高性能混凝土的配制及其影响因素的分析

第１８卷第２期　甘肃工业大学学报　Ｖｏ１．２８　Ｎｏ．２　２００２年６月　Ｊｏｕｒｎａ］ｏｆ　Ｇａｎｓｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｊｕｎ　２００２　文章编号：１０００　５８８９（２００２）０２－００９４－０３　高性能混凝土的配制及其影响因素的分析　李继雄　，刘翠兰　，何忠茂　（１．甘肃工业大学建筑工程学院，甘肃兰ｌ州７３００５０；２．兰州有色金属建筑研究院，甘肃兰州７３００２０）　摘要：使用兰州地区的原材料配制出了强度等级迭Ｃ６０￣Ｃ７０级的粉煤灰复合掺合料高性能混凝　土，分析了粗骨料种类、水泥用量、粉煤灰复合掺舍料等几种重要因素对混凝土抗压强度厦工作性　能的影响，明确了利用当地原材料配制Ｃ６０￣Ｃ７０级高性能混凝土所必然遵循的原则．　关键词：高性能混凝土；复合掺合料；抗压强度　中图分类号：ＴＵ５２８．３１　文献标识码：Ａ　Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｆ　ｉｔｓ　ｑｕａｌｉｔｙ　ＬＩ　Ｊｉ—ｘｉｏｎｇ　。ＬＩＵ　Ｃｕｉ－ｌａｎ　，ＨＥ　Ｚｈｏｎｇ－ｍａｏ。　（１　Ｃｏｌ　Ｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｇａｎｓｕ　Ｕｎｉ￣：ｏｆ　Ｔｅｃｈ．ｔ　Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００５０，Ｃｈｉｎａ￣２．Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｎｏｎ－Ｆｅｒｌ＇￣ＵＳ　Ｍｅｔａ］ｓ，Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００２０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ；Ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｍａｄｅ　ｏｆ　ｆｌｙ　ａｓｈ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ａｄｄｉｔｉｖｅ　ｗｉｔｈ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ　ｓｔ　ｒｅｎｇｔｈ　ｇｒａｄｅ　ｏｆ　Ｃ６０　ｔｏ　Ｃ７０　ｉｓ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｒａｗ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｖａｉｌａｂｌｅ　ｉｎ　Ｌａｎｚｈｏｕ．Ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｆａｃｔｏｒｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　ｃｏａｒｓｅ　ａｇｇｒｅｇａｔｅ，ｔｈｅ　ａｍｏｕｎｔ　ｏｆ　ｃｅｍｅｎｔ，ｆｌｙ　ａｓｈ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ａｄｄｉｔｉｖｅ，ａｌｌ　ｏｆ　ｗｈｉｃｈ　ｗｉ［１　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｎｃｒｅｔｅｓ　ｗｉｔｈ　ｇｒａｄｅ　Ｃ６０　ｔｏ　Ｃ７０　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　１ｏｃａｌ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｉｓ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ；ｈｉｇｈ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　ａｄｄｉｔｉｖｅ；ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　目前．