(7)：31-33.

[4] M.Uysal,K.Yilmaz.Effect of mineral admixtures on properties of self-compacting concrete[J].Cement and Concrete Composites,2011,33(7):771-776.

[5] 羅 鈺,謝友均,龍廣成，等.組成及配合比參數(shù)對(duì)自密實(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響研究[J].混凝土,2008(2):28-30,38.

[6] 劉翠蘭,李高峰,喬紅霞，等.基于遺傳算法的粉煤灰高性能混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào),2006,32(5):133-135.

[7] 馮乃謙.高性能混凝土[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1996.

Research on the influence of fly ash amount to the performance of self compacting concrete★

ZHOU Tai-lang YU Jian-jie* YANG Wei-kang LIU Sheng-hui QU Run-cai

(CivilEngineeringCollege,NanchangAviationUniversity,Nanchang330063,China)

In view of the un-complete design specification of self compacting concrete at current domestic, based on existing JGJ/T 283-2012SelfCompactingConcreteApplicationTechnologySpecification, from the interrelation of composition and its working performance, compressive strength, mobility of self compacting concrete, comprehensive researched the fly ash amount, gained some valuable conclusions.

self compacting concrete, mix proportion, design, fly ash amount

2014-07-15

周太郎(1993- )，男，在讀本科生； 余建杰(1979- )，男，講師； 楊維康(1990- )，男，在讀本科生； 劉生輝(1993- )，男，在讀本科生； 屈潤材(1991- )，男，在讀本科生

1009-6825(2014)27-0115-03

TU528

A

★：江西省教育廳科技計(jì)劃項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：DB201311176)；江西省教育廳教改項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：JXJG-12-7-20)