2005年第6期BetonChineseEdition Ready-mixedConcrete 11
影响自密实混凝土性能的因素探讨
庞超明1 秦鸿根1 何宏荣2 曹鹏飞1 陈方3
(1 东南大学材料科学与工程系,南京210096, 2 江苏省交通科学研究院有限公司,南京210017
3 句容市科达技术开发有限公司,句容212400)
[摘要] 采用单掺粉煤灰、双掺石灰石粉和粉煤灰等技术,将石灰石粉当作混凝土浆体的惰性填充料,制备了系列自密实混凝土。研究结果表明:浆体含量是影响自密实混凝土工作性的主要因素,自密实混凝土的工作性与单掺或双掺掺合料有关;砂率也明显影响自密实混凝土工作性,但它的影响不及浆体含量的影响大。自密实混凝土的工作性越好,则混凝土的均匀性越好,强度也相应提高。采用双掺的方式,可以获得综合性能良好的自密实混凝土。
[关键词] 自密实混凝土 浆体含量 砂率 工作性 强度 自收缩
自密实混凝土(Self compactingconcrete简称SCC)即拌合物具有很高的流动性而不离析、不泌水,能不经振捣或稍微振捣而自动流平并充满模型和包裹钢筋的混凝土
[1]
同时应具有良好的间隙通过性和抗离析性。间隙通过性可通过L形仪或者U形仪等方法来测试和评定,而抗离析性能可通过坍落扩展度、泌水量、分层
度等方法来测试和评定。通过大量试验发现,除原材料性能外,粗细骨料比、浆体体积、水胶比、乃至骨料的含水量、施工工艺等对混凝土的工作性、强度和耐久性都有影响。自密实混凝土对原材料的变动相当敏感,其配合比的确定是混凝土强度、耐久性、施工性和体积稳定性(硬化前的抗离析性,硬化后的弹性模量、收缩徐变)等诸性质间矛盾的统一。本文主要研究浆体含量、含砂率及掺合料对自密实混凝土性能的影响。1 原材料与试验方法
1 1 原材料性能
,即使在钢筋密集的状态,也
能在自重的作用下达到完全的自密实,并且硬化后
混凝土质量均匀,与传统的振捣混凝土一样,具有良好的工作性和耐久性。自密实混凝土自19世纪70年代后期开始在欧洲使用,但是直到80年代后期才在日本得到发展[2]。自密实混凝土极大地改进了过去依赖振捣的混凝土施工系统,取消了机械振捣、振捣工和辅助工,减少了仪器损耗及其维修费用,减少了电能消耗等费用,可产生较大的直接经济效益。同时由于自密实混凝土消除了浇筑混凝土时的振捣噪声,使用了大量的工业废渣,具有重大的社会经济和环境效应。故到90年代末,自密实混凝土在欧洲的大量工程中得到了广泛应用。日本东京大学工程学院院长HajimeOkamura教授认为:振捣易造成骨料离析,而自密实混凝土可以极大地改进过去依赖振捣的混凝土施工系统,使混凝土施工合理化,一整套包括模板、钢筋、支承及结构设计在内的新的施工系统将得以发展[3]。随着工程施工中钢筋结构的越来越复杂,社会对施工环境影响和工人劳动环境的重视等,自密实混凝土必将成为最为广泛应用的一种混凝土。
目前自密实混凝土并没有统一的指标要求,自密实混凝土除了要求保证足够的流动性以外,一般,试验所用原材料如下:江南水泥厂产金宁羊P ∀型42 5R水泥,其3d和28d抗压强度分别为25 9MPa、52 9MPa;镇江谏壁电厂产I级粉煤灰(简称FA),依据GB1596-91#用于水泥和混凝土中的粉煤灰∃所测需水量比为89 0%,28d抗压强度比为75 8;细度为446m2/kg的石灰石粉(简称LS),参照粉煤灰标准所测需水量比为94 1%,28d抗压强度比为84 5;细度模数为2 6的中砂,方孔筛5~20mm连续级配石灰岩碎石;JM PCA聚羧酸类外加剂。
1 2 试验方法
年
12 BetonChineseEdition Ready-mixedConcrete2005年第6期
的#欧洲自密实混凝土规格、产品、使用指南∃,混凝土的力学性能测试方法依据GB/T50081-2002#普通混凝土力学性能试验方法∃。2 试验配合比
为保证自密实混凝土的高施工性能,自密实混凝土要求有较大的浆骨比,即骨料用量较小。胶凝材料总量一般在450~600kg/m3;由于胶凝材料用量大,必须掺用大量矿物掺合料,掺合料不但能减少混凝土的收缩,同时也能提高新拌混凝土的塑性粘度,降低离析和泌水,其总掺量一般在胶凝材料总量的30%左右。为了保证耐久性,水胶比一般不宜大于0 4。
