混合型细集料制备C80自密实混凝土的试验研究.pdf

2 0 1 4 年 第 5 期 (总 第 2 9 5 期) Nu mb e r 5 i n 2 0 1 4 ( T o t a l No 2 9 5 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 预拌混凝土 READY M I XED C0NCRETE d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 4 0 5 0 2 7 混合型细集料制备 C 8 0自密实混凝土的试验研究 林喜华 ，吴延宏 ，刘其彬 。 ，王斌 。 ，王业江 。 ( 1 中建商品混凝土重庆有限公司，重庆 4 0 0 0 0 0 ；2 中建三局建设工程股份有限公司 ，湖北 武汉 4 3 0 0 7 0 3 中建商品混凝土成都有限公司，四川 成都 6 1 0 0 5 2 ) 摘要： 研究了机制砂与天然河砂两种细集料按照不同比例混合后混合型细集料的性能 ，以及对 C 8 0自密实混凝土工作性能和 力学性能的影响。 结果表明 ： 掺加一定 比例的天然河砂后 ， 改善了混合型细集料的综合性能， 使其石粉含量 以及颗粒级配满足制 备 C 8 0自密实混凝土的要求 ， 混凝土工作性能明显改善 ， 两者的比例为 5 ：5 或 6 ： 4时， 混凝土具有 良好的自密实性能和力学性能 。 关键词： C 8 0自密实混凝土 ；混合型细集料 ；工作性能；力学性能 中图分类号： T U 5 2 8 5 3 文献标志码 ： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 0 5 0 0 9 7 0 3 E x p e r i m e n t a l s t u d y o n t h e C8 0 s e l f - c o m p a c t i n g c o n c r e t e w i t h m i x e d t y p e f i n e a g g r e g a t e L I NX i h u a ， wUY a n h o n g 2 , L I UQ i b i n ， WA N GB i n ， WA N GY e j i a n g 。 ( 1 C h i n a S ta t e C o n s t r u c t i o nR e a d y Mi x C o n c r e t e ( C h o n g q i n g ) C o ， L t d ， C h o n g q i n g 4 0 0 0 0 0 ， C h i n a 2 Ch i n a Co n s t r u c t i o n Thir d En g i ne e r i n g J o i n t s t o c k ， Lt d ， Wu ha n 43 0 07 0， Ch i n a； 3 C h i n a S t a t e C o n s t r u c t i o nR e ady Mi xC o n c r e t e ( C h e n g d u ) C o ， L t d ， C h e n g d u 6 1 0 0 5 2 ， C h i n a ) Abs t r a c t ： P e r f o r ma nc e o ft he mi x e d t y pe fin e a g g r e g a t e i n di ffe r e nt p r o p o r t i o n s o f ma n u f a c t ur e d s an d a n n a t u r e s a n d we r e r e s e a r c hThe e ffe c t o f t h o s e e x p e r i me n tal u s e d o n me c ha n i c a l p r o p e rti e s wa s s t u di e d i n t h i s pa p e r Th e r e s u l t s s h o w tha t t h e p e rfo rm a n c e o f mi x e d t y pe fin e a g gre g a t e wa s i mpr o v e d an d the wo r k a bi l i t y o f c o n c r e t e wa s i mp r o v e d s i g n i fic an t l y a f t e r a d di n g a c e r t a i n pr o p o