1.1試驗原材料
包括:銅仁海螺盤江水泥有限責(zé)任公司生產(chǎn)的P.042.5水泥。采用貴州大龍振龍礦業(yè)有限公司生產(chǎn)的F類Ⅱ級粉煤灰。貴州鑫浩高分子材料科技有限公司生產(chǎn)的S95礦渣粉。粗集料選用貴州銅仁鴻運來有限責(zé)任公司生產(chǎn)的5~20mm、5~31.5mm的級配碎石;細集料選用貴州銅仁鴻運來有限責(zé)任公司生產(chǎn)的0~4.75mm機制砂。采用貴陽綠洲苑建材有限公司生產(chǎn)的LZ-2聚羧酸高性能減水劑。
1.2 試驗方法
通過檢測不同的強度等級、不同應(yīng)用部位的混凝土配合比中,摻入不同比例的高爐礦渣粉,檢測混凝土的物理力學(xué)性能:3d、7d、28d混凝土抗壓強度、坍落度、擴展度、黏聚性、棍度等。
1.3 試驗配合比設(shè)計及優(yōu)化方案
考慮到混凝土的成本及質(zhì)量穩(wěn)定的要求,本次研究的方向主要為:高速公路建設(shè)中經(jīng)常用的C30、C35、C40、C50強度等級的混凝土,基本上覆蓋了橋涵、隧道工程中的混凝土主要結(jié)構(gòu)部位。
第一步:通過室內(nèi)試驗確定比較合理的高爐礦渣粉的摻入比例對混凝土力學(xué)性能、工作性能的影響,確定各強度等級的理論配合比(單摻入高爐礦渣粉)。高爐礦渣粉的摻入比例為15%、25%、35%、45%、55%。
第二步:通過室內(nèi)試驗確定比較合理的粉煤灰的摻入比例對混凝土力學(xué)性能、工作性能的影響,確定各強度等級的理論配合比(單摻入粉煤灰)。考慮到粉煤灰對混凝土強度的降低幅度較大,特將粉煤灰的摻入比例確定為15%、20%、25%、30%。
第三步:根據(jù)第一、二步的結(jié)果,估算合理的高爐礦渣粉、粉煤灰的合理摻配比例并通過試驗驗證,得到各強度等級的理論配合比?紤]到粉煤灰對混凝土強度的降低幅度較大,特將粉煤灰的摻入比例確定為15%、20%、25%、30%;高爐礦渣粉的摻入比例為15%、20%、25%、30%。
2 試驗結(jié)果討論和分析
以C40混凝土為例,相關(guān)數(shù)據(jù)見表1。
通過數(shù)據(jù)分析可以看出,隨著高爐礦渣粉在混凝土中摻入比例的增加,混凝土的抗壓強度3d強度降低明顯,7d強度也在下降,28d、56d強度基本上沒有明顯的變化。混凝土的黏聚性、和易性隨著摻入量的增加有一定的提高;但是35%以上時,混凝土開始變得過于黏稠,不利于混凝土的振搗。經(jīng)大量數(shù)據(jù)分析得出如下結(jié)論:在標號C30~C35中,高爐礦渣粉的合理摻入比例15%~40%;標號C40的混凝土中,高爐礦渣粉的合理摻入比例15%~35%,特別是預(yù)應(yīng)力混凝土C50部分,建議摻入比例15%~30%。C35普通混凝土為例,相關(guān)數(shù)據(jù)見表2。
隨著粉煤灰在混凝土中摻入比例的增加,混凝土的抗壓強度3d、7d強度降低更加,28d強度的降低比較明顯,56d強度基本上沒有明顯的變化;混凝土的黏聚性、和易性隨著摻入量的增加有一定的提高,但是45%以上時,混凝土的黏聚性稍微降低。經(jīng)大量數(shù)據(jù)分析得出如下結(jié)論:在標號C30~C35中,粉煤灰的合理摻入比例15%~30%;標號C40的混凝土中,粉煤灰的合理摻入比例15%~25%,特別是預(yù)應(yīng)力混凝土C50部分,建議摻入比例15%~20%。
以C50普通混凝土為例,相關(guān)數(shù)據(jù)見表3。