砂率一般指质量砂率,即砂的质量占砂石总量的质量百分比。目前也有用体积砂率的概念,即砂的体积占砂石总体积的体积百分比。一般认为,砂率越高,混凝土的流动性越好,但当砂率超过50%后,流动性变化不太明显,而粗骨料用量降低,抗压强度会受到一定影响;当砂率低于40%时,混凝土的填充性、间隙通过性不好。
浆体是指混凝土中水泥、粉煤灰和石粉等掺合料和水形成的拌合物,一般而言,混凝土中浆体体积
越大,混凝土流动性越好,但是混凝土的收缩值也越高,混凝土越容易开裂,余志武等推荐的浆体体积含
量为0 34~0 42m3/m3之间[4]。
配合比设计方法参照Chao-lungHwang配合比设计方法
[5]
,按一定比例将砂石配合,测定集料的
空隙率,按空隙率约1 25~1 30的富裕系数指定浆体的体积含量,根据要求的强度等级按传统的水灰比公式算出水胶比,然后根据给定砂率和各种原材料的性能,可计算出各种材料的含量。
工作性指标是自密实混凝土的首要指标,在满足工作性的前提下,同时要求满足混凝土的力学性能指标和耐久性能指标。本文从影响自密实混凝土工作性的因素出发,同时考虑强度等级的要求,并尽可能地降低自密实混凝土的收缩,将石粉当作混凝土浆体的惰性填充料,均采用0 32水胶比,在不同粉煤灰和外加剂的条件下变动砂率,研究砂率对自密实混凝土性能影响的配合比列于表1中。其中44FA18#组所用外加剂为JM B粉状萘系减水剂,其余三组均为JM PCA聚羧酸系减水剂。变动掺合料掺量,或在相同掺合料的掺量下变动浆体体积含量,研究浆体体积含量对自密实混凝土性能影响的配合比列于表2中。
表1 研究砂率影响的配合比
编号40FA1844FA1844FA18#48FA1844FA2545FA25
砂率(%)[1**********]5
体积砂率(%)[1**********]6
浆体体积含量0 3650 3670 3670 3650 4000 393
碎石(kg/m3)[***********]7
砂(kg/m3)[***********]
水(kg/m3)[***********]
水泥(kg/m3)[***********]
掺合材品种及其掺量
(kg/m3)FA(18%):99FA(18%):99 5FA(18%):99 5FA(18%):99FA(25%):149FA(25%):146
外加剂(kg/m3)6 606 646 646 057 147 00
表2 研究浆体含量影响的配合比
2005年第6期BetonChineseEdition Ready-mixedConcrete
表3中。
13
3 试验结果及其讨论
3 1 砂率对自密实混凝土性能的影响
砂率对自密实混凝土性能影响的试验结果列于
表3 自密实混凝土的性能(砂率影响)
编号40FA1844FA18-144FA18-248FA1844FA2545FA2546FA30-146FA30-2
坍落度(mm)扩展度(mm)T500(s)
[***********]260270
[***********]580640
9 2/6 810 26 23 04 82 3
其他观察性能
浆体无法完全包裹石子,巴底,粘聚性偏高,坍落度测试时中央有堆积,L仪流动堵塞。粘聚性良好,但流动速度慢,L仪流动堵塞。粘聚性偏高,略有离析和巴底,L仪流动堵塞。粘聚性良好,流动速度慢,L仪流动堵塞。
流动性好,浆体含量偏高,粘聚性大,巴底,L仪流动堵塞。
流动性良好,浆体含量偏高,有离析现象,静置2min左右即有巴底现象,L仪流动堵塞。粘聚性良好,不巴底,流动速度较快,L仪流动差。工作性良好,流动速度快,L仪流动好,h2/h1为0 78mm
从表1和表3可以看出,变动砂率对自密实混凝土的坍落度影响不明显,但是对粘聚性、扩展度和
