80_90MPa粉煤灰高性能混凝土研制及其性能研究

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80_90MPa粉煤灰高性能混凝土研制及其性能研究

80～90MPa粉煤灰高性能混凝土

研制及其性能研究

张璐明　张美玲　吴英俊　吴　彬

[摘要]　采用20%优质粉煤灰等量取代水泥,配制80～90MPa高性能混凝土(HPC),流动性大,坍

落度损失小。对该混凝土进行的长期性能研究表明:混凝土早期强度高,后期强度增长好,混凝土收缩低,徐变小,特别是耐久性能优良。

[关键词]　混凝土　高性能混凝土　粉煤灰　坍落度　流动性　耐久性　配制技术

1　前言

究和改进,主要思路是使粉煤灰混凝土与基准混凝土等稠度和28d等强度而采取的措施。

21211　水灰比和用水量的估算

在实际工程应用中,用传统方法配制的高强混凝土,已经发现有不足之处,强度几乎不增长,甚至倒缩的现象也时有发生,这就要在混凝土配制技术上改变传统的观念。

虽然配制高强混凝土中,采用活性掺合料,首推硅灰最有效,但粉煤灰作为一种丰富的资源,应该充分挖掘它的潜力。对粉煤灰的利用虽然比硅灰和矿渣复杂得多,但各国对粉煤灰的开发研究积累了丰富的经验。利用粉煤灰配制高强混凝土,用水平约为50～70MPa。

2　混凝土的研制试验

我们首先探索混凝土的基本配合比:采用水灰比

(或水胶比)为0128;用水量:不掺粉煤灰的为

175kg??m,掺粉煤灰的为155kg??m测定其混凝土的

坍落度和强度的变化。2、3。

表2

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23456

625498470442549517

m3(kg??m3)用水量

0558211197129

175155155155155155

坍落度

外加剂(cm)

6125515351535153814814

221520112212221821152216

砂

525553553553525525

石

122512891289128912251225

,达到80～9018cm以上,以利于泵送。M211(1)水泥:宁国525号普通硅酸盐水泥

(2)粉煤灰:元宝山电厂粉煤灰,质量指标见表1。

　　注:1～6号外加剂为高效减水剂FDN2??。1～4号掺量为

(C+F)重量的1%;5、6号掺量为(C+F)的113%。

表1　粉煤灰的质量指标

质　量　指　标

45Λ方孔筛余

细度(%)

80方孔筛余

烧失量　　　　(%)需水量比　　　(%)三氧化硫含量　(%)

??级灰指标粉煤灰实测结果≤12210～810≤5015～215≤5015～112≤958610～8810≤3015～110

从表2可以看出:1号未掺粉煤灰的基准混凝土,仅掺高效减水剂,用水量175kg??m3,坍落度能达到

2215cm。2、3、4号混凝土在掺加高效减水剂的同时,又

分别掺加了10%、15%及20%的粉煤灰等量取代了水泥,此时,混凝土的用水量减为155kg??m3,混凝土的坍落度分别达到2011、2212、2218cm。坍落度均在20cm以上,可见,粉煤灰可以有效地改善混凝土的施工性能。

从表3可以看出:1号未掺粉煤灰的基准混凝土,

28d龄期的强度仅为7716MPa,达不到强度要求。2、3、4号混凝土由于掺入了不同量的粉煤灰,水泥用量由基

　　(3)细集料:丰台产粗砂,细度模数311,含泥量

015%。

(4)粗集料:京郊产碎石5～20mm,压碎指标值510%和818%。

(5)外加剂:汶河产FDN—??型高效减水剂(简称1号);铁科院HZ—??缓凝高效减水剂(简称2号)。

(6)拌合水:饮用自来水。212　配合比试验

准混凝土的625kg??470、442kg??m3降为498、m3不等,可是28d强度却提高为9513、9813、9116MPa,均在

90MPa以上。我们可以注意到,掺粉煤灰的三组强度,

对于粉煤灰混凝土的设计方法,曾进行过不少研

虽然3、4号混凝土的3d强度比基准混凝土稍有降低,

?4?

