高强轻骨料自密实混凝土制备与性能研究

作者:未知

  摘 要:采用42.5普通硅酸盐水泥、硅灰、高效减水剂、粉煤灰陶粒、普通砂,用普通搅拌工艺可配置出抗壓强度高达479MPa、表观密度为1880kg/m3轻质高强自密实混凝土。CL45强度等级的轻骨料混凝土各因素适宜的取值为:水胶比为0.40,硅粉的掺量为10%,砂率为39%,高效减水剂掺量为2.0%。
  关键词:粉煤灰陶粒;抗压强度;自密实
  中图分类号:TU528
  轻骨料混凝土具有轻质、保温、耐火、变形性能良好、弹性模量较低等特点,在大跨径结构、高层建筑、以及地震频发地区的工程中有着非常不错的应用前景。近年来,轻质高强混凝土发展较快,张华英[1]以42.5普通硅酸盐水泥、硅灰、高效减水剂、预湿粉煤灰陶粒为原料,采用水泥砂浆干裹骨料工艺制备了表观密度1950kg/m3、强度等级CL50轻质高强混凝土。结果表明在同陶粒情况下,水胶比、硅灰掺量为影响陶粒混凝土最主要的两个因素。陈雪梅[2]等以低成本为目标,采用再生骨料、玻璃微珠为配制出了表观密度1520kg/m3、28d抗压强度58.9MPa、工作性能良好的轻质高强混凝土。常用轻骨料包括天然浮石、烧结陶粒、工业废渣等,其本身强度等级偏低且不同品种密度差异大。新拌自密实混凝土易出现分层离析现象,导致匀质性变差,进而影响施工质量。因而轻骨料的选择直接决定轻质高强混凝土强度等级及表观密度。
  本文采用粉煤灰陶粒、硅灰、42.5普通硅酸盐水泥等为原料,基于强度和密度要求,采用体积法进行了轻质高强混凝土配合比设计,通过调整不同硅灰掺量成功配制出大流动性、匀质性好的轻质高强混凝土。
  1 试验研究
  1.1 研究材料
  粉煤灰陶粒颗粒级配为2.36mm-19mm,堆积密度为836kg/m3,简压强度为8.3MPa,吸水率为9.3%。水泥来自郑州市巩义市天瑞水泥厂生产的42.5普通硅酸盐水泥,表观密度为3100kg/m3。硅灰为陕西某电厂,灰白的球状粉末,活性二氧化硅大于90%。外加剂为陕西渭南市聚羧酸高性能减水剂,透明液体,活性氧化物,掺量为胶凝材料的的1.5%。细骨料为河砂,Ⅱ区中砂,细度模式2.4,表观密度2650kg/m3。
  1.2 搅拌工艺
  轻质高强自密实混凝工作性包括填充性检测、间隙通过性检测、抗离析性检测。填充性由坍落扩展度和T500检测数据评定,间隙通过性和抗离析性由U型仪测试。混凝土配合比设计及性能试验按照《自密实混凝土设计与施工指南》CCES02-2004进行;表观密度测定方法按照《轻集料混凝土技术规程》JGJ51-2002进行。试验采用边长为100mm的立方体试件,标准养护条件下静置24h后脱模,按规定进行轻质高强混凝土抗压强度测定。
  2 控制指标
  拌合物工作性表现无明显的骨料上浮、泌水现象发生。要求拌合物的坍落扩展度(SF)在550mm-650mm,U型仪(Wingdings 3rA@
  h)小于30mm。表观密度控制在1900kg/m3以下。要求28d抗压强度达45MPa以上。
  3 试验分析
  对原材料的物理性质及所有指标测定后,利用体积法进行初步配合比设计。计算得到水泥:陶粒:砂:水为1∶1.68∶107∶0.40,聚羧酸减水剂掺量0.7%。采用硅灰代替胶凝材料,质量分数分别为0%、5%、10%。坍落扩展度测定,将坍落度筒垂直平稳的提起,时间宜控制在5s-7s,当混凝土拌合物不在扩散或扩散以达50s时,应使用钢尺测量混凝土拌合物最大直径以及最大直径垂直方向的直径。
  将标养条件下的试块放在机器的下压板上,试块的承压面应与上压板平行,试块中心与上压板中心对准,开启试验机,记录破坏荷载值。硅灰掺量为0%、5%、10%时,测得混凝土28天抗压强度值分别为为39.0MPa、41.1MPa、47.9MPa。研究表明,硅灰的引入提高了混凝土的力学性能。分析原因是混凝土的力学性能主要取决于材料微观组成构成,而混凝土是由骨料、硬化水泥浆体、硬化水泥浆体-集料黏结界面组成的,其中最薄弱的是黏结界面[3]。粗骨料颗粒周围容易形成一层水膜且此处的结晶产物较大,这样会形成疏松的多孔结构,改善孔结构是影响力学性能的重要因素。所以改善黏结界面就是提高混凝土强度的关键因素。可采取的有效途径是减少或消除氢氧化钙的存在。掺入活性物质可产生二次水化作用,提高混凝土密实度。
  4 结语
  采用42.5普通硅酸盐水泥、硅灰、高效减水剂、粉煤灰陶粒、普通砂,用普通搅拌工艺可配置出抗压强度高达47.9MPa、表观密度为1880kg/m3轻质高强自密实混凝土。对于本文采用的材料体系,CL45强度等级的轻骨料混凝土各因素适宜的取值为:水胶比为0.40,硅粉的掺量为10%,砂率为39%,聚羧酸高效减水剂掺量为2.0%。
  参考文献:
  [1]张华英.陶粒轻质高强混凝土的试验研究[J].佛山科学技术学院学报,2009(05):43-47.
  [2]陈雪梅,严云,张旭,胡志华.高强再生轻骨料和玻璃微珠配制轻质高强混凝土的研究[J].混凝土与水泥制品,2012(10):7-11.
  [3]秦善勇,闫春岭,王海龙.再生细骨料混凝土的抗压强度试验[J].粉煤灰综合利用,2019(05):14-17.
  基金项目:本文系2019年国家级大学生创新创业训练计划项目(项目名称“多功能轻质高强透光混凝土公共设施”,项目编号201913121006);2019年西安思源学院科研项目(项目编号XASY-B1913)
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