有关高强高性能混凝土的研究和应用发　分利用本地特色的材料，才能使之具有实际的应用　展很快．在国际上，混凝土强度等级已应用到Ｃ８０～　意义和发展前景．本文使用兰州地区的原材料．通过　ｃ１∞，有的已达ｃ１３０ｌ】　．在我国，发展高强度’性能混　实验研究几种因素对混凝土强度和工作性能的影　凝土已成为建筑行业的当务之急，已被国家建设部　响，以求用较经济的水泥用量配制出Ｃ７０级高强高　列为”建筑施工企业技术进步１０年规划”和“八五”、　性能混凝土．　”九五”计划重点发展项目．根据纲要，通过提高原材　料质量、改进施工工艺、研究发展高性能外加剂等手　１原材料的选择　段，逐步提高混凝土的质量和强度ｉ进一步扩大应用　１．１水泥　Ｃ５０．Ｃ６０级混凝土，研制Ｃ７Ｏ　Ｃ８０级混凝土．要求　本文采用兰州永登水泥厂的祁连山牌４２．５级　在２０００年以后，在高层建筑中普遍使用Ｃ６０混凝　普通硅酸盐水泥．实测各项物理、力学指标如表１所　土、同时试点应用Ｃ８０级混凝土．　示．　混凝土是一种地方性很强的建筑材料．只有充　１．２粗骨料　采用卵石、碎石和碎卵石３种，其中卵石粒径为　收稿日期２００１－１１－２０　５～２Ｏ　ｍｉｔｔ，碎石和碎卵石粒径为５～２５　１１１１１１，均为连　基金项目　肃省建设厅攻关项日（ＪＫ　９７　８）　作者简介：李继雄（１９７７一）．男，湖南郴　Ｈ人，硕士生．　续级配，其余各项指标见表２．　维普资讯 http://www.cqvip.com

第２期　李继雄等　高性能混凝土的配制及其影响因素的分析　－９５　对照指标　细度（４５ｐ．ｍ方孔筛筛余）／　烧失量／　需水量比／　三氧化硫含量／　质量等级　１．３细骨料　表３．　水阜砂，细度模数　一２．９，属Ⅱ区中砂，表观　密度为２　６７０　ｋｇ／ｍ。，含泥量为１．２　．　１　４外加剂　２混凝土试配（以卵石作为粗骨料）　２．１搅拌方式及搅拌时间的确定　以ＪＭ—Ｂ复合而成的高效减水剂，减水率可达　２５　．　高性能混凝土的搅拌必须采用强制式搅拌机．　为了提高高效减水剂的效率，并减小坍落度损失，国　外大都采用高效减水剂后掺法　］．本文采用如图１　所示的搅拌方式．　剩余水高效减水利　１　５掺台料　以Ｉ级粉煤灰复合而成的掺合料，质量指标见　水　—　水泥复合掺合料主＿—血　图ｌ混凝土试配的搅拌方式　坠　’　料　细骨科－ｊ　搅拌机　２．２配合比的确定　合料掺人总胶凝材料用量的１　５　，高效减水剂用量　混凝土的配制强度必须大于设计要求的强度标　准值．才能满足强度保证率的要求（高强混凝土结构　技术规程ＣＥＣＳ１０４　９９）．Ｃ６０高强混凝土实验室　配制强度为：标准立方体混凝土抗压强度　．。一　Ｌ　１５　ＭＰａ…ｆ　ｋ表示抗压强度标准值，ｆ　一６９　ＭＰａ；Ｃ７０高强混凝土实验室配制强度为：　．。一　１．【２　ＭＰａ．／　．ｋ＝７８．４　ＭＰａ．按均匀设计方法进行　占１．０　．新拌混凝土的工作性能良好，初始坍落度　为２００　ｍｍ，扩展度为５９６　ｍｍ，１　ｈ坍落度损失小于　２０　ｍｍ．２８　ｄ抗压强度为７０　ＭＰａ，说明在兰卅『地区　可以使用丰富的黄河卵石作为粗骨料配制Ｃ６０高　强高性能混凝土．　３几种重要因素对高强混凝土的影响　３．１粗骨料种类　实验设计　，取３个因素分别为：Ａ（总胶凝材料用　量）．Ｂ（掺合料用量）．ｃ（高教减水剂用量），各取３　个水平来分析，查表ｕ　（６　）　，见表４　表４因素水平表　分别用卵石、碎石及碎卵石作为基准混凝土的　粗骨料．高效减水剂掺量为０．８　，保持其它因素不　变来研究粗骨料种类改变后混凝土的坍落度和强度　的变化，实验结果见表５．　从实验现象可看出，以卵石配制的混凝土的工　作性能明显要比碎石好，这与卵石的光滑表面和较　少的针片状颗粒有很大关系；碎卵石介于卵石与碎　经均匀法试验确定，Ｃ６０高强混凝土的合理配　比为Ａ　，即总胶凝材料用量为５００　ｋｇ／ｍ￣，掺　石之间，其工作度仍能满足施工要求．从强度方面　看，碎卵石２８　ｄ的抗压强度最高，卵石的最低，碎石　维普资讯 http://www.cqvip.com

