Ⅱ级粉煤灰在C80 泵送大流动性混凝土中的试验研究

时间：2024-10-10

钟佳墙，李琛，尹文，何林

(1. 陕西盛泰混凝土工程有限责任公司，陕西西安710100; 2.中国水电五局有限公司，四川成都 610000;3.榆林恒耀工贸有限公司混凝土搅拌分公司，陕西榆林 719000 )

1 概要

混凝土是现代土建工程中最广泛使用的主要建筑材料。我国从70年代以来，由于高效减水剂和高性能掺合料的发展和应用，为制备高强高性能混凝土提供了更有利的条件。

高强混凝土对承受压力的构件有显著的技术经济效益，它可以有效减轻构件自重，使构件截面减小，增加建筑使用面积，大大降低工程材料的用量。由于高强混凝土内部孔结构的改善与胶凝物质相组成的优化，使混凝土的耐久性得到较大的提高。

近几年，高强混凝土的配制一般通过高效减水剂与超细掺合料“双掺”技术来降低混凝土水胶比，改善混凝土的孔结构，提高混凝土耐久性和强度。但由于近几年水泥细度向着“更细”的方向发展，超细掺合料与较细的水泥复合使用使得混凝土单方用水量增加，而导致水泥用量增加，水泥水化放热速率加快，混凝土早期强度过高，加剧混凝土早期裂缝的发生，严重影响到混凝土结构的耐久性。本专题试验，通过降低用水量，降低水胶比，充分利用陕西地区易得的Ⅱ级粉煤灰配制出了C80 级高强大流动性混凝土，旨在克服使用较细胶凝材料的弊端。

2 原材料

2.1 水泥

众喜P·O42.5 水泥，各项物理性能指标测试见表1。

2.2 粗骨料

陕西云阳产5 ～25mm 连续级配碎石，试验结果见表2。

2.3 细骨料

陕西灞河产中粗砂，试验结果见表3。

2.4 外加剂

陕西盛泰混凝土工程有限责任公司生产的高效混凝土泵送剂，固体含量38.0%，减水率26%，混凝土坍落度2h 几乎不损失。

2.5 粉煤灰

宝鸡二电厂生产的Ⅱ级粉煤灰，化学分析及性能见表4，采用GSL-101B 激光颗粒分布测量仪对该Ⅱ级粉煤灰颗粒分布测试结果见表5。

表1 众喜P·O42.5 水泥物理性能指标

表2 陕西云阳产5 ～25mm 碎石性能指标

表3 陕西灞河Ⅱ区中粗砂性能指标

表4 Ⅱ级粉煤灰化学成分及性能

表5 Ⅱ级粉煤灰颗粒分布测试结果面积平均粒径：4.48μm

表5显示该粉煤灰粒径小于10μm 的颗粒累积为57.9%，小于20μm 的颗粒累积为85.2%，王述银的研究认为，小于20μm 颗粒越多，粉煤灰需水量比越小。通过对该粉煤灰的宏观分析（粉煤灰性能分析）和微观分析（颗粒分布测试）表明，该粉煤灰中表面致密光滑的球形颗粒很多，也说明了该粉煤灰的颗粒形貌及级配良好，有利于改善新拌混凝土的工作性能及水泥颗粒的填充性，提高水泥石的密实度和强度。

2.6 水

洁净饮用自来水。

3 配合比设计

进行高强混凝土配合比设计采用低水胶比是关键，在配合比设计时充分利用该粉煤灰需水量比较小的特点与高减水率的高性能混凝土泵送剂综合使用的结果来降低用水量，提高水泥基材的密实度，改善并强化水泥石以及水泥石与骨料的过渡区。掺加足够量矿物细掺料（如粉煤灰等）来改善颗粒级配，不仅对增加密实度及提高耐久性有显著作用，而且能提高混凝土的流动性、可泵性和黏聚性[1]。通过采取上述措施，获得了预期的混凝土各项性能指标，混凝土配合比见表6。

表6 C80 高性能大流动性混凝土配合比 kg/m3

4 混凝土拌合物性能及力学性能试验

表7 混凝土拌合物性能及力学性能试验结果

《高强混凝土结构技术规程》（CECS104：99）认为，用倒置坍落度筒测定筒内拌合物自由下落排空时间在5 ～25s 范围内扩展度大于500（mm），则认为工作性能（可泵性）良好。表6中所测试的混凝土坍落度、扩展度两小时基本不损失，拌合物倒置排空时间完全满足《高强混凝土结构技术规程》（CECS104：99）的要求，同时也说明利用此种方法配制的高强混凝土保塑性能良好，拌合物具有良好的工作性能，便于泵送，力学性能满足设计要求。混凝土拌合物性能及力学性能试验结果见（表7）。