隨著粉煤灰、高爐礦渣粉在混凝土中摻入比例的增加,混凝土的抗壓強度3d、7d強度降低更加,28d強度的降低不是特別明顯,56d強度基本上沒有明顯的變化。經(jīng)大量數(shù)據(jù)分析得出如下結(jié)論:在C30~C35混凝土中,粉煤灰、高爐礦渣粉的合理摻入比例15%~30%;C40、C50混凝土中,粉煤灰、高爐礦渣粉的合理摻入比例15%~25%,特別是C50預(yù)應(yīng)力混凝土部分,考慮到施工工期的要求,7天左右要進行張拉壓漿,建議摻入比例15%~20%。因為試驗條件有限,如果預(yù)應(yīng)力混凝土采用高標號水泥,或者添加其他對強度提高比較快的活性摻合料(如硅粉),粉煤灰、高爐礦渣粉的合理摻入比例可提高20%~25%。
3 試驗數(shù)據(jù)的驗證
在拌和站的試拌,逐個確認摻入比例的現(xiàn)場適用情況,優(yōu)化高爐礦渣粉、粉煤灰的摻入比例范圍,確定各強度等級的拌和理論配合比。數(shù)據(jù)的驗證情況基本上符合室內(nèi)數(shù)據(jù)。
高爐礦渣粉的單獨摻入驗證情況:在標號C30~C35中,高爐礦渣粉的合理摻入比例15%~40%;標號C40的混凝土中,高爐礦渣粉的合理摻入比例15%~25%,特別是預(yù)應(yīng)力混凝土C50部分,建議摻入比例15%~20%。
粉煤灰的單獨摻入驗證情況:在C30~C35混凝土中,粉煤灰的合理摻入比例15%~35%;C40、C50的混凝土中,粉煤灰的合理摻入比例15%~25%,特別是預(yù)應(yīng)力混凝土C50部分,建議摻入比例15%~20%。
高爐礦渣粉、粉煤灰的雙摻入驗證情況:綜合考慮混凝土的適用性,及現(xiàn)場澆筑物的所需混凝土狀態(tài),在C30~C35混凝土中,高爐礦渣粉、粉煤灰的合理摻入比例為15%~30%;C40、C50的混凝土中,高爐礦渣粉、粉煤灰的合理摻入比例15%~25%,特別是預(yù)應(yīng)力C50混凝土,建議高爐礦渣粉、粉煤灰摻入比例15%~20%。如果采用高強度等級的水泥作為膠凝材料,或者采用硅粉作為礦物摻合料,可以進一步提高高爐礦渣粉、粉煤灰的摻入量。
4結(jié)論
綜合考慮混凝土的適用性,及現(xiàn)場澆筑物的所需混凝土狀態(tài),在C30~C35混凝土中,高爐礦渣粉、粉煤灰的合理摻入比例為15%~30%;C40、C50的混凝土中,高爐礦渣粉、粉煤灰的合理摻入比例15%~25%,特別是預(yù)應(yīng)力C50混凝土,建議高爐礦渣粉、粉煤灰摻入比例15%~20%。如果采用高強度等級的水泥作為膠凝材料,或者采用硅粉作為礦物摻合料,可以進一步提高高爐礦渣粉、粉煤灰的摻入量。
在試驗過程中,因為試驗條件的限制,試驗的內(nèi)容只限于混凝土的強度、和易性,及實體澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)物外觀等、回彈強度等參數(shù)。在高爐礦渣粉、粉煤灰水泥混凝土的使用時,還需要進行進一步的試驗確定摻入比例;特別是大體積混凝土使用高爐礦渣粉時,配合比設(shè)計時,需要進行混凝土水化熱的測定,保證混凝土水化熱滿足設(shè)計要求。
同時,原材料方面也存在一定的使用隱患,比如在貴州省地區(qū),高爐礦渣粉、粉煤灰的質(zhì)量存在不穩(wěn)定的情況,也會影響雙摻水泥混凝土的推廣和使用。在原材料進場前,要對原材料廠家進行摸底排查,保證廠家具有一定的生產(chǎn)能力、質(zhì)量控制能力;原材料進場時,需要加強檢測,保證每車必檢,保證進場材料質(zhì)量滿足規(guī)范