复掺硅粉矿渣微粉高性能混凝土的应用.pdf

第 3 3卷第 3期 2 0 1 1年 3月 人民黄河 YELLOW R ER Vo 1 3 3， N o 3 Ma r ， 2 0 1 1 【 水利水 电工程 】 复掺硅粉矿渣微粉高性能混凝土的应用 努 尔开力 依孜特 罗甫 ( 新疆农业大学 水利与土木工程学院， 新疆 乌鲁木齐 8 3 0 0 5 2 ) 摘要： 结合新疆呼图壁河青年渠首混凝土修复工程实际， 用低水胶比和复掺硅粉、 矿渣微粉等活性掺和料合理配制强 度等级为 C 8 0C 9 0 、 抗冲磨的混凝土。试验结果表明： 采取工业废渣复合配制的混凝土流动性强、 抗冻性好， 具有抵抗 6 O O次快速冻融循环的能力。 关键词 ：硅粉 ；矿渣微粉 ；抗冻性 ；高性 能混凝土 中图分类号：T V 4 3 1 文献标识码- A d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 13 0 1 3 7 9 2 0 1 1 0 3 0 5 4 呼 图壁河发源于天山北坡 东段 喀拉 乌成 山， 流 经呼图壁县 城， 最后消失于沙漠之 中， 全长约 2 5 8 k m。该河青年渠首是一 项具有灌溉、 防洪等综合效益的工程 ， 由上坝和下坝两套建筑 物系统组成。上坝系统由上坝、 上坝泄洪冲沙槽、 泄洪冲沙槽 闸和溢流堰组成； 下坝系统由下坝、 下坝冲沙闸和进水闸组成。 下坝坝型为面板堆石坝， 最大 坝高为l 7 1 7 n l ， 坝顶高程为 7 8 1 5 0 m， 防浪墙顶高程为 7 8 2 0 0 n l ， 库容为 4 3 1 6 0万 IT I 。 上坝由溢流堰和非溢流 段组成 ， 堰顶高程为 7 7 8 4 5 i n ， 设计堰 上水头为 1 0 0 n l ， 过水宽度为 4 0 i n ， 设计流量为5 0 I n s 。 为了 满足抗 冲磨要求 ， 决定上述结 构使用 强度等级 为 C 8 0一C 9 0的 高性能混凝 土。 1 混凝土原材料的技术性能 水泥选用 5 2 5 R P I I 型硅酸盐水泥， 密度为 3 1 2 g e ra ， 细度为4 J4 6 m k g ， 标准稠度用水量为2 8 ， 安定性( 沸煮法) 合格 ， 初凝、 终凝时间分别为 1 3 8 、 2 1 3 m i n ， 3 、 2 8 d抗折强度分 别为6 9 、 9 1 MP a ， 3 、 2 8 d 抗压强度分别为 3 8 5 、 6 1 2 MP a 。 硅粉由新疆哈密八一铁合金有限公司生产 ， 试样实测密度为 2 2 2 g c m 。 矿渣微粉由新疆八一钢铁有限责任公司生产， 各项 技术指标见表 1 。 表 1 矿渣微 粉技术指标 外加剂采用聚羧酸高效减水剂和膨胀剂。经胶凝材料 型膨胀剂， 密度为2 7 3 g c m 。 的适应性试验及性价比对比， 决定选用北京鑫源科建科技有限 掺和料的化学成分含量见表 2 。 公司生产 的 D F一1 4 S P型聚羧酸高效减 水剂 ； 膨胀剂选 用 Z Y H 表 2 掺 和料的化学成分含量 粗骨料采用粒径为 5 2 0 mm的卵石， 其饱和面干密度为 2 6 4 g c m ， 吸水率为 1 0 3 ， 紧密堆积密度为 1 7 2 8 k s m 。 ， 孔 隙率为4 1 2 ， 含泥量为 0 8 ， 针片状颗粒含量为 2 1 ， 压 碎指标为 5 9 ， 颗粒级配符合规范要求。 细骨料采用河沙 ， 细度 模数 为 2 2 2 ， 颗粒 级配符合 规范 要 求。其饱和面干密度为 2 6 0 g c m ， 吸水率为 1 6 7 ， 紧密堆 积密度为1 6 5 3 k g m 。 ， 孔隙率为3 7 6 ， 含泥量为 1 2 ， 云母 含量为0 2 。 1 3 2 2 混凝土配合比设计与试验 2 1 配合比参数初拟 ( 1 ) 初拟水胶比。为使配制的混凝土强度达到 C 8 0以上等 收稿 日期 ： 2 0 1 0 - 0 5 - 3 1 基金项 目： 新疆水利水电工程重点学科基金资助项目( i d c - 2 O 0 2 一 l O 一 晒) 。 作者简介 ： 努 尔开力 - 依 孜特 罗甫 ( 1 9 7 2 一 ) ， 男( 哈 萨克 ) ， 新疆伊 犁人 ， 实验 师， 主要 从事建筑材料 的教学与科研工作。 