施工技术1998.No.5

表3　不同掺量粉煤灰对强度的影响

编号

(C+F)

123456

(1+0)(019+011)

损失现象比较突出。

高强混凝土由于采用低的水灰比和低的用水量,所以坍落度经时损失较一般混凝土较快,本文研究的80～

90MPa高强混凝土,水灰比很

混凝土配合比

C+F

F掺量(%)A掺量(%)各龄期强度(MPa)

(kg)625498470442549517

(F??C+F)

01015201520

(C+F)1111113113

3d681871106612651670156816

7d72117712791576188211

28d77169513981391169715

01850199

119621342134213411391189

012801280128012801240124

(0185+0115)0199

(0180+0120)0199(0185+0115)0181(0180+0120)0181

低,仅为0124,为了满足混凝土停留运输等需要,我们改性研制的HZ—1型缓凝高效减水剂可以将混凝土的坍落度

781610112

　注:C——水泥;F——粉煤灰;S——砂;G——石;W——水;A——减水剂

但绝对强度仍然很高,到了7d,3组强度均已超过基准混凝土的强度,分别提高了7%、11%及1016%,到28d强度提高更多,分别为22%、27%及18%,这说明粉煤灰的填充,致密作用及活性反应均在混凝土中起了益化作用,其中强度效应比较突出的为掺15%的粉煤灰混凝土。

21212　水灰比降低对混凝土强度和坍落度的影响

保持在115～210h内损失很小,我们对HZ—1缓凝高效减水剂与萘系高效减水剂的经时损失作了比较试验,结果见表4。从表4的数据表明:改性的HZ—1型缓凝高效减水剂能有效地减小坍落度损失。2h混凝土的坍落度损失,掺加萘系高效减水剂的损失了73%,而掺

HZ—1的混凝土仅损失了22%,能满足混凝土施工浇

筑的需要。

表4??

—1ZH—1

()

010201514121015

15201014101113

17101913131510

9010101710111511

1205121516915812

为了查明混凝土的强度规则在低水灰比混凝土中的适用性,将混凝土的水灰比降为0124和0122,发现当W??C为0122时,流动性大为下降,因此,试验采用

W??C=0124,

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用水量保持155kg??m,在这种条件下,水

泥用量已高达646kg??m3,的性能产生不利的影响,采用粉煤灰等量取代,别降为54935173,、3。

从表2及表3可以看出,

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在水灰比为0124的条件下,掺15%和20%的粉煤灰,坍落度能达到2115cm和

2216cm的大流动性,完全可以满足混凝土泵送的需要。

312　混凝土的凝结时间长

混凝土具备正常的凝结时间是很重要的,但对于高强混凝土,往往容易过快地凝结,我们用宁国525号普通硅酸盐水泥拌制的混凝土,其过筛的砂浆,灰砂比为1∶1102,水灰比为0124,水泥等量取代20%的粉煤灰混凝土的凝结时间测定结果见图。

从表3可以看出:当水灰比为0124时,两种混凝土均有较好的早期强度,到28d时的强度,5号为

9715MPa,6号已达10112MPa。

从上述两组试验可以看出:水灰比从0128降为

0124,强度提高的幅度比较有限,但从6号混凝土的28d强度优于5号混凝土来看,可以认为:混凝土中使

用优质粉煤灰,在水灰比较小的混凝土中,粉煤灰在后期能发挥更高的强度效应。

3　混凝土拌合物特征311　混凝土的坍落度损失小

混凝土贯入阻力测定曲线图

从图可以看出混凝土的凝结时间较长,混凝土的初凝时间可达12h,终凝时间约15h(试验室温度约

17℃),因而有足够的施工时间。

4　硬化混凝土特性

411　早期强度高,后期强度增长好

混凝土的坍落度大小关系到混凝土的运输、浇灌、密实等作业。泵送混凝土,要求具有较大的流动性和粘聚性。但是新拌混凝土随着时间的延长,坍落度会由大变小,以致不能满足混凝土浇筑的需要,这即是混凝土的坍落度损失,对于掺加高效减水剂的混凝土,坍落度