流动速度的影响较大。对于自密实混凝土,砂率太低,在同样的浆体含量下,净浆含量太多,在砂浆中除包裹砂子以外仍有余量,从而造成了巴底、离析等现象。但砂浆却无法充分地包裹石子,造成了石子与石子之间的架立,使L形流动堵塞。随着砂率的提高,坍落度变化不明显,而扩展度反而有所降低,但混凝土的粘聚性得到明显的改善,没有巴底和中央堆积现象。为了同时取得良好的流动性和抗离析性,自密实混凝土的砂率应该大于44%,但在满足工作性的前提下,为了保证混凝土的其他性能,如强度、弹性模量和收缩等,可以尽量选择较小值,以
45%~48%之间为宜。
比较44FA18和44FA18两组自密实混凝土
拌合物的性能可以发现,不同的外加剂对混凝土工作性的影响很大。研究中还发现,外加剂采用一次性加入和分批次的加入,对混凝土工作性的影响也较大。一次性加入所需外加剂,其混凝土的流动性要高于分批次的加入;而分批次加入外加剂,后加的外加剂对混凝土工作性的影响不明显,并且不容易产生离析现象。
3 2 浆体含量对自密实混凝土性能的影响
#
浆体含量对自密实混凝土性能影响的试验结果列于表4中。
表4 自密实混凝土的性能(浆体含量影响)
编号FA18LS12-1FA18LS12-246FA30-146FA30-244FA2545FA25
坍落度(mm)[***********]
扩展度(mm)[***********]
T500(s)/4 14 82 36 23 0
L形仪h2/h1堵塞0 61堵塞0 78堵塞堵塞
抗压强度(MPa)
其他观察性能
7d
流动性较好,浆体含量偏高,粘聚性偏大,流动速度慢流动性、粘聚性均良好,流动速度快粘聚性较好,不巴底,流动速度较快流动性、粘聚性均良好,流动速度快流动性好,浆体含量偏高,粘聚性大,巴底。流动性良好,浆体含量偏高,有离析和巴底现象
45 451 538 842 546 652 9
28d60 664 654 856 761 865 6
从表2和表4可以看出浆体体积含量的变化对自密实混凝土工作性的影响较大,浆体含量即使变
14 BetonChineseEdition Ready-mixedConcrete2005年第6期
化0 01m3/m3,自密实混凝土拌合物的性能变化就很大。在FA30的两组单掺粉煤灰的自密实混凝土中,随着浆体含量的增加,浆体含量由0 380m3/m3增加到0 395m3/m3,间隙通过性得到了明显的改善。当把石灰石粉当作混凝土浆体的惰性填充料,在FA18LS12的两组双掺粉煤灰和石粉的自密实混凝土中,浆体最佳含量则不同,在浆体含量等于0 393时,其坍落扩展度仅450mm,粘聚性太高,且L形仪测试时发生堵塞现象;而当浆体含量降到0 381时,坍落扩展度达到650mm,且流动速度很快,间隙通过能力良好。结合表2和表4可以看出,浆体含量不能太低,但也不能太高,应该使净浆能充分包裹砂子,而砂浆也能充分包裹并润滑石子的状态。如果掺有石灰石粉,由于石灰石粉具有增稠作用,浆体含量不宜太高,其含量以0 38m3/m3左右为宜,当单掺粉煤灰时,浆体含量宜在0 39m/m左右,总体而言,浆体含量宜在0 38~0 40m/m之间。
33
33
图1 自密实混凝土的自收缩性能
到56d收缩值的70%左右;随着粉煤灰掺量的提高和水泥用量的减少,自密实混凝土的自收缩值减小;FA18LS12-2和FA30-2两组的掺合料总掺量均为30%,其差异主要是由于水泥用量的不同,但自收缩值均低于单掺25%粉煤灰组的混凝土,FA18LS12-2组的混凝土28d,56d自身收缩值分别为3 16%10-4和3 60%10-4,与其它高性能混凝土的自收缩值相近,说明双掺石灰石粉和粉煤灰可配制出综合性能较好的自密实混凝土。4 结论
根据以上研究,可以得出以下的结论:
1)砂率会影响自密实混凝土拌合物的性能,但对坍落度影响不明显,而对粘聚性、扩展度和流动速度的影响较大,砂率以45%~48%之间为宜;
2)浆体含量是影响自密实混凝土工作性的主要因素,它的微小变动都会对自密实混凝土拌合物的性能造成较大的影响;
3)混凝土拌合物的间隙通过性和抗离析性并不一定随着浆体含量的增加而改善,而与掺合料的品种和有无其他浆体填充料有关。
4)混凝土拌合物的均匀性会明显影响混凝土的强度,自密实混凝土的工作性越好,则混凝土的均匀性越好,强度也相应提高。
