陶砂對高強度混凝土內(nèi)養(yǎng)護的試驗研究

唐慧，管衛(wèi)東，劉晟

（常州金建混凝土有限公司，江蘇　常州　213144）

陶砂對高強度混凝土內(nèi)養(yǎng)護的試驗研究

唐慧，管衛(wèi)東，劉晟

（常州金建混凝土有限公司，江蘇常州213144）

本文將陶砂部分取代河砂應(yīng)用于高強度混凝土中進行研究試驗。研究發(fā)現(xiàn)：混凝土的工作性能得到提升且可長時間維持良好的內(nèi)養(yǎng)護作用，還可顯著提高混凝土的力學(xué)性能和抗開裂性能。

陶砂；高強度；混凝土；內(nèi)養(yǎng)護

0　前言

混凝土的工作性能、力學(xué)性能及耐久性能是混凝土專業(yè)技術(shù)人員的三大工作目標，在現(xiàn)有的評價體系下，對混凝土的力學(xué)性能尤為重視。近年來，高強度混凝土在建筑物中的用量逐漸加大。使用超細摻合料，應(yīng)用高效減水劑，盡可能地降低混凝土的水膠比是目前配制高強度混凝土的主要思路。但按此思路配制出的混凝土內(nèi)部自由水含量相對較低，初始微結(jié)構(gòu)形成速度較快，易使其內(nèi)部各組分產(chǎn)生不一致變形而形成大量原生缺陷，造成混凝土的一些性能特別是耐久性下降[1-3]。

筆者對此問題的重視和研究源于某橋梁工程所供應(yīng)的混凝土大小試塊強度不一，鉆芯結(jié)果強度更低的案例。對破型后的試塊進行觀察，發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)部非常干燥。由此推測，試塊大小所引起的強度差異是由于混凝土內(nèi)部的自干燥引起的。為降低自干燥對高強混凝土性能的影響，在本次試驗中引入一定量具有自養(yǎng)護功能的飽水陶砂，測試陶砂的加入對混凝土性能的影響。

1　試驗

1.1試驗原料

（1）水泥：鎮(zhèn)江鶴林 P·Ⅱ52.5水泥，28d 強度57.7MPa。

（2）礦粉：鎮(zhèn)江金振礦粉廠，S95 級，比表面積410m2/kg。

（3）粉煤灰：江蘇諫壁電廠 Ⅱ 級灰，45μm 篩余16%，需水量比 98%。

（4）細集料：河砂，細度模數(shù) 2.7，含泥量 1.7%。

（5）陶砂：細度模數(shù)為 2.8，吸水率 4.6%，堆積密度630kg/m3，表觀密度 1390kg/m3。

（6）粗集料：碎石，5～25mm 連續(xù)粒級。

（7）外加劑：蘇博特 PCA-1 減水劑，減水率 28%。

1.2試驗方法

目前國內(nèi)通用的檢測混凝土抗壓強度試塊規(guī)格有兩種：100mm×100mm×100mm 和 150mm×150mm×150mm。由于 100mm×100mm×100mm 試塊的體積較小，外部水分擴散到中心所用的時間相對于 150mm×150mm×150mm 較短，所以試塊的養(yǎng)護相對較好。比較兩種規(guī)格試塊的強度差異，可以在一定程度上衡量混凝土的內(nèi)養(yǎng)護狀況。本文以 C60 商品混凝土配合比作為初始配比，調(diào)整混凝土中河砂與陶砂的比例，考察混凝土的力學(xué)性能和抗開裂性能。混凝土的初始配合比如表 1 所示。

表1　C60商品混凝土配合比　　　　　　kg/m3

混凝土拌合物性能按 GB/T 50080－2002 《普通混凝土拌合物性能試驗方法》標準進行測試，混凝土力學(xué)性能按GB/T 50081－2002 《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法》標準進行測試，混凝土的抗開裂性能按 GB/T 50082－2002 《普通混凝土長期性和耐久性試驗方法標準》標準進行測試。