E- ma i l ： x n d j ia n c a i 1 2 6 c o m 人 民 黄 河2 0 1 1 年第 3期 级， 根据以往配制高强硅粉混凝土、 矿渣微粉混凝土的实际经 验 ， 初定此混凝土的水胶 比为 0 2 0 0 2 5 。 ( 2 ) 用水 量。该混凝 土是一级 配混凝 土 ， 粗 骨料最 大粒 径 为2 0 mm， 为了施工方便， 混凝土坍落度按 9 02 5 0 m m来控 制。考虑到掺用聚羧酸高效减水剂以及尽量降低水泥用量等 因素 ， 初步估 计用水量 可控制 在 1 2 01 5 0 k m ， 最终 通过试 验确定 。 ( 3 ) 沙率 。该混凝土骨 料为 中沙 ， 由于胶凝材 料总量 可达 5 0 0 k m ， 因此决定沙率取 3 6 。 ( 4 ) 胶凝材料 的组成 。该 混凝土 所用胶凝 材料 由水泥 、 硅 粉 、 矿渣微粉及膨胀 剂组 成 。膨 胀 剂用 量 占胶 凝材 料 总量 的 8 ， 除膨胀剂的物料中矿渣微 粉用 量拟为 1 5 、 硅粉用量拟为 7 外， 最终通过试验确定掺量 。 2 2混凝 土试 验 方法 根据拟定 的混凝土 配合 比参 数 ， 按水工混 凝土配合 比设计 规程( D I rr 5 3 3 O 一2 o o 5 ) 计算混凝土配合比， 然后试拌混凝土 且调整单位用水量 和减水剂 掺量使 混凝 土拌 和物 的流动性 能 满足施工要求 ， 调整后达到拌和物和易性要求的混凝土配合比 见表 3 。为 了摸清混凝土强度的变化规 律 ， 分 别测定混凝 土 3 、 7 、 2 8 d 龄期的抗压强度。强度试件带模保温、 保湿养护 3 d后 脱模 ， 再 置于( 2 03 ) o C的水 中养护 。抗 冻性和抗 渗性试验 按水工混凝土试验规程 ( S L 3 5 2 2 0 o 6 ) 进行。 表 3调整后达到设计 要求的混凝土配合 比 1 5 、 硅粉掺量为 7 、 膨胀剂掺量为 8 、 减水剂掺量为 4 的 3 试验结果与讨论 混 凝 土 强 度 较 高 。 其 中 水 胶比 较 小 的 试 件强 度较 高 ，水胶 比相 3 1 、 竺 。 。 ， 、 ， 昊 高 这 说 明 高 性 能 混 凝 土 流 动 性 混 凝 土试 验结 果 见表 4 。由表 4可 知 ， 矿 渣微 粉 掺 量 为 表 4 混凝土试验结果 3 2 抗 渗性 能 根据试验结果， 结合施工的实际情况 ， 推荐采用 1组配合 比。对试件进行大水头抗渗性能检验 ， 通过分级加压至大于 4 2 MP a 后试件的渗透高度为 3 O一 4 0 m m， 这说明不管胶凝材 料用量偏低还是适宜， 混凝土配合比设计都应遵循高抗渗的原 则 。随着掺和料用量的加大， 用水量应随之减少， 水灰比随 之降低 。 3 3抗冻性 能 对混凝土试 件进行快 速冻融试 验 ， 根据试 验结果 可知 ， 在 混凝 土中掺入 适量 的硅 粉 、 矿 渣微 粉可 以起 到 填充 孔 隙 的作 用， 掺和料颗粒上已有较多的水化产物生成， 并与混凝土的其 他水化产物胶结， 改善混凝土内部微观结构和水化产物的组 成， 使混凝土孔隙率降低 ， 提高混凝土抗渗能力及抗拉能力， 从 而在低温冻胀情况下不易破坏。对 1组配合比进行混凝土 6 0 0 次冻融循环试验后， 相对动弹模数均符合规范要求 ， 即大于 6 0 ， 复掺的2 8 d龄期 6 0 0次冻融循环试验后， 质量损失均符 合规范要求 ， 即小于 5 。 4 结语 按照高性能混凝土的理念， 优选原材料， 采用低水胶比并 复掺硅粉、 矿渣微粉等活性材料 ， 可以成功配制强度等级为 C 8 0C 9 0 、 抗冲磨的混凝土。这样的混凝土耐久性能良好， 其 流动性可 以达到设计要求， 发挥了高性能复合材料 的叠加 效应。 参考文献 ： 1 冯乃谦， 叶洁文 高强高性能混凝土研发的技术特点与对策 J 混凝土与 水泥制品 ， 2 0 0 8 ( 3 ) ： 1 4 2 吴中伟， 廉慧珍 高性能混凝土 M 北京： 中国铁道出版社， 1 9 9 9 3 冯乃谦 高性能混凝土 M 北京 中国建筑工业出版社， 1 9 9 6 4 甘唱成， 李建庭， 吕伟强， 等 低强度高抗渗混凝土的试验研究与应用 J 混凝土， 2 0 0 3 ( 1 2 )： 3 1 41 5 李淑进， 赵铁军， 吴科如 混凝土渗透性与微观结构关系的研究 J 混凝土 与水泥制品 ， 2 0 0 4 ( 2 ) ： 6 7 【 责任编辑张华岩】 1 3 3