5)随着粉煤灰掺量的提高,自密实混凝土的自身收缩降低,采用双掺的方式可以获得综合性能较好的自密实混凝土。
参考文献
[1] 廉慧珍,张青,张耀凯.国内外自密实高性能混凝土研究及应用现状[J].施工技术,1999年5月第28卷第5期pp.1~3。
表4的结果还可以看出,自密实混凝土的均匀性会很大地影响混凝土的抗压强度,自密实混凝土拌合物的性能越优,混凝土的均匀性越好,则混凝土的抗压强度越高。拌合物的均匀性尤其是对混凝土早期强度的影响更大,可能由于混凝土试件早龄期的破坏,主要发生在砂浆部分,混凝土的均匀性越好,砂浆分布越均匀,大缺陷存在的可能性越小,从而使试件的破坏荷载更高。对于混凝土后期强度的破坏,主要发生在界面粘结部分,对于自密实混凝土,浆体的含量足够高,且对于相同水胶比的试件,其界面粘结强度相差不大。FA18LS12 2,FA30 2两组的掺合料总掺量均为30%,且W/(C+FA)相同,但FA18LS12的强度明显高于FA30组,7d和28d强度分别高出6MPa左右,说明磨细石灰石粉参与了水化并具有一定的活性。
3 3 自密实混凝土的自身收缩性能
将编号为45FA25、FA18LS12 2、FA30 2三组混凝土成型收缩试件,试件尺寸为 70mm%400mm,密闭养护以防止水分蒸发,试件成型后5h测量初长,然后分别测试12h,1d,2d,7d,14d,28d,56d的自身收缩值,所得试验结果如图1所示。
由图1可以看出,自密实混凝土随着龄期的增长,其自收缩值增大,自收缩早期发展很快,2d的收,(下转第5页)
2005年第6期BetonChineseEdition Ready-mixedConcrete 5
宁波某商品混凝土厂泵送混凝土系列配合比设计如下表。水泥用海螺P O.42 5水泥,单价400元/吨;当地电厂∀级粉煤灰,单价110元/吨;类似于CSP 2的中档缓凝高效减水剂,单价2600元/吨;砂石从略。其设计依据和方案细节这里就略而不表了。
由表1直接算出表2。
表1 宁波某商品混凝土公司泵送混凝土配合比设计
混凝土的等级C20C25C30C35C40
水胶比0 600 530 490 430 38
水[**************]
每方混凝土原材料用量kg/m3水泥[**************]
粉煤灰8080808590
砂[**************]
石[***********]50
外加剂3 04 04 55 67 0
表2 不同调控方法的成本估算(每m3)
增5kg水的调控成本
混凝土的等级C20C25C30C35C40
水泥用量(kg)6 27 28 19 110 6
成本(元)2 492 893 223 664 24
粉煤灰用量
(kg)2 22 22 22 42 6
成本(元)0 240 240 240 270 29
总计费用(元)2 733 133 463 934 53
外加剂用量
(kg)0 310 340 370 4050 45
成本(元)0 810 880 961 051 17
0 1%外加剂的成本
成本差额(元)1 922 012 262 613 07
表2是仅仅调整2cm坍落度的调控成本差额,如果需要调整4、6、8cm坍落度,成比例增长,数值
就很可观了。
问题还不止于此,更在于:按新调控方法,实际需要增加几个坍落度就相应增加超塑化剂量并付出相应成本,多则多花钱,少则少花钱,不花冤枉钱。传统方法则是预留一定的强度储备或调控空间,而且要留足,要按大幅度调整的可能性去预留强度储备或调控空间,通常是提高一个强度等级作为预留值,投入的成本可就大了。这是买断期货式的预支成本,实际调控幅度是大是小已不相干,足额的本钱原已注入,当然通常有很大份额是冤枉钱,毕竟调整幅度大到用尽预留储备的情况不会很多。这种局
面,是传统调控方法经济性差的主因。参照表1,配合比差一个等级,水泥用量相差30kg/m,合12元钱,这是传统调控方法的大致代价。比之表2新调控方法的单价,经济性的优劣相当明显。
愿广大商品混凝土厂家都尽快改用新调控方法,用最低廉的成本生产出最佳性能的产品!