甘肃工业大学学报　第２８卷　表５粗骨料种类坍落度和抗压强度的影响变化　表７掺合料用量对坍落度和抗压强度的影响　的２８　ｄ的抗压强度低于碎卵石，其主要原因是碎石　的针片状含量较高，而且其表面有被风化的迹象，对　粗骨料与胶凝材料之间的界面强度有不利的影响．　３．２水泥用量　势，掺量小于１５　时，混凝土强度仅有微小改变；掺　量大于１５　时，混凝土强度随掺合料用量的增加而　有较大减低；当掺量为２５　时，强度损失可达１７　．　以４２５　ｋｇ／　水泥为基准，水泥用量分别为　４００　ｋｇ／ｍ　和４５０　ｋｇ／　，粉煤灰复合掺合料及其　它因素均相同来配制混凝土，实验结果见表６．　表６水泥用量对坍落度和抗压强度的影响　（３）从本实验可知，配制Ｃ７０级混凝土，掺合料用量　不宜超过１５　．　４结论及建议　１）利用兰州的黄河卵石可以配制出Ｃ６０级混　凝土，而且其工作性能也很好．但要配制更高强度等　级的混凝土，可能比较困难，最好采用碎卵石．　２）以较低的水泥用量（４５０　ｋｇ／ｍ。），也可配制　出Ｃ７０级高强混凝土，这将更有利于高强高性能混　由此可见，水泥用量对新拌混凝土的工作性能　影响并不大，但总胶凝材料用量不可太少，否则不可　能保证良好的工作性能，而使混凝土离析、分层，各　种外加剂的效果都会变得很差且无意义．水泥用量　对混凝土强度的影响也不大．其原因可能是水泥用　量相差不大．可以用４００　ｋｇ／ｍＪ这一组配比来配制　Ｃ６０级混凝土．以４５０　ｋｇ／　这一组配比来配制　Ｃ７０级混凝土．　凝土的推广应用．　３）用粉煤灰复合而成的掺合料来配制Ｃ７０级　混凝土，其取代量不宜超过１５　．具体应用到工程　中，还应根据实际情况加以适当的调整．　４）对于水泥用量对混凝土强度的影响．建议再　把其用量差增大继续进行试验，这样会得到更全面　的影响规律．　参考文献，　［１］赵筠．国外调强混凝士的生产与应用［Ｊ］．馄凝土，　３．３掺台料用量　在配制混凝土时加入较大数量的矿物掺合料，　可降低温升．改善工作性能，增强后期强度，并可改　善混凝土的内部结构．提高抗腐蚀能力　．国外将　这种混合材料称为辅助胶凝材料．是高性能混凝土　ＺＯＯ０．（５）　５２—５７，　ＥＺ］吴中伟，廉慧珍．高性能混凝土　Ｍ］．北京：中国铁道　出版社・１９９９　不可缺少的组分　本实验保持总胶凝材料用量５００　ｋｇ／ｍ。不变，粉煤灰复合掺合料用量分别占１Ｏ　，　１５　．２０　及２５　，其它因素均相同，实验结果如表　７所示．　［３］方开泰．均匀设计及均匀设计表［Ｍ］北京；科学出版　社．１９９４．　［４］Ｂｈａｒａｔｋｕｍａｒ　Ｂ　Ｈ．Ｍｉｘ　ｐｒｏｐｏｒｉｔｏｎｉｎｇ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｐｅｒｆｏｒｍ　ａｎｃｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ＿Ｊ］．Ｃｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　２００ｉ，（２３）　７卜８０　由表７可看出：（１）掺合料用量对坍落度影响　不大，但由于粉煤灰的需水量较小，故随粉煤灰掺　量增大，新拌混凝土工作性能逐渐变好，但相差不　大．（２）随着掺合料用量增加，混凝土强度呈下降趋　［５］吴中伟．高性能混凝土及其矿物掺台料Ｉ－ｊ］．建筑技　术，１９９９．（３）：１６０—１６３．　［６　粱玉国．刘翠兰．兰州地区获得高强度砼的途径［Ｊ：．　甘肃工业大学学报，１９９９，２５（２）；８４　８８．