rti o n o fthe n a t u r e s an d Th e s t o ne p o wd e r c o nt e n t an d gra i n s i z e d i s 埘 b u t i O n o f t h e a g g r e g a t e s me e t the r e q u i r e me n t s o f the p r e para t i o n of C8 0 s e l f - c o mp a c t i n g c o n c r e Co n c r e t e h a d g o o d s e l f - c omp a c t i n g a bi l i t y a n d me c h an i c a l p r o p e r t i e s wh e n the r a t i o o f man u f a c t u r e d s a nd and n a tur e s an d we r e 5： 5 a nd6 ： 4 Ke ywo r d s ： C8 0 s e l f - c o mp a c t i n g c o n c r e t e ； mi x e dt y p efi n e a g gre g a t e ； wo r k a b i l i ty； me c h ani c a l p r o p e rt i e s 0 引言 近年来， 机制砂在重庆地区得到了广泛和成功的应用。 与 天然河砂相 比， 机制砂颗粒粗糙 ， 多棱角 ， 且 0 _ 3 1 5 0 6 3 m l T l 的颗 粒较少 ， 级配较差 1 。 细集料是混 凝土的重要组 成部 分 ， 占硬化后混凝土体积 的 3 0 左右 ， 其性能对混凝土工 作性能 、 力学性能和耐久性能均有较大影响2 。 在重庆地区的工程实践 中 ， 采用当地产特细砂和机制 砂制备的混合砂配制的 C 6 0 混凝土 已得到 了广泛应用 。 特 细砂主要来 自于长江和嘉陵江 ， 细度模数 在 0 4 1 6 之间 ， 含泥量在 2 0 一 5 O 之间圆 ， 不符合高强混凝土技术要求 。 当 前重庆地区仅有少量采用天然河砂配制 的 C 7 0高强混凝 土应用经历 ， 暂无 C 8 0 高强混凝土应用实例。 虽然 当地科研 院所 和大专 院校 已经在试验室里成功采用特细砂或者机 制砂 与特细砂混合 制备 出了 C 8 0 C 1 0 0及 1 5 0 MP a以上 的高强混凝土 ， 但在工程实践中， 在采用重庆当地产机 制砂制备 C 7 0 及 以上等级混凝土技术领域 ， 仍是一片空 白。 重庆瑞安超 高层项 目位于重庆主城 区的化龙桥片 区， 收稿 日期：2 0 1 3 - 1 1 - 1 0 二期塔楼建筑高度为 4 6 8 1 T I ， 3 3 层 以下外 框架钢管柱混凝 土设计抗压强度等级为 C 8 0 ， 泵送高度为 1 5 9 4 5 m。 由于钢 管柱内部结构复杂 ， 设计要求采用满足一级 自密实性能 的 混凝土。 本试验从满足工程要求和最大限度利用重庆 当地 资源 、 促进机制砂应用角度 出发 ， 研究 了重庆 当地产机制 砂与洞庭湖产天然河砂两种细集料按照不 同比例混合后 的混合型细集料 的性能 ， 以及对 C 8 0自密实混凝土工作性 能与力学性能的影响 ， 为重庆地 区机制砂在 C 8 0 及以上高 强混凝土 中的应用提供技术参考 。 1 原材料与性能指标评价 1 1 原材料 ( 1 ) 水泥 ： 采用重庆某 品牌 P O 4 2 5 R级水泥 ， 性能指 标见表 1 。 表 1 水泥的主要性能指标 97 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m ( 2 ) 骨料 ： 细集料 ： 采用重庆 当地机制砂及洞庭湖天 然河砂 ， 性能指标见表 2 。 粗集料 ： 采用重庆 当地卵石破 碎 ， 粒径为 5 2 0 ton i ， 针片状含量 1 0 ， 压碎值指标 2 。 ( 3 ) 矿物掺合 料 ： 矿粉 ： 选 用重庆某 公 司 $ 9 5级矿 粉 ， 密度 2 8 9 g , e m ， 比表面积 4 9 9 m 2 k g ， 2 8 d活性指数为 9 6 。 硅灰 ： 选用 四川某 品牌硅灰 ， S i O 含量 9 2 ， 2 8 d 活 性指数 1 0 0 。 ( 4 ) 减水剂 ： 选用 自制的聚羧酸系高性能减水保塑剂 ， 固含量 3 2 ， 初始净浆流动度为 2 6 7 m n l ， 2 h 后净浆流动度 为 2 7 3 mm。 