一种高折压比混凝土的制备方法

薛永武，陈太杭，臧军

（江苏名和集团有限公司，镇江 212028）

1 前言

普通混凝土材料作为一种脆性材料存在脆性大而韧性不足的缺点，从而大大限制了其应用范围。目前，我国的高等级道路、桥梁交通流量大，对混凝土的质量要求较高，其不仅要求混凝土具有较高的抗压强度及耐久性能，还要求混凝土必须具备较高的抗折强度。同时，国家规范也将混凝土的抗折强度作为控制高等级水泥混凝土路面的质量关键，28d 需达到 5.0MPa 以上，对于重载公路、机场路面、大跨度桥梁等具有特殊使用目的的混凝土路面，则要求 28d 抗折强度大于5.5MPa。普通混凝土的折压比一般在 1/10～1/20 之间，而目前的混凝土路面使用情况表明，普通路面混凝土材料很难满足重载交通的需要，因此，在一些对抗折强度要求较高的工程中，为了达到设计要求，不得不加大水泥用量，从而导致工程成本的增加及混凝土材料耐久性能的下降[1-3]。

高折压比混凝土材料是一种新型路面材料，属于高强高性能混凝土，具有高抗折强度、高耐久性及优良的工作性能，可广泛应用于道路、桥梁、重载路面等对抗折强度要求较高的工程。目前，对于高折压比混凝土材料的制备技术还存在诸多缺陷，大多数高折压比混凝土存在耐久性差、成本高、施工性能差的问题。对于已公开的专利技术，提高混凝土抗折强度的方法主要由以下两种：（1）通过掺加聚合物胶粉、乳液等胶黏剂提高混凝土抗折强度，此种方法虽然可以显著提高混凝土抗折强度，但大多数聚合物胶黏剂价格昂贵，从而大大提高工程成本。另外，部分聚合物胶黏剂具有引气效果，掺入后会导致混凝土材料抗压强度降低，耐久性能变差。（2）通过掺加具有颗粒分散效果的抗折剂提高混凝土抗折强度，但是结果显示此种方法对抗折强度的改善效果有限[4-5]。

2 试验原材料及试验方法

2.1 试验原材料

（1）水泥

水泥选用安徽宣城海螺 P·O42.5 水泥。

（2）矿物掺合料

试验采用的活性矿物掺合料为江苏谏壁电厂Ⅱ级粉煤灰。

（4）细骨料

细骨料为水淬高炉矿渣或天然河砂，细度模数为2.6～2.8。

（5）粗骨料

粗骨料选用盱眙产 5～25mm 连续级配多孔玄武岩或5～25mm 连续级配石灰石。

（6）外加剂

减水剂采用脂肪族高效泵送剂，减水率 15%。

2.2 试验方法

混凝土力学性能测试实验按照 GB/T50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》 进行，混凝土变形按 DL/T5150—2001《 水工混凝土试验规程》之 4. 9 进行测试，实验配比标准参照 C50 商品混凝土配比标准。分别用水淬高炉矿渣和多孔玄武岩部分或全部取代天然河砂及石灰岩后与普通混凝土进行折压比的比较，并对混凝土的收缩性能进行对比。C50 商品混凝土配合比见表 1。

表1 C50 商品混凝土配合比 kg/m3

3 实验结果与讨论

3.1 水淬高炉矿渣取代天然河砂对混凝土折压比的影响

表2 水淬高炉矿渣取代天然河砂对混凝土折压比的影响

随着水淬高炉矿渣取代天然河砂的比例不断提高，混凝土的抗折强度明显改善，折压比也明显提高。与天然河砂相比，水淬高炉矿渣具有较大的表面粗糙度和孔隙率，因此，混凝土的过渡区得以改善，混凝土的抗折强度和折压比得以明显提高。混凝土的抗压强度也有些许改善。

3.2 多孔玄武岩取代石灰岩对混凝土折压比的影响

试验结果见表 3、4。

表3 多孔玄武岩取代石灰岩对混凝土折压比的影响

表4 水淬高炉矿渣和多孔玄武岩全取代后混凝土的强度和折压比

随着多孔玄武岩取代石灰岩的比例不断提高，混凝土的抗折强度和折压比明显提高。与石灰岩相比，多孔玄武岩的孔隙率较大，有利于混凝土折压比的提高。当混凝土的全部骨料都被水淬高炉矿渣和多孔玄武岩取代后，混凝土的折压比可以提高到 0.115。究其原因，除了以上提到的表面粗糙度和孔隙率的差异对过渡区的改善外，水淬高炉矿渣和多孔玄武岩还可以吸收新拌混凝土中的部分拌合水，降低了混凝土早期的实际水灰比；且有助于降低或避免骨料周围易出现的边壁效应和微区泌水现象。随着水泥的水化，当骨料内部的相对湿度大于基体的相对湿度时，骨料中的水分逐渐释放出来供水泥继续水化，起到了类似轻骨料对水泥浆体“内养护”的功效。显著改善了混凝土的界面结构，提高了基体的致密性。

3.3 骨料取代后混凝土干缩性能的变化

骨料取代后混凝土干缩性能的变化，见表 5。由表 5 分析可得：当骨料被水淬高炉矿渣和多孔玄武岩取代后，混凝土的干缩率显著改善，这主要是由于水淬高炉矿渣和多孔玄武岩吸收新拌混凝土中的部分拌合水所导致，这些被吸入骨料的水可以对混凝土产生持续的“内养护”作用，从而降低混凝土的干缩率。

表5 骨料取代后混凝土干缩性能的变化

4 结论

（1）与天然河砂相比，水淬高炉矿渣具有较大的表面粗糙度和孔隙率。随着水淬高炉矿渣取代天然河砂的比例不断提高，混凝土的抗折强度明显改善，折压比也明显提高。

（2）与石灰岩相比，多孔玄武岩的孔隙率较大，有利于混凝土折压比的提高。本试验中当混凝土的全部骨料都被水淬高炉矿渣和多孔玄武岩取代后，混凝土的折压比可以提高到 0.115。

（3）水淬高炉矿渣和多孔玄武岩可吸收新拌混凝土中的部分拌合水，这些被吸入骨料的水可以对混凝土产生持续的“内养护”作用，当骨料被水淬高炉矿渣和多孔玄武岩取代后，混凝土的干缩率显著改善

[1]杨斌，欧孝夺. 高等级公路水泥混凝土路面断裂破坏原因分析[J]. 广西大学学报，2001, (1) : 59-62．

[2]Poblete M，et al. Moisture effects on the behavior of PCC pavements [A]．Proceedings,2nd International workshop on the theoretical design of concrete pavements[C]．Siguenza，spain,1990, 429-434．

[3]李晔，姚祖康，刘春纯，等．水泥混凝土机场道面纵缝碎裂损坏分析[J]. 华东公路，2003, (2):3-6．

[4]谈至明， 姚祖康．水泥混凝土路面的荷载应力分析[J]．公路, 2002, (8):15-18．

[5]沈荣熹，崔琪，李清海．新型纤维增强水泥基复合材料[M].北京: 中国建材工业出版社，2004, 1-7．