砂率混凝土论文
砂率对高性能混凝土及普通混凝土性能影响的研究
砂率对高性能混凝土及普通混凝土
性能的影响
罗晓宇 马海彬 靳禄禄 李红昌 海宁 张乾
摘 要:细集料对高性能混凝土的力学性能和耐久性有更甚于普通混凝土的重要影响。对不同胶凝材料用量和不同水胶比条件下, 砂率对高性能混凝土工作性、力学性能的影响规律的研究结果表明,对应不同胶凝材料用量和不同水胶比,存在各自的最佳砂率值。
关键词:砂率;高性能混凝土;坍落度;抗压强度
目前已有的研究表明,普通混凝土在满足强度等性能要求后, 砂率宜尽量低,因为当水泥用量一定时,砂率在混凝土中的最主要作用是影响新拌混凝土的和易性。也有资料指出,由于高性能混凝土的用水量较低, 砂浆量要通过增加砂率来补充, 所以砂率宜适当增大。但是, 砂率通常会根据水泥用量、水灰比、单位用水量、含气量及集料的粒径粒形等参数的不同而相应变化。本文通过试验研究不同胶凝材料的用量和不同水胶比的条件下, 高性能混凝土中砂率的影响及其作用, 为高性能混凝土的配制及研究提供试验数据,为本次试验培训中对高性能混凝土的认识及以后的工作打下良好的基础。
好(表2-表4)
表1 试验用砂筛分结果
表2 试验用粗集料(5-10mm卵石)筛分结果
表3 试验用粗集料(10-20mm卵石)筛分结果
1 原材料与配合比设计
1.1 原材料
采用中宁赛马牌P.O42.5普通硅酸盐水泥; 贺兰山中钙石灰岩粉, 比表面积4500cm2/g;大唐国际大坝发电有限公司生产的F类Ⅱ级粉煤灰;山西凯迪KDPCA型高效减水剂;试验中细集料为中卫荣源沙场的毛砂,取4.75mm标准筛以下料, 细度模数为2.90(表1) ;粗集料选用中卫刘湾石料厂生产的卵石及破碎卵石, 级配良
表4 试验用粗集料(16-31.5mm卵石)筛分结果
1.2 配合比设计及试验结果
1.2.1 不同胶凝材料用量及水胶比的确定:
高性能混凝土:水泥用量分别为270kg/m3(水胶比为0.45、减水剂掺量0.7%)、300kg/m3(水胶比为0.40、减水剂掺量0.9%)、400kg/m3 (水胶比为0.36、减水剂掺量1%),粉煤灰及矿粉掺
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量分别为40 kg/m及60 kg/m;砂率分别按30%、34%、38%、42%、45%进行配制。
普通混凝土:水泥用量分别为370kg/m3(水胶比为0.45、减水剂掺量0.7%)、400kg/m3(水胶比为0.40、减水剂掺量0.9%)、500kg/m3 (水胶比为0.36、减水剂掺量1%);砂率分别按30%、34%、38%、42%、45%进行配制。
1.2.2 试验方法:除非特别说明,所有试验均参照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》( JTG E30-2005) 执行。2 试验结果与讨论
2. 1 不同胶凝材料用量时砂率对混凝土性能的影响
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表5 是高性能混凝土胶凝材料(水泥270 kg/m,粉煤灰40 kg/m,矿粉60 kg/m)及普通混凝土胶凝材料(水泥用量370 kg/m3)、水胶比为0.45时,砂率对其性能影响的试验结果。
表6 是高性能混凝土胶凝材料(水泥300 kg/m3,粉煤灰40 kg/m3,矿粉60 kg/m3)及普通混凝
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土胶凝材料(水泥用量400 kg/m)、水胶比为0.40时,砂率对其性能影响的试验结果。
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表7 是高性能混凝土胶凝材料(水泥400 kg/m,粉煤灰40 kg/m,矿粉60 kg/m)及普通混凝土胶凝材料(水泥用量500 kg/m3)、水胶比为0.36时,砂率对其性能影响的试验结果。
表5
表6
表7
试验结果表明: 当胶凝材料为370kg/m3时, 混凝土的坍落度随砂率的变化趋势与胶凝材料用量为400kg/m3与500kg/ m3的混凝土相同, 即坍落度先随砂率的增大而逐渐增加, 而后又降低, 而后又逐渐增大,表明混凝土坍落度与砂率并不是一个简单的线性关系, 而是存在一个最佳值,而且这个最佳值随胶凝材料用量的增加而相应降低,见图1-6
图1 坍落度随砂率变化趋势(高性能混凝土370kg/ m3
)
图2 坍落度随砂率变化趋势(高性能混凝土400kg/ m3
)
图3 坍落度随砂率变化趋势(高性能
(200±20)mm,混凝土的抗压强度呈先增大后减小的变化趋势,表明其存在一个最佳砂率值,经比较发现,随龄期增长,混凝土强度的这种走势越趋明显。在本试验条件下,不同胶凝材料用量相应最佳砂率值如图7所示。 混凝土500kg/ m3
)
图4 坍落度随砂率变化趋势(普通混
凝土370kg/ m3
)
图5 坍落度随砂率变化趋势(普通混 凝土400kg/ m3
)
图6 坍落度随砂率变化趋势(普通混
凝土500kg/ m3
)
分析抗压强度试验结果 表5-表7可知,砂率对混凝土 抗压强度的影响存在同样的 变化趋势,即抗压强度与砂率 并不是一个简单的线性关系,
同样存在最佳砂率值。随着砂试验结果表明: 当水胶率的增大和集料比表面积的比不同时,最大坍落度所对应
增加, 为达到要求的坍落度
的砂率值有所不同,且随水胶
比降低,最佳砂率值也随之降低。这是因为相同条件下,粗细集料表面积的多少对混凝土拌合物的工作性有显著影响,砂率增大,集料的总表面积增加,进而影响其性能。
不用胶凝材料用量时,砂率对高性能混凝土回弹强度的影响如图8所示(供参考)。
图8砂率对高性能混凝土回弹强度的影响
2.2 结论
(1) 对不同胶凝材料用量的高性能混凝土,砂率对混凝土的工作性、强度有不同程度的影响,其中对混凝土工作性的影响尤为显著。随着胶凝材料用量的增加,获得最佳工作性和抗压强度的砂率值有所不同。最佳砂率值为38 %~42%。
(2) 混凝土回弹强度随砂率增大而逐渐降低。
(3) 本次试验高性能混凝土抗压强度和坍落度对应的最佳砂率值均在38%~42%之间。
鸣谢:宁夏路桥总公司领导及桥梁分公司中卫黄河桥项目部试验室;
周立君总工、王文蔚主任,谨向各位领导表示诚挚的敬意及谢忱。
结束语:由于本次试验配置的限制,未能进行大量试验,且标准养护时间只有7天和28天,只能从这其中发现混凝土在不同砂率下的一些小规律,仅供在试验过程中参考,不能说明出混凝土的一致规律;若要从混凝土中发现更多可靠性数据的变化性,需进行大量试验。
参考文献:
[1] 刘娟红,宋少明,绿色高性能混凝土技术与工程应用,北京:中国电力出版社,2010.7 [2] 中国建筑业协会混凝土分会,现代混凝土材料理论与应用,2011.10 [3] 吴中伟,廉慧珍,高性能混凝土,北京:中国铁道出版社,1999