[作者简介] 丁抗生(1939 ),男,教授级高工,#商品混凝土∃名誉主编
[单位地址] 建筑材料工业技术情报研究所[通讯地址] 北京市朝阳区管庄东里甲1号(100024)[联系电话] 010-65474277
3
(上接第14页)
[2] TheSCCEuropeanProjectGroup.pp1
[3] 周履编译.高性能混凝土与自密实混凝
土在日本的发展与应用[J].国外桥梁,No.21998p67~68
[4] 余志武,潘志宏等.浅谈自密实高性能混凝土配合比的计算方法.混凝土[J],2004No.154~57
[5] Chao-LungHwang,Chih-TaTsai.Theeffectofag gfTheEuropean
GuidelinesforSelf-CompactingConcrete[S].May.2005
solidatingconcrete.1stinternationalsymposiumonDesign,performanceanduseofself-consolidatingconcrete[C],May2005.Pp337~346
[作者简介] 庞超明(1977 ),女,东南大学材料科学与工程系博士生。
[单位地址] 南京市四牌楼2号东南大学材料科学与工程系(210096)
[联系电话] 025-83793231
2005年第6期BetonChineseEdition Ready-mixedConcrete 11
影响自密实混凝土性能的因素探讨
庞超明1 秦鸿根1 何宏荣2 曹鹏飞1 陈方3
(1 东南大学材料科学与工程系,南京210096, 2 江苏省交通科学研究院有限公司,南京210017
3 句容市科达技术开发有限公司,句容212400)
[摘要] 采用单掺粉煤灰、双掺石灰石粉和粉煤灰等技术,将石灰石粉当作混凝土浆体的惰性填充料,制备了系列自密实混凝土。研究结果表明:浆体含量是影响自密实混凝土工作性的主要因素,自密实混凝土的工作性与单掺或双掺掺合料有关;砂率也明显影响自密实混凝土工作性,但它的影响不及浆体含量的影响大。自密实混凝土的工作性越好,则混凝土的均匀性越好,强度也相应提高。采用双掺的方式,可以获得综合性能良好的自密实混凝土。
[关键词] 自密实混凝土 浆体含量 砂率 工作性 强度 自收缩
自密实混凝土(Self compactingconcrete简称SCC)即拌合物具有很高的流动性而不离析、不泌水,能不经振捣或稍微振捣而自动流平并充满模型和包裹钢筋的混凝土
[1]
同时应具有良好的间隙通过性和抗离析性。间隙通过性可通过L形仪或者U形仪等方法来测试和评定,而抗离析性能可通过坍落扩展度、泌水量、分层
度等方法来测试和评定。通过大量试验发现,除原材料性能外,粗细骨料比、浆体体积、水胶比、乃至骨料的含水量、施工工艺等对混凝土的工作性、强度和耐久性都有影响。自密实混凝土对原材料的变动相当敏感,其配合比的确定是混凝土强度、耐久性、施工性和体积稳定性(硬化前的抗离析性,硬化后的弹性模量、收缩徐变)等诸性质间矛盾的统一。本文主要研究浆体含量、含砂率及掺合料对自密实混凝土性能的影响。1 原材料与试验方法
1 1 原材料性能
,即使在钢筋密集的状态,也
能在自重的作用下达到完全的自密实,并且硬化后
混凝土质量均匀,与传统的振捣混凝土一样,具有良好的工作性和耐久性。自密实混凝土自19世纪70年代后期开始在欧洲使用,但是直到80年代后期才在日本得到发展[2]。自密实混凝土极大地改进了过去依赖振捣的混凝土施工系统,取消了机械振捣、振捣工和辅助工,减少了仪器损耗及其维修费用,减少了电能消耗等费用,可产生较大的直接经济效益。同时由于自密实混凝土消除了浇筑混凝土时的振捣噪声,使用了大量的工业废渣,具有重大的社会经济和环境效应。故到90年代末,自密实混凝土在欧洲的大量工程中得到了广泛应用。日本东京大学工程学院院长HajimeOkamura教授认为:振捣易造成骨料离析,而自密实混凝土可以极大地改进过去依赖振捣的混凝土施工系统,使混凝土施工合理化,一整套包括模板、钢筋、支承及结构设计在内的新的施工系统将得以发展[3]。随着工程施工中钢筋结构的越来越复杂,社会对施工环境影响和工人劳动环境的重视等,自密实混凝土必将成为最为广泛应用的一种混凝土。
目前自密实混凝土并没有统一的指标要求,自密实混凝土除了要求保证足够的流动性以外,一般,试验所用原材料如下:江南水泥厂产金宁羊P ∀型42 5R水泥,其3d和28d抗压强度分别为25 9MPa、52 9MPa;镇江谏壁电厂产I级粉煤灰(简称FA),依据GB1596-91#用于水泥和混凝土中的粉煤灰∃所测需水量比为89 0%,28d抗压强度比为75 8;细度为446m2/kg的石灰石粉(简称LS),参照粉煤灰标准所测需水量比为94 1%,28d抗压强度比为84 5;细度模数为2 6的中砂,方孔筛5~20mm连续级配石灰岩碎石;JM PCA聚羧酸类外加剂。
