C100高強(qiáng)混凝土設(shè)計(jì)制備試驗(yàn)

C100高強(qiáng)混凝土設(shè)計(jì)制備試驗(yàn)1技術(shù)指標(biāo)和技術(shù)路線1.1技術(shù)指標(biāo)根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高強(qiáng)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T281）對(duì)泵送高強(qiáng)混凝土的要求，C100混凝土坍落度≥220mm，擴(kuò)展度≥500mm，倒置坍落度筒排空時(shí)間＞5s且＜20s，坍落度經(jīng)時(shí)損失≤10mm/h，28d抗壓強(qiáng)度≥115MPa，其混凝土拌合物不應(yīng)離析和泌水，凝結(jié)時(shí)間應(yīng)滿足施工要求。1.2技術(shù)路線C100混凝土配合比參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ55）進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，通過(guò)研究水膠比、膠材用量對(duì)工作性能和力學(xué)性能的影響，對(duì)配合比進(jìn)行優(yōu)化，制備出技術(shù)經(jīng)濟(jì)性良好的C100混凝土。原材料在重慶區(qū)域就地取材，在市場(chǎng)上容易購(gòu)買且供應(yīng)、質(zhì)量穩(wěn)定。采用高強(qiáng)石子和高活性的礦物摻合料，在保證C100混凝土強(qiáng)度的前提下盡量少用水泥，降低水化熱。采用具有降粘功能的礦物摻合料和高性能減水劑的雙摻技術(shù)，降低C100混凝土的粘度，改善其泵送性能。2原材料及試驗(yàn)方法2.1原材料（1）水泥：采用海螺P.Ⅱ52.5R硅酸鹽水泥，28d膠砂抗壓強(qiáng)度60.0MPa。（2）硅灰：SiO2含量90%，28d活性指數(shù)122%，需水量比118%。（3）S95級(jí)礦粉：7d活性指數(shù)78%，28d天活性指數(shù)97%，流動(dòng)度比100%。（4）Ⅰ級(jí)粉煤灰：28d活性指數(shù)84.4%，燒失量3.1%，細(xì)度6.0%，需水量比95%。（5）微珠：28d活性指數(shù)103.5%，燒失量1.0%，需水量比95.0%。（6）粗集料：采用玄武巖碎石，母巖強(qiáng)度180MPa，壓碎指標(biāo)3.1%。（7）細(xì)集料：采用山機(jī)砂，細(xì)度模數(shù)2.6～3.0，壓碎指標(biāo)8.5%，MB值0.8。（8）外加劑：采用高性能減水劑，減水率30%。（9）拌和用水：自來(lái)水。2.2試驗(yàn)方法C100混凝土同配比砂漿試驗(yàn)參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》（GB/T17671）。C100混凝土拌合物性能試驗(yàn)參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50080），力學(xué)性能試驗(yàn)參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50081）。3結(jié)果與分析3.1確定膠凝材料體系通過(guò)C100混凝土同配比砂漿試驗(yàn)確定膠凝材料體系，砂漿配合比如表1所示，強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果如圖1所示。對(duì)比組1的28d強(qiáng)度最高，達(dá)到144.7MPa，比基準(zhǔn)組高6.9MPa，滿足C100混凝土配制的砂漿強(qiáng)度要求。對(duì)比組2使用Ⅰ級(jí)粉煤灰替代微珠和部分礦粉，砂漿28d強(qiáng)度下降3.7MPa，相比Ⅰ級(jí)粉煤灰，微珠具有更大的比表面積，并含有更多的活性二氧化硅、氧化鋁，后期與氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，生成更多具有膠凝作用的水化產(chǎn)物，從而提高砂漿后期強(qiáng)度。對(duì)比組3使用Ⅰ級(jí)粉煤灰，并降低硅灰用量，強(qiáng)度比基準(zhǔn)組低2.8MPa，因此，從強(qiáng)度方面考慮，對(duì)比組1的礦物摻合料搭配相對(duì)更合理，其搭配為硅灰、微珠和S95礦粉。3.2確定地材體系在膠材體系確定的基礎(chǔ)上，進(jìn)行C100混凝土試配，選擇合理的地材體系，混凝土配合比參數(shù)如表2所示，測(cè)試結(jié)果如表3所示。不同地材組合配制的C100混凝土，強(qiáng)度、工作性能都滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。在強(qiáng)度方面，采用玄武巖加山機(jī)砂的組合，混凝土強(qiáng)度達(dá)到131.5MPa，比卵碎石強(qiáng)度高出10.3MPa，粗骨料的強(qiáng)度對(duì)C100混凝土的強(qiáng)度影響很大，母巖強(qiáng)度高、表面粗糙的玄武巖碎石比具有光滑表面的卵碎石更適合配制C100混凝土。