2　試驗結(jié)果與討論

2.1陶砂的用量對混凝土工作性能的影響

確定其他材料用量不變的前提下，調(diào)整混凝土中河砂和陶砂的比例，陶砂的體積取代率分別為 0、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%，測試混凝土的工作性能和力學(xué)性能。試驗結(jié)果見表 2。

表2　陶砂的用量對混凝土工作性能的影響

由表 2 試驗結(jié)果可知，陶砂部分取代河砂后初始擴展度有一定程度的增加，擴展度經(jīng)時損失也隨之減小，說明陶砂中的水分有助于高強度混凝土的工作性能的長時間維持。

2.2陶砂的用量對混凝土力學(xué)性能的影響

使用 100mm×100mm×100mm 和 150mm×150mm× 150mm 兩種規(guī)格的混凝土抗壓試模對混凝土進行成型，檢測混凝土的 28d 抗壓強度，分別標記為抗壓強度 1（100mm×100mm×100mm，已考慮試塊的尺寸系數(shù)）和抗壓強度 2（150mm×150mm×150mm）。強度檢測結(jié)果列于表3。

表3　陶砂的用量對混凝土力學(xué)性能的影響

由表 3 試驗結(jié)果可知，陶砂的體積取代率在 10% 以內(nèi)時，100mm×100mm×100mm 和 150mm×150mm×150mm 試塊抗壓強度都有所提升，這是由于適量的陶砂加入提高了混凝土的內(nèi)部自由水含量，使混凝土試塊得到較好的內(nèi)養(yǎng)護所致。當陶砂的體積取代率超過 10% 時，混凝土的抗壓強度開始下降，且陶砂取代率越高，強度越低，這是由于陶砂的本征強度低于河砂所致。當陶砂的體積取代率達到 35% 時，100mm×100mm×100mm 和 150mm×150mm×150mm 兩種規(guī)格的混凝土試塊抗壓強度差接近于零，說明此時混凝土得到了充分的內(nèi)養(yǎng)護。

2.3陶砂的用量對混凝土力學(xué)性能的影響

按 GB/T 50082－2002《普通混凝土長期性和耐久性試驗方法標準》標準進行混凝土的抗開裂性能測試，測試結(jié)果如表 4 所示。

表4　陶砂的用量對混凝土抗開裂性能的影響

由表 4 試驗結(jié)果可知，隨著陶砂取代率的提高，混凝土的開裂條紋數(shù)和開裂面積都有明顯的改善，當陶砂取代率達到 30% 時，混凝土不發(fā)生開裂。這是由于陶砂良好的內(nèi)養(yǎng)護作用導(dǎo)致的，表面失去的水分迅速由陶砂中的水分補充，混凝土的抗開裂性能顯著提高。

3　結(jié)論

（1）陶砂取代河砂后，100mm×100mm×100mm 和150mm×150mm×150mm 兩種規(guī)格的混凝土試塊抗壓強度差顯著降低，說明陶砂良好的內(nèi)養(yǎng)護作用導(dǎo)致混凝土的力學(xué)性能改善。

（2）陶砂部分取代河砂后混凝土的初始擴展度和經(jīng)時擴展度都有明顯的提升，說明陶砂中的水分有助于高強度混凝土的工作性能的長時間維持。陶砂良好的內(nèi)養(yǎng)護作用還可顯著改善混凝土的抗開裂性能。

[1] 向亞平，魏亞，張倩倩，等．輕細骨料內(nèi)養(yǎng)護混凝土抗壓強度與模擬[J]．混凝土，2013， (3)； 49-52+56．

[2] 錢偉，樊傳剛，冉松林，等．粉煤灰陶砂次輕混凝土的制備與性能[J]．安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，29(2)：62-66．

[3] 胡曙光，王發(fā)洲．輕集料混凝土[M]．北京；化學(xué)工業(yè)出版社，2006．

［通訊地址］江蘇省常州市武進區(qū)鄒區(qū)鎮(zhèn)鄒區(qū)村河底下組（213144）

唐慧（1985－）男，助理工程師，從事水泥基建筑材料的生產(chǎn)與研究。