表 2 机制砂与河砂的各项性能指标 1 2 性能指标及评价方 法 根据工程施工设计要求 ， 混凝土工作性能须 满足 I 级 自密实性 能要求 ， 各 自密 实性 能指标及力 学性能 要求见 表 3 、 4 ， 配合 比设计及 自密实性能检测参照 C C E S 0 2 ： 2 0 0 4 自密实混凝 土设计 与施工 指南 5 】 以及 C E C S 2 0 3 ： 2 0 0 6 自密实混凝土应用技术规程 旧 执行 。 2 试 验结果与分析 2 1 细集料颗粒级配分析 重庆产机制砂性能如表 2所示 ， 细度模数偏大 ， 石粉 含量较高。 考虑采用洞庭湖天然河砂与机制砂两者按一定 的比例混合使用 ， 混合砂 的性能指标和颗粒级配 曲线分别 见表 5和图 1 。 根据表 5 和图 1 的试验结果可知 ， 采用天然河砂与机 表 3 自密实混凝土拌合物测试方法与指标要求 序 号 试 验 指 标 测 试 性 能 蒿 R_ 革 莅 1 坍落度 扩展度 填充能力 6 5 0 7 5 0 2倒坍落度筒流空时间 黏聚陛 5 1 5 3 u型箱试验( B型 ) 间隙通过能力 3 2 0 3 4 0 4 T 填充能力 5 2 O 表 4 C 8 0自密实混凝土力学性能要求 MP a 制砂进行混合时 ， 随着天然河砂 比例 的增加 ， 混合砂 的石 粉含量 以及 MB值减小 ， 颗粒级配 明显改善 ， 当机制砂 与 天然河砂 的比例为 6 ： 4和 5 ： 5 时 ， 混合砂石粉含量 5 ， 级 配 曲线能达到天然砂 I I 区的要求。 表 5 混合砂各项性能指标 琶 楼 I l ； +洞 庭湖河 砂 +级 配上 限 +级配下 限 *一 三量 卵机砂 +机砂 ： 河 砂= 7： 3 +机砂 ： 河 砂= 6： 4 +机砂 ： 河 砂= 5： 5 4 ， Z 3 O 1 I U 6 U j U Ul 5 筛 孔边长 尺寸 mm 图 1 细集料筛分 曲线图 2 2 细集料性 能对 C8 0自密实混凝 土性 能的影响 2 2 1 C 8 0自密实配合 比设计 试验 采用致 密堆积原理对配合 比设计进行 了初 步计 算 ， 根据砂浆试验确定配合比胶凝材料体系， 在此基础上 研究 了机制砂 、 河砂 以及各 比例的 昆 合砂对 C 8 0自密实混 凝土工作性能 的影响规律 ， 试验配合 比见表 6 。 2 2 2 混合型细集料对 C 8 0自密实混凝土工作性能的影响 C 8 0自 密实混凝土工作性能见图 2 。 由图 2 可知 ， S C C 5 其各项工作性能最优 ， 坍落扩展度为 7 2 0 mm， T 为 7 - 3 S ， u型箱填充高度为 3 4 0 m l -fl ， 倒坍落度筒流空时间为 4 4 S ， 满足 I 级 自 密实性能要求 ； S C C 1 工作性能差 ， 黏度非常大 ， 坍落 扩展度 为 6 2 0 1 1 1 3 ， T 卯为 4 1 3 S ， U型箱 填充 高度 为 2 3 5 mn l ， 倒坍落度筒流空时间为 1 6 7 s ， 混凝土 的工作性 能 无法满 足 C 8 0自密实混凝土设计 要求 。 S C C 一 2 S C C 4 ， 随 着机制砂 比例提高混凝土扩展度降低 ， 倒筒流空时间延长 ， 混凝 土黏度增加 ， 流动性降低。 机制砂与河砂的 比例为 7 ： 3 、 6 ： 4 、 5 ： 5 时 ， 坍落 扩展度为 6 7 0 7 1 0 m i n ， T 5 0 为 8 1 1 6 7 S ， 表 6 C 8 0自密实混凝土设计配合 比 98 如 如 如 加 加 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 40 7 20 g 7 0 0 6 8 0 躲 键 6 2 0 密 6 0 0 5 8 0 560 吕 黑 越 S CC一 1 S CC一 2 S CC一 3 S CC一 4 S CC一 5 细集料类 型 ( a ) 细集 料类型 ( b ) 图 2 C 8 0自密实混凝土工作性能 45 4 0 35 3 0 2 5 2 O 15 1 0 5 O 1 8 1 6 l 4 芒 1 2厘 6 坦 d 0 S0 l 一 Z 一 j 4 一 细集 料类 型 图 3 混合型细集料对 C 8 0自密实混凝土抗压强度的影响 u型箱填充高度为 3 1 0 ,- - 3 4 0 mm， 倒坍落度筒流空时间为 5 2 - 9 7 S 。 这主要是 因为机制砂 中石 粉含量达到 了 8 5 。 石粉 的比表面积远大于机制砂颗粒的 比表面积 ， 在相 同的水胶 比下 ， 随着 石粉 含量 的增加 ， 浆体 的黏滞性 增大 同 。 由于 C 8 0 混凝土水胶比仅为 0 2 4 ， 混凝土中的自由水相对更少 ， 混凝土黏度增大的趋 势更 为显 著。 