1 2 试验方法
年
12 BetonChineseEdition Ready-mixedConcrete2005年第6期
的#欧洲自密实混凝土规格、产品、使用指南∃,混凝土的力学性能测试方法依据GB/T50081-2002#普通混凝土力学性能试验方法∃。2 试验配合比
为保证自密实混凝土的高施工性能,自密实混凝土要求有较大的浆骨比,即骨料用量较小。胶凝材料总量一般在450~600kg/m3;由于胶凝材料用量大,必须掺用大量矿物掺合料,掺合料不但能减少混凝土的收缩,同时也能提高新拌混凝土的塑性粘度,降低离析和泌水,其总掺量一般在胶凝材料总量的30%左右。为了保证耐久性,水胶比一般不宜大于0 4。
砂率一般指质量砂率,即砂的质量占砂石总量的质量百分比。目前也有用体积砂率的概念,即砂的体积占砂石总体积的体积百分比。一般认为,砂率越高,混凝土的流动性越好,但当砂率超过50%后,流动性变化不太明显,而粗骨料用量降低,抗压强度会受到一定影响;当砂率低于40%时,混凝土的填充性、间隙通过性不好。
浆体是指混凝土中水泥、粉煤灰和石粉等掺合料和水形成的拌合物,一般而言,混凝土中浆体体积
越大,混凝土流动性越好,但是混凝土的收缩值也越高,混凝土越容易开裂,余志武等推荐的浆体体积含
量为0 34~0 42m3/m3之间[4]。
配合比设计方法参照Chao-lungHwang配合比设计方法
[5]
,按一定比例将砂石配合,测定集料的
空隙率,按空隙率约1 25~1 30的富裕系数指定浆体的体积含量,根据要求的强度等级按传统的水灰比公式算出水胶比,然后根据给定砂率和各种原材料的性能,可计算出各种材料的含量。
工作性指标是自密实混凝土的首要指标,在满足工作性的前提下,同时要求满足混凝土的力学性能指标和耐久性能指标。本文从影响自密实混凝土工作性的因素出发,同时考虑强度等级的要求,并尽可能地降低自密实混凝土的收缩,将石粉当作混凝土浆体的惰性填充料,均采用0 32水胶比,在不同粉煤灰和外加剂的条件下变动砂率,研究砂率对自密实混凝土性能影响的配合比列于表1中。其中44FA18#组所用外加剂为JM B粉状萘系减水剂,其余三组均为JM PCA聚羧酸系减水剂。变动掺合料掺量,或在相同掺合料的掺量下变动浆体体积含量,研究浆体体积含量对自密实混凝土性能影响的配合比列于表2中。
表1 研究砂率影响的配合比
编号40FA1844FA1844FA18#48FA1844FA2545FA25
砂率(%)[1**********]5
体积砂率(%)[1**********]6
浆体体积含量0 3650 3670 3670 3650 4000 393
碎石(kg/m3)[***********]7
砂(kg/m3)[***********]
水(kg/m3)[***********]
水泥(kg/m3)[***********]
掺合材品种及其掺量
(kg/m3)FA(18%):99FA(18%):99 5FA(18%):99 5FA(18%):99FA(25%):149FA(25%):146
外加剂(kg/m3)6 606 646 646 057 147 00
表2 研究浆体含量影响的配合比
2005年第6期BetonChineseEdition Ready-mixedConcrete
表3中。
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3 试验结果及其讨论
3 1 砂率对自密实混凝土性能的影响
砂率对自密实混凝土性能影响的试验结果列于
表3 自密实混凝土的性能(砂率影响)
编号40FA1844FA18-144FA18-248FA1844FA2545FA2546FA30-146FA30-2
坍落度(mm)扩展度(mm)T500(s)
[***********]260270
[***********]580640
9 2/6 810 26 23 04 82 3
其他观察性能
浆体无法完全包裹石子,巴底,粘聚性偏高,坍落度测试时中央有堆积,L仪流动堵塞。粘聚性良好,但流动速度慢,L仪流动堵塞。粘聚性偏高,略有离析和巴底,L仪流动堵塞。粘聚性良好,流动速度慢,L仪流动堵塞。
流动性好,浆体含量偏高,粘聚性大,巴底,L仪流动堵塞。
流动性良好,浆体含量偏高,有离析现象,静置2min左右即有巴底现象,L仪流动堵塞。粘聚性良好,不巴底,流动速度较快,L仪流动差。工作性良好,流动速度快,L仪流动好,h2/h1为0 78mm
从表1和表3可以看出,变动砂率对自密实混凝土的坍落度影响不明显,但是对粘聚性、扩展度和
流动速度的影响较大。对于自密实混凝土,砂率太低,在同样的浆体含量下,净浆含量太多,在砂浆中除包裹砂子以外仍有余量,从而造成了巴底、离析等现象。但砂浆却无法充分地包裹石子,造成了石子与石子之间的架立,使L形流动堵塞。随着砂率的提高,坍落度变化不明显,而扩展度反而有所降低,但混凝土的粘聚性得到明显的改善,没有巴底和中央堆积现象。为了同时取得良好的流动性和抗离析性,自密实混凝土的砂率应该大于44%,但在满足工作性的前提下,为了保证混凝土的其他性能,如强度、弹性模量和收缩等,可以尽量选择较小值,以