使用卵石機(jī)砂并沒有大幅提高C100混凝土的強(qiáng)度，僅比山機(jī)砂高出4.0MPa，相比之下，使用山機(jī)砂更經(jīng)濟(jì)合理。在工作性能方面，玄武巖加山機(jī)砂的組合更好，這是因?yàn)樾鋷r碎石整體粒形好，基本無(wú)針片狀顆粒，新拌混凝土更容易流淌開，所以體現(xiàn)出更好的工作性能。因此，地材體系采用玄武巖碎石和山機(jī)砂組合具有更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。3.3強(qiáng)度影響因素在確定C100混凝土材料體系的基礎(chǔ)上，主要考慮水膠比對(duì)C100混凝土力學(xué)性能的影響，混凝土配合比參數(shù)如表4所示，測(cè)試結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，隨著水膠比的增大，C100混凝土強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。水膠比在0.19～0.25范圍內(nèi)都能配制出C100混凝土，水膠比在0.19～0.21范圍內(nèi)時(shí)，強(qiáng)度隨著水膠比的增大而減小，并且下降幅度大；水膠比在0.21～0.25范圍內(nèi)變化時(shí)，混凝土強(qiáng)度降低趨勢(shì)不明顯，此時(shí)混凝土強(qiáng)度的富余值較小，不利于C100混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量控制。按照驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，要求C100混凝土強(qiáng)度達(dá)到110MPa，試配時(shí)加上10MPa的強(qiáng)度富余，使C100混凝土強(qiáng)度控制在120MPa以上，此時(shí)水膠比不宜大于0.20。3.4配合比優(yōu)化在配合比探索試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，主要考慮C100混凝土的力學(xué)性能和工作性能，對(duì)配合比進(jìn)行優(yōu)化，配合比參數(shù)如表5所示，測(cè)試結(jié)果如表6、表7所示。根據(jù)硅灰對(duì)C100混凝土同配比砂漿強(qiáng)度的影響試驗(yàn)結(jié)果，硅灰摻量宜為6%～10%，考慮到硅灰的需水量比較大，摻量太大會(huì)影響C100混凝土的工作性能，因此將硅灰摻量定為6%；考慮到低水膠比下C100混凝土粘度很大，因此將水膠比定為0.20，再將降粘材料微珠的摻量增至10%～20%，來(lái)改善混凝土的粘度。配合比3的工作性能如圖3所示，坍落度260mm，擴(kuò)展度700mm，倒筒時(shí)間7s，混凝土不離析泌水，粘度低；而配合比1和配合比2的混凝土粘度相對(duì)要大一些。相比之下，配合比3工作性能良好，表明大摻量微珠能有效改善C100混凝土的工作性能，原因是微珠含有更多的細(xì)小球形顆粒，包裹在骨料表面，有利于骨料的相對(duì)滑動(dòng)，且微珠還能夠填充膠材中的小空隙，釋放出空隙中的自由水。在強(qiáng)度方面，配合比3與配合比1相比較，配合比3未達(dá)到強(qiáng)度配制要求，原因是過(guò)多的微珠不能完全發(fā)揮出火山灰效應(yīng)，部分只是起到填充和滾珠作用，所以工作性能得以改善，但后期強(qiáng)度未達(dá)到要求，故微珠摻量不宜大于20%。配合比2強(qiáng)度達(dá)到131.2MPa，比配合比1高出10.1MPa，然而粉煤灰活性并沒有微珠高，多數(shù)是填充作用，表明山機(jī)砂的母巖強(qiáng)度對(duì)C100混凝土的強(qiáng)度有很大影響，配制時(shí)宜選用高強(qiáng)母巖制得的機(jī)制砂。三種配合比的抗折強(qiáng)度差別不大，軸心抗壓強(qiáng)度都超過(guò)100MPa，彈性模量都大于4.0×104MPa。因此，在骨料選擇方面，無(wú)論是粗骨料還是細(xì)骨料，都宜具有高的母巖強(qiáng)度，搭配上具有降粘效果的摻合料和外加劑，配制出工作性能良好和強(qiáng)度達(dá)標(biāo)的C100混凝土。通過(guò)優(yōu)化試驗(yàn)，配合比1的強(qiáng)度達(dá)121.1MPa，坍落度260mm，擴(kuò)展度660mm，倒筒時(shí)間7s，強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，工作性能良好，采用配合比1配制C100混凝土相對(duì)更合理。4結(jié)論（1）膠材體系宜采用P.Ⅱ52.5R硅酸鹽水泥、硅灰、粉煤灰微珠和S95礦粉，降低C100混凝土粘度的同時(shí)保證其強(qiáng)度。（2）在地材選擇方面，由于卵碎石具有較多的光滑表面，會(huì)降低其與水化產(chǎn)物的粘結(jié)力，故選擇表面粗糙的玄武巖碎石更為合理。最大粒徑為16mm，母巖強(qiáng)度為180MPa的玄武巖碎石適合用來(lái)制備C100混凝土。（3）微珠摻量在10%～20%范圍內(nèi)時(shí)，C100混凝土的坍落度達(dá)到260mm，擴(kuò)展度達(dá)到700mm，但混凝土強(qiáng)度隨微珠摻量的增