C70高強混凝土配合比試驗研究

楊文杰，鄭衛東，韓健，鄒小平

（1.瀘州建中混凝土有限公司， 四川　瀘州 646000；2.瀘州精衡信建設工程檢測有限公司，四川 瀘州 646000）

C70高強混凝土配合比試驗研究

楊文杰1，鄭衛東1，韓健1，鄒小平2

（1.瀘州建中混凝土有限公司， 四川瀘州 646000；2.瀘州精衡信建設工程檢測有限公司，四川 瀘州 646000）

本文采用當地卵石破碎為碎石過程中產生的副產品─石粉砂，精選顆粒級配較好、經水洗后石粉含量不超過 8% 的石粉砂作為主要細骨料，以粉煤灰和硅粉為摻合料，利用正交設計試驗的方法，進行了探索性的試驗研究，初步確定了C70 高強混凝土配合比，研究高強混凝土積累了原始數據。

高強混凝土 ；正交設計；配合比試驗

0　前言

隨著建筑技術和混凝土技術的發展，高強高性能混凝土作為建設部推廣應用的十大新技術之一，是建筑工程發展的必然趨勢。使用高強高性能混凝土，可減輕結構自重,增加使用面積，提高混凝土的耐久性以及結構的抗震能力，提高經濟效益，延長建筑物的使用壽命。

各地在試驗室配制 C70 機制砂高強混凝土以及工程實際應用日趨成熟。但瀘州地區對 C70 高強混凝土的研究以及應用還是一片空白。本研究主要選用當地原材料，并根據材料固有的特性探索性研究 C70 高強混凝土，為本地區研究高強混凝土積累了一定的參考數據和原始資料。

1　研究思路

由于本地天然中砂資源匱乏，本試驗主要采用卵石破碎為碎石過程中產生的副產品─石粉砂，精選顆粒級配較好、經水洗后石粉含量不超過 8% 的石粉砂作為主要細骨料，以粉煤灰和硅粉為摻合料探索性配制 C70 高強混凝土，并利用正交設計原理對混凝土配合比進行設計、試驗、篩選，同時擬定以表 1 中技術指標進行拌合物性能的試驗研究，為研究C70 高強混凝土提供技術路線和方向。

表1　泵送高強混凝土拌合物性能技術要求表

高強混凝土拌合物不應離析和泌水，凝結時間應滿足施工要求。

2　原材料

2.1水泥

采用重慶某水泥廠生產的 P?O42.5R 水泥，其物理力學性能試驗結果見表 2。

表2　水泥的基本性能

2.2粉煤灰

采用 Ⅰ 級（F 類）粉煤灰，其物理性能試驗結果見表3。

表3　粉煤灰試驗表

2.3硅粉

成都某公司生產的微硅粉，其物理及化學成分試驗結果見表 4。

表4　硅粉物理性能及化學成分試驗表　　　%

2.4粗細骨料

（1）細骨料：混凝土用細骨料為卵石破碎為碎石過程中產生的石粉砂，石粉砂中含有較多小石顆粒以及含量較高的石粉，由于石粉用于高強混凝土中還存在爭議，經水洗處理降低了砂中石粉含量，根據 GB/T 14684－2011《建設用砂》的要求對細骨料進行了檢測，檢測結果見表 5。

表5　砂物理性能試驗表

（2）粗骨料：采用 4.75～16mm 連續級配的卵碎石，具體性能指標見表 6。

表6　卵碎石物理性能試驗表

2.5外加劑

選用瀘州某外加劑廠生產的聚羧酸類減水劑，具體性能指標見表 7。

表7　外加劑性能試驗表

2.6 水

采用符合國家標準要求的飲用水。

3　配合比設計

本試驗采用微量調節外加劑摻量的方式，嚴格控制混凝土水膠比，以達到所設計混凝土拌合物擴展度的要求。從工作量的角度考慮，在此次研究試驗中，外加劑摻量不考慮為影響配合比設計的主要因素，根據《高強混凝土應用技術規程》中技術指標的要求，對影響混凝土強度的主要因素分別進行設計，膠凝材料總量（kg/m3）分別取：580、615、650，水膠比分別取：0.24、0.25、0.26，硅粉摻量分別取：8%、10%、12%，粉煤灰摻量分別取：15%、17%、19%，砂率分別取 46%、47%、48%，選 L18(3)7正交表進行設計，具體正交試驗設計見表 8。