普通强度粉煤灰混凝土的早期强度较低,后期强度能够提高,而80～90MPa高强粉煤灰混凝土的早期

强度1d已能达28d强度的43%,我们对混凝土各龄期强度测定结果见表5。

表5的结果表明:两组相同配合比的混凝土

表5　80～90MPa高性能混凝土的长期强度

材料用量(kg)水灰比

500500

125125

01240124

坍落度

22102010

1431636713抗　压　强　度(MPa)

781281006010319

901101218011118

强度,由于成型时气温　　注:表中抗压强度一栏分子为抗压强度,分母为抗压强度百分比;外加剂为HZ—1。

表6　高强混凝土的收缩性能的差别,28d强度略有差别,分别为8417MPa和

9118MPa,到90d龄期

水泥

品种普硅525号普硅525号

胶凝材料用混凝土坍落度量(C+F)强度等级(cm)

541+95500+125

C80C100

1913810

各　龄　期　的　收　缩　率(×10-6)

1d1816613

3d37152119

28d

60d

90d225

180d25613

87152181828112312153731862151681820613

时,两组很接近,已分别达到

10215MPa

和

水泥

品种普硅525号10112MPa,90d比28d

表7　高强混凝土的徐变性能

混凝土混凝土棱柱体

抗压强度抗压强度

(MPa)8417(MPa)6918提高了10%～20%。

412　混凝土的收缩、徐

加荷

应力

(MPa)20初始应变值

(10-6)403徐变度(×10-6)

33414徐变度

(×10MPa

1617-6

-1)

徐变系数

0183变小

对该混凝土进行收

缩和徐变试验结果见表6、7。

从表6的收缩试验可以看出:C80混凝土的收缩是随着龄期增长的,但28d已出现58%的收缩(与180d相比),说明超高强混凝土有较大的早期收缩,稳定值不超过4×10,低的特点。

表70183,比C601120)降低了约30%,,可在预应力混

-4

512HZ—1,可使混凝

,128d。

,徐变小,可在预应力

。

514　粉煤灰高强混凝土耐久性优良,抗渗性能可达S108,是理想的高性能混凝土材料。张璐明,铁道部科学研究院,研究员,北京　100081收稿日期:1998-02-09

凝土结构中应用。

413　耐久性能好

在高性能混凝土的研究中,混凝土的抗渗性尤其重要,因为它是混凝土耐久性的一个重要方面。

我们对90MPa混凝土进行的抗渗性能测试,其配合比为1∶1102∶1182(W??C=0124)。

混凝土抗渗性试验采用一次加压法,计算出的渗透系数为11970×10-13m??s,根据混凝土渗透系数和抗渗标号的关系,得出相当于S108的混凝土,很难用一般仪器测得的抗渗性优良主要原因:一是由于很低的水灰比(0124),使毛细孔得到尽早的自行封闭;二是由于粉煤灰作为胶结料中的微细颗粒,能有效地“细化”孔隙和填塞毛细孔通道,使不透水的小孔增多,从而极好地改善了混凝土的抗渗性。

5　结论

511　采用优质粉煤灰(??级以上)配制高性能混凝土,

书　讯

(1)(1993～1994年度),每册《土木建筑国家级工法汇编》

定价28元(每册另加邮资3元);《一九九二年度土木建筑国家

(第二辑),每册定价17150元(每册另加邮资2级工法汇编》

元);

(2)(1996年增刊)随书赠送《中国施工技术精粹》《施工技

术(1971.9～1995.12)目录索引》一本,每册定价:15100元《外加2150元邮费》;

(3)1997年《施工技术》精装合订本,定价70元(含邮费)。(4)《项目法施工指导》每套定价:80100元(外加邮费15%)。

(5)《建筑工程概预算编制与招标投标实用手册》每册定价248100元(含邮费)。

可使水泥用量在小于500～550kg??m3条件下配制强度为80～90MPa、坍落度达20cm以上的高性能混凝土。

欲购者请与本刊编辑部联系,联系地址:北京车公庄大街

19号(100044),联系人:周法献,电话:(010)68317744—339。

?6?