45%~48%之间为宜。
比较44FA18和44FA18两组自密实混凝土
拌合物的性能可以发现,不同的外加剂对混凝土工作性的影响很大。研究中还发现,外加剂采用一次性加入和分批次的加入,对混凝土工作性的影响也较大。一次性加入所需外加剂,其混凝土的流动性要高于分批次的加入;而分批次加入外加剂,后加的外加剂对混凝土工作性的影响不明显,并且不容易产生离析现象。
3 2 浆体含量对自密实混凝土性能的影响
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浆体含量对自密实混凝土性能影响的试验结果列于表4中。
表4 自密实混凝土的性能(浆体含量影响)
编号FA18LS12-1FA18LS12-246FA30-146FA30-244FA2545FA25
坍落度(mm)[***********]
扩展度(mm)[***********]
T500(s)/4 14 82 36 23 0
L形仪h2/h1堵塞0 61堵塞0 78堵塞堵塞
抗压强度(MPa)
其他观察性能
7d
流动性较好,浆体含量偏高,粘聚性偏大,流动速度慢流动性、粘聚性均良好,流动速度快粘聚性较好,不巴底,流动速度较快流动性、粘聚性均良好,流动速度快流动性好,浆体含量偏高,粘聚性大,巴底。流动性良好,浆体含量偏高,有离析和巴底现象
45 451 538 842 546 652 9
28d60 664 654 856 761 865 6
从表2和表4可以看出浆体体积含量的变化对自密实混凝土工作性的影响较大,浆体含量即使变
14 BetonChineseEdition Ready-mixedConcrete2005年第6期
化0 01m3/m3,自密实混凝土拌合物的性能变化就很大。在FA30的两组单掺粉煤灰的自密实混凝土中,随着浆体含量的增加,浆体含量由0 380m3/m3增加到0 395m3/m3,间隙通过性得到了明显的改善。当把石灰石粉当作混凝土浆体的惰性填充料,在FA18LS12的两组双掺粉煤灰和石粉的自密实混凝土中,浆体最佳含量则不同,在浆体含量等于0 393时,其坍落扩展度仅450mm,粘聚性太高,且L形仪测试时发生堵塞现象;而当浆体含量降到0 381时,坍落扩展度达到650mm,且流动速度很快,间隙通过能力良好。结合表2和表4可以看出,浆体含量不能太低,但也不能太高,应该使净浆能充分包裹砂子,而砂浆也能充分包裹并润滑石子的状态。如果掺有石灰石粉,由于石灰石粉具有增稠作用,浆体含量不宜太高,其含量以0 38m3/m3左右为宜,当单掺粉煤灰时,浆体含量宜在0 39m/m左右,总体而言,浆体含量宜在0 38~0 40m/m之间。
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图1 自密实混凝土的自收缩性能
到56d收缩值的70%左右;随着粉煤灰掺量的提高和水泥用量的减少,自密实混凝土的自收缩值减小;FA18LS12-2和FA30-2两组的掺合料总掺量均为30%,其差异主要是由于水泥用量的不同,但自收缩值均低于单掺25%粉煤灰组的混凝土,FA18LS12-2组的混凝土28d,56d自身收缩值分别为3 16%10-4和3 60%10-4,与其它高性能混凝土的自收缩值相近,说明双掺石灰石粉和粉煤灰可配制出综合性能较好的自密实混凝土。4 结论
根据以上研究,可以得出以下的结论:
1)砂率会影响自密实混凝土拌合物的性能,但对坍落度影响不明显,而对粘聚性、扩展度和流动速度的影响较大,砂率以45%~48%之间为宜;
2)浆体含量是影响自密实混凝土工作性的主要因素,它的微小变动都会对自密实混凝土拌合物的性能造成较大的影响;
3)混凝土拌合物的间隙通过性和抗离析性并不一定随着浆体含量的增加而改善,而与掺合料的品种和有无其他浆体填充料有关。
4)混凝土拌合物的均匀性会明显影响混凝土的强度,自密实混凝土的工作性越好,则混凝土的均匀性越好,强度也相应提高。
5)随着粉煤灰掺量的提高,自密实混凝土的自身收缩降低,采用双掺的方式可以获得综合性能较好的自密实混凝土。
参考文献
[1] 廉慧珍,张青,张耀凯.国内外自密实高性能混凝土研究及应用现状[J].施工技术,1999年5月第28卷第5期pp.1~3。
