低收縮高性能混凝土的制備研究

劉先國，孫琳，王松亮，婁躍恒

（徐州中聯(lián)混凝土有限公司，江蘇 徐州 221100）

0 前言

混凝土因施工簡便、易于成型，是當(dāng)今社會工程建設(shè)的重要材料。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，超高樓層、超大跨距、地下深層、不規(guī)則復(fù)雜結(jié)構(gòu)等高建筑難度的工程對混凝土性能的要求越來越高。超高層、大跨距等對混凝土力學(xué)性能要求的提高造成混凝土膠凝材料用量的增加，混凝土耐久性能成為影響混凝土質(zhì)量的另一重要因素[1-2]。

混凝土的體積穩(wěn)定性直接影響混凝土的耐久性能，降低混凝土的收縮徐變是提高混凝土體積穩(wěn)定性的有效手段。在保證混凝土高力學(xué)性能及高工作性能的同時，具有高耐久性能是制備高性能混凝土必須注意的問題。

1 原材料

（1）水泥：淮海中聯(lián) P·O42.5 水泥，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 28.5%，28d 抗壓強度 53.3MPa。

（2）粉煤灰 1：國華Ⅰ級灰，45μm 方孔篩篩余6.4%，28d 活性指數(shù) 76%。

（3）粉煤灰 2：國華產(chǎn)高鈣粉煤灰，45μm 方孔篩篩余 4.7%，28d 活性指數(shù) 98%，水泥沸煮法安定性檢測結(jié)果合格。

（4）礦粉：徐鋼 S95 級礦粉，流動度比 95%，28d活性指數(shù) 96%。

（5）天然河砂：Ⅱ 區(qū)中砂，含泥量 1.8%，細(xì)度模數(shù) 2.5。

（6）碎石：公稱粒徑 5～31.5mm 碎石，含泥量0.5%。

（7）水：市政自來水。

（8）外加劑：蘇博特 PCA-1 減水劑，減水率18.8%。

2 試驗方法

以 C50 純水泥配合比為基準(zhǔn)配合比，粉煤灰、高鈣粉煤灰、礦粉為礦物摻合料，調(diào)整礦物摻合料的摻量，配制混凝土并檢測混凝土相關(guān)性能。試驗用 C50 基準(zhǔn)配合比見表1。

表1 試驗用 C50 配合比 kg/m3

混凝土工作性能、力學(xué)性能、耐久性能檢測分別按照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T 50081—2016《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》和 GB/T 50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

3 試驗結(jié)果及討論

3.1 粉煤灰、礦粉摻量對混凝土性能的影響

以純水泥配合比為基準(zhǔn)配合比，以不同摻量粉煤灰和礦粉替代水泥，檢測粉煤灰和礦粉摻量對混凝土工作性能和力學(xué)性能的影響。試驗結(jié)果見表2。

表2 粉煤灰與礦粉摻量對混凝土性能的影響

結(jié)果表明：摻入粉煤灰和礦粉后，混凝土的工作性能有所改善，而混凝土的力學(xué)性能下降。水泥受到材質(zhì)、粉磨工藝等因素的影響，顆粒分布不夠理想，摻入粉煤灰和礦粉后，膠凝材料總體的顆粒級配得到改善，填充空隙的水量降低，自由水增加，混凝土拌合物的工作性能有所提高；但粉煤灰本身早期活性較低，大量摻入粉煤灰將導(dǎo)致混凝土力學(xué)性能降低。

用配制好的混凝土制作混凝土試件，檢測粉煤灰和礦粉摻量對混凝土收縮徐變的影響，結(jié)果見圖1。

圖1 粉煤灰與礦粉摻量對混凝土收縮率的影響

由圖1可知，混凝土的收縮率隨粉煤灰與礦粉摻量的增加而降低。混凝土中水泥水化反應(yīng)進(jìn)行使固相體積增多，但水泥—水體系的總體積減少，混凝土體積收縮；且水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生的水化熱使混凝土存在升溫、降溫過程，產(chǎn)生較大的收縮應(yīng)力，造成混凝土體積收縮。摻入礦物摻合料減少水泥用量，降低水化熱，減輕混凝土的收縮[3]。

3.2 高鈣粉煤灰、礦粉摻量對混凝土性能的影響

以純水配合比為基準(zhǔn)配合比，高鈣粉煤灰、礦粉作為礦物摻合料，調(diào)整礦物摻合料摻量，配制混凝土并檢測相關(guān)性能，檢測結(jié)果見表3。

表3 高鈣粉煤灰與礦粉摻量對混凝土性能的影響

結(jié)果表明：隨著礦物摻合料摻量的增加，混凝土工作性能略有增加，力學(xué)性能基本保持不變。摻入礦物摻合料改善了混凝土中膠凝材料顆粒級配，混凝土工作性能提高；與粉煤灰相比，高鈣灰的活性較高，提高摻量對混凝土力學(xué)性能的影響較小。

用配制好的混凝土制備混凝土試件，檢測高鈣灰和礦粉摻量對混凝土收縮徐變的影響，檢測結(jié)果見圖2。

圖2 高鈣粉煤灰與礦粉摻量對混凝土收縮率的影響

由圖2可知，混凝土的收縮率隨高鈣灰與礦粉摻量的增加而降低。礦物摻合料摻量的增加造成水泥用量降低，水泥水化熱減少，硬化混凝土體積收縮和溫度收縮降低。

4 結(jié)論

（1）粉煤灰、礦粉、高鈣粉煤灰均可以作為高性能混凝土的礦物摻合料，改善混凝土性能。

（2）粉煤灰與礦粉雙摻，混凝土的工作性能提高，力學(xué)性能降低，收縮率降低，體積穩(wěn)定性得到改善。

（3）高鈣粉煤灰與礦粉雙摻，混凝土工作性能提高，力學(xué)性能基本不變，收縮率降低，體積穩(wěn)定性提高。