施工技术1998.No.

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　　CONSTRUCTIONTECHNOLOGY(Monthly,Startedin1971)

Vol.27,No.5,May1998

MAINCONTENTS

CompoundingandCompabilityofConcreteComponents………………………………………………………………QinWeizu(1)Thekeytothepreparationofhigh2strengthandhigh2performanceconcreteisthechoiceofsuitablecement,chemicalad2mixturesandmineraladditives.Thecompabilityofthesecomponentsisthemajorbasisfortheirselectionandcompounding.

～90MPaFly-ashHigh-performanceConcrete…………………ZhangLumingetal.(4)DevelopmentandPropertyStudyof80

～90MPahigh2Theauthorsreplaced20%cementbyequivalenthigh2qualityflyashinthepreparationof80performance

concretewithlargerfluidityandsmallerslumploss.Thelong2termpropertyresearchonthisconcreteshowsthat,possessinghighearlystrength,satisfactoryfurtherdevelopmentofstrength,smallershrinkage,smallercreepand,inparticular,gooddurability,itisanewsortofconcretesuitableforuseinengineeringprojects.

.(7)DevelopmentofHigh-performanceConcretewithStrengthHigherthan100MPa…………………………FengNaiqianetal

.(9)ResearchandApplicationofGroundBlastFurnaceSlagHighPerformanceConcrete………………………LuLaijunetal

Thisarticledescribesthetechnologyforandthepropertytestsofgroundslaghigh2performanceconcrete(includingself2compactingconcrete),expoundsthewaytominimizethecementdosage,hydrationheat,shrinkageandcrackingandmaximizethedurabilityofconcrete,anddescribesitsusageinthefollowingrespects:theparkingbuildingoftheInternationalAirport,themassconcreteofTongchanTallBuildinginBeijingandtheself2densifyingconcreteoftheonalbuildingontheshatanhoujieStreetinBeijing.

.(12)SeveralPointsNeedingAttentioninPreparationandApplicationofHighAnTongfuetal

.(15)TechnologyforConstructionofHigh-strengthConcreteWallZhangCongsietal

Thisarticledescribesthetechnologyforon,and7128m2highconcreteinteriorwallwithC60concreteinthelightoftherotermtheCapitalInternationalAirport.

.(17)PreparationofHigh--ineRenShimanetal

.(19)New-underWater………………………………………ShaLinhaoetal

ApplicationofofMineFluidizingAgenttoConcreteConstructionProjects……………WangBaogenetal.(21)Thisarticlethespecialfeaturesofanewtypeofmelaminefluidizingagentappliedinconcreteconstruction,Thepreparationofconcretewithlargefluidity,ready2mixedconcreteandcast2in2situconcreteprovedthattheconcretewiththeabove2mentionedfluidizingagenthasthefollowingspecialfeatures:smallslumploss,goodfluidityandplasticity,smallwaterdemand,higherstrength,economyofcementandshorterconstructionperioed.

.(25)TechniqueforControllingThermalCrackinginMassiveConcreteStructuresofTallBuildings…………ZhaoShihuaietal

Thispaperdescribesthemeasurestopredicttemperaturechange,tomonitortemperaturecrackingonsiteandtocontrolthermalcracking.

ApplicationofConcretePumpingTechnologytoConstructionofFanyuBridge……………………………………ZhongZuoli(27)ConstructionofWaterproofWhole-SlagConcrete………………………………………………………………………ZengWen(29)ApproachtoStandardsofConstructionTechnologyofMassConcrete…………………………………………YuanYongsong(30)TechnologyforPavingCementConcreteRoadSurfaceCoursewithSlipforms

…………………………………………………………MechanizedConstructionCompanyofThe1thDivisionofCSCEC(32)

.(36)ConstructionofShanghaiMuseum………………………………………………………………………………QiuXihongetal

Edited　by　The　Editorial　Department　of

《Construction　Technology》

19CheGongZhuangStreet.

Beijing100044,China.Distributed　by　China　International　BookTradingCorporation(GUOJISHUDIAN)P.O.Box399.Beijing,Ch

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