表8　L18(3)7C70 混凝土配合比正交設計表

4　混凝土性能試驗研究及數據分析

4.1試驗方法

混凝土拌合物制備：混凝土用 60L 強制式攪拌機攪拌，嚴格控制混凝土用水量；

工作性能測試：參照 GB/T 50080－2002《普通混凝土拌合物性能測試方法》測試混凝土拌合物的坍落度及坍落度2小時的經時損失，采用倒坍落度桶的方法，以流空時間來評價混凝土的流動性；

混凝土試件成型：混凝土拌合物工作性能測試完后，裝入 150mm×150mm×150mm 的試模，振動成型；

試件養護：試件成型 2 4 h 后拆模，在標準溫度(20±2)℃，濕度 95% 的環境下養護；

混凝土性能測試：混凝土性能參照 GB/T 50081－2002《普通混凝土力學性能試驗方法》規定的標準方法進行測試。

4.2高強混凝土的配制

根據表 8 所擬定的試驗參數計算出混凝土配合比，經試拌、成型、養護、測試其強度，具體試驗結果見表 9。

表9　正交試驗結果統計表

由表 9 可知，混凝土拌合物 2h 后的坍落度和擴展度幾乎無損失，倒坍落度桶排空的時間都能滿足工作性要求，硅粉的摻入，提高了混凝土拌合物的和易性，高效減水劑的使用，使混凝土拌合物具有了大流動性的特點。

4.3部分試驗數據正交分析

本試驗主要以混凝土抗壓強度指標為主導因素，作強度極差和效應曲線圖分析，根據表9 的試驗數據，正交強度極差分析見表 10，各因素效應曲線分析圖見圖 1。

圖1　效應曲線圖

由表 10 和圖1可知各因素對混凝土強度影響的順序為：砂率＞膠材用量＞粉煤灰摻量＞硅粉摻量＞水膠比，由此可得最優配方為：砂率 2，膠材用量 3，粉煤灰摻量 2，硅粉摻量2，水膠比 1。

表10　強度極差分析表　　　MPa

5　C70 配合比的確定

根據強度極差和效應曲線圖分析，可以得出 C70 高強混凝土配合比，見表 11。

表11　C70 高強混凝土配合比表　kg/m3

按此配合比，結合調節外加劑摻量滿足混凝土拌合物流動性方法，經數次重復驗證試驗，并根據混凝土拌合物性能以及混凝土抗壓強度結果分析，拌合物適合泵送，且滿足工作性要求，混凝土抗壓強度均都達到了 90MPa 以上，試驗結果均達到預期效果。

6　結語

（1）采用當地卵石破碎為碎石過程中產生的副產品─石粉砂，精選顆粒級配較好、經水洗后石粉含量不超過 8% 的石粉砂，以及以煤灰和硅粉為摻合料，可以配制 C70 高強混凝土。

（2）通過正交設計試驗，找出了各因素影響高強混凝土強度的主次順序。

（3）配制的 C70 高強混凝土兩小時內經時損失較小，倒坍落度桶排空時間均符合規范要求，混凝土拌合物性能、力學性能均能滿足要求。

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[14] GB/T 18736－2002．高強高性能混凝土用礦物外加劑[S].

［通訊地址］四川瀘州市泰安機械工業園區 瀘州建中混凝土有限公司（646000）

楊文杰（1981— ），男，主要從事預拌混凝土生產、研究、管理工作。