表4的结果还可以看出,自密实混凝土的均匀性会很大地影响混凝土的抗压强度,自密实混凝土拌合物的性能越优,混凝土的均匀性越好,则混凝土的抗压强度越高。拌合物的均匀性尤其是对混凝土早期强度的影响更大,可能由于混凝土试件早龄期的破坏,主要发生在砂浆部分,混凝土的均匀性越好,砂浆分布越均匀,大缺陷存在的可能性越小,从而使试件的破坏荷载更高。对于混凝土后期强度的破坏,主要发生在界面粘结部分,对于自密实混凝土,浆体的含量足够高,且对于相同水胶比的试件,其界面粘结强度相差不大。FA18LS12 2,FA30 2两组的掺合料总掺量均为30%,且W/(C+FA)相同,但FA18LS12的强度明显高于FA30组,7d和28d强度分别高出6MPa左右,说明磨细石灰石粉参与了水化并具有一定的活性。
3 3 自密实混凝土的自身收缩性能
将编号为45FA25、FA18LS12 2、FA30 2三组混凝土成型收缩试件,试件尺寸为 70mm%400mm,密闭养护以防止水分蒸发,试件成型后5h测量初长,然后分别测试12h,1d,2d,7d,14d,28d,56d的自身收缩值,所得试验结果如图1所示。
由图1可以看出,自密实混凝土随着龄期的增长,其自收缩值增大,自收缩早期发展很快,2d的收,(下转第5页)
2005年第6期BetonChineseEdition Ready-mixedConcrete 5
宁波某商品混凝土厂泵送混凝土系列配合比设计如下表。水泥用海螺P O.42 5水泥,单价400元/吨;当地电厂∀级粉煤灰,单价110元/吨;类似于CSP 2的中档缓凝高效减水剂,单价2600元/吨;砂石从略。其设计依据和方案细节这里就略而不表了。
由表1直接算出表2。
表1 宁波某商品混凝土公司泵送混凝土配合比设计
混凝土的等级C20C25C30C35C40
水胶比0 600 530 490 430 38
水[**************]
每方混凝土原材料用量kg/m3水泥[**************]
粉煤灰8080808590
砂[**************]
石[***********]50
外加剂3 04 04 55 67 0
表2 不同调控方法的成本估算(每m3)
增5kg水的调控成本
混凝土的等级C20C25C30C35C40
水泥用量(kg)6 27 28 19 110 6
成本(元)2 492 893 223 664 24
粉煤灰用量
(kg)2 22 22 22 42 6
成本(元)0 240 240 240 270 29
总计费用(元)2 733 133 463 934 53
外加剂用量
(kg)0 310 340 370 4050 45
成本(元)0 810 880 961 051 17
0 1%外加剂的成本
成本差额(元)1 922 012 262 613 07
表2是仅仅调整2cm坍落度的调控成本差额,如果需要调整4、6、8cm坍落度,成比例增长,数值
就很可观了。
问题还不止于此,更在于:按新调控方法,实际需要增加几个坍落度就相应增加超塑化剂量并付出相应成本,多则多花钱,少则少花钱,不花冤枉钱。传统方法则是预留一定的强度储备或调控空间,而且要留足,要按大幅度调整的可能性去预留强度储备或调控空间,通常是提高一个强度等级作为预留值,投入的成本可就大了。这是买断期货式的预支成本,实际调控幅度是大是小已不相干,足额的本钱原已注入,当然通常有很大份额是冤枉钱,毕竟调整幅度大到用尽预留储备的情况不会很多。这种局
面,是传统调控方法经济性差的主因。参照表1,配合比差一个等级,水泥用量相差30kg/m,合12元钱,这是传统调控方法的大致代价。比之表2新调控方法的单价,经济性的优劣相当明显。
愿广大商品混凝土厂家都尽快改用新调控方法,用最低廉的成本生产出最佳性能的产品!
[作者简介] 丁抗生(1939 ),男,教授级高工,#商品混凝土∃名誉主编
[单位地址] 建筑材料工业技术情报研究所[通讯地址] 北京市朝阳区管庄东里甲1号(100024)[联系电话] 010-65474277
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(上接第14页)
[2] TheSCCEuropeanProjectGroup.pp1
[3] 周履编译.高性能混凝土与自密实混凝
土在日本的发展与应用[J].国外桥梁,No.21998p67~68
[4] 余志武,潘志宏等.浅谈自密实高性能混凝土配合比的计算方法.混凝土[J],2004No.154~57
[5] Chao-LungHwang,Chih-TaTsai.Theeffectofag gfTheEuropean
GuidelinesforSelf-CompactingConcrete[S].May.2005
solidatingconcrete.1stinternationalsymposiumonDesign,performanceanduseofself-consolidatingconcrete[C],May2005.Pp337~346
[作者简介] 庞超明(1977 ),女,东南大学材料科学与工程系博士生。
[单位地址] 南京市四牌楼2号东南大学材料科学与工程系(210096)
[联系电话] 025-83793231