且 机制砂 表面棱 角多 ， 颗粒级配较差 ， 使混凝土流动性变差 ， 难以达 到 自密 实混 凝土的要求。 采用天然河砂与机制砂混合后得 到的混合砂 石粉含量降低 ， 颗粒级配得到明显改善 ， 天然 河砂光 滑的 颗粒表面也起到了一定的润滑作用， 混凝土工作性能明显 改善 ， 且随着河砂 比例增大 ， 混凝 土黏度降低 ， 流动性增 大 ， 填充性能提 高。 S C C 3 、 S C C 4和 S C C 5工作性 能均能 达到 I 级 自密实混凝土的设计要求 。 2 2 3 混合型细集料对 C 8 0自密实混凝土力学性能的影响 根据图 3 可知 ， 混凝土的抗压强度随着龄期增长而提 高， 各龄期抗压强度均满足设计要求 ， S C C 一 1 其各龄期的 抗压强度最高 ， 3 d抗压强度达到 7 2 7 MP a ， 7 d 抗压强度 达到 8 8 7 MP a ， 2 8 d 抗压强度达到 1 0 7 7 MP a 。 随着天然河 砂 比例的增加混凝 土抗压强度略微下降 ， 但仍满足设计要 求 ， 当机制砂与天然河砂 的比例为 6 ： 4 时 ， 混凝土 3 d 抗压 强度为 6 9 8 MP a ， 7 d抗压强度为 8 6 2 MP a ， 2 8 d 抗压强度 为 1 0 4 9 MP a ， 具有较高的强度富余值。 S C C 5的 3 d 抗压强 度为 6 6 2 M P a ， 7 d 抗压强度为 7 7 2 MP a ， 2 8 d 抗压强度为 9 6 4 MP a ， 抗压强度相对较低。 这主要是 因为机制砂的颗粒 粗糙 ， 棱角较多 ， 砂浆界面黏结能力较强 ， 有利于混凝 土抗 压强度 的提高闭 。 通过细集料 对混凝 土工作 性能和抗 压强度 的研究结 果可知 ， 采用天然河砂改善机制砂 的性能后可 以制备出各 项工作性能满足 自密实要求 ， 各龄期抗压强度合格的 C 8 0 自密实混凝土。 考虑最大化利用本地资源 ， 以便于后期工程 应用的生产组织 ， 可选用 S C C 3 作为 C 8 0自密实混凝土生 产配合比。 3结论 ( 1 ) 采用 天然中砂 与机制砂按一 定 比例混合 ， 可 以显 著改善细集料性能 ， 使 混合砂 颗粒级 配达 到 I I 区级配 。 当 机制砂和天然河砂 比例为 5 ： 5 或 6 ： 4时， 混凝土具有 良好的 自密实性 能和力学性能。 ( 2 ) 综合 考虑 本地 资 源利 用和 生产 组织 ， 生产 配合 比采用 的机 制砂与 天然河砂 的 比例 为 6 ： 4 。 此 时 ， C 8 0自 密实混凝土坍落扩展度为 7 0 0 mm， T 如为 1 0 - 3 S ， U型箱 填充高度为 3 3 5 m m， 倒 坍落度筒流空时 间为 6 7 S ， 3 d 抗 压强度为 6 9 8 M P a ， 7 d抗压强度 为 8 6 2 MP a ， 2 8 d 抗 压 强度为 1 0 4 9 MP a ， 其工作性能及力学性能完全满足设 计 要求 。 参考文献 ： 【 1 】王稷良， 周明凯 ， 等 机制砂对高强混凝土体积稳定性的影响 J 武汉理工大学学报 ， 2 0 0 7 ， 2 9 ( 1 0 ) ： 2 0 2 4 2 黄洪胜0 昆合砂混凝土性 能与应用研究 【 D 重庆 ： 重 庆大学 ， 2 0 05 【 3 】宋伟明， 赵春艳， 贺洪儒 C 8 0 C 1 0 0 机制砂高性能混凝土配制技 术【 J 】 _施工技术， 2 0 1 2 ( 4 1 ) ： 2 6 2 9 【 4 蒲心诚， 严吴南， 王冲， 等 1 5 0 MP a 超高强高性能混凝土混凝土 研究与应用前景【 J 】 混凝土 ， 1 9 9 9 ( 3 ) ： 1 3 1 9 5 C C E S 0 2 ： 2 0 0 4 ， 自密实混凝土设计与施工指南【 s 】 【 6 C C E S 2 0 3 ： 2 0 0 6 ， 自密实混凝土应用技术规程( C E C S ) S 【 7 】李北星 ， 周明凯 ， 等 机制砂中石粉含量对不 同强度等级混凝土 性能的影响研究 J 1 混凝土， 2 0 0 8 ( 7 ) ： 5 1 5 7 作者简介 ： 林喜华 ( 1 9 8 0 一 ) ， 男 ， 工程师， 主要从事预拌混凝土生 产与应用的研究。 联系地址： 重庆南岸区长生桥镇 中建商品混凝土重庆有限公司 ( 4 0 0 0 0 0 ) 联 系电话： 1 8 7 8 1 9 2 2 7 2 2 9 9 加 加 加 加 m 如 如 们 B d苫、 嘎 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m