采用组合矿料级配设计配制C90山砂混凝土研究.pdf

2 0 1 1年 第8期 (总 第 2 6 2 期 ) Nu mb e r 8 i n2 01 1 ( To t a 1 No 2 6 2) 混 凝 土 Co nc r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AL AND ADM I NI CLE d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 0 8 0 2 8 采用组合矿料级配设计W i f U C 9 0山砂混凝土研究 徐立斌 ，钟安鑫 ，王勇，陈尚伟 ，胡伟伟 ( 贵州 中建建筑科研设计院有限公 司 ，贵州 贵阳 5 5 0 0 0 6 ) 摘要： 根据贵州地方砂、 石材料的特性， 参考公路沥青混合料标准中组合矿料级配设计方法， 采用复合掺合料、 聚羧酸高效减水剂和控 制山砂中石粉含量等因素， 最终使用 P O4 2 5 级水泥、 I I 级粉煤灰、 $ 9 5 级矿渣粉 、 硅粉配制出了2 8 d 抗压强度大于 1 0 0 MP a 的C 9 0山砂 混凝 土 ， 其 中利用不 同粒径骨料相互搭配和山砂中适量的石粉 ， 达到了低成本 、 高性能 目的。 关键 词： 组合矿料级配 ；C 9 0山砂混凝土 中图分类号 ： T U5 2 8 0 6 2 文献标 志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 0 8 0 0 8 5 0 3 St udy t he de s i gn m e t hod o f aggr ega t e p ar t i c l e gr a di n g on C90 pi t s a nd c onc r e t e XULi b i n， ZHONGAn- x i n， WANG Yo n g， C HEN S h a n g- we i ， HU We i we i ( G u i z h o u S c i e n c e Re s e a r c h a n d De s i g n I n s t i t u t e o f C S CE S ， G u i y a n g 5 5 0 0 0 6 ， C h i n a ) Ab s t r ac t ： Ba s e d o n t h e ma t e r i a l p r o pe r t i e s i n Guiz h o u p r o v i n c e ， r e f e r e n c e d s t a n d a r d s o f h i g h wa y a s p h a l t mi x t u r e c o mbi n e d a g g r e g a t e d e s i g n me t h o d s ， t h i s p a p e r th r o u g h c o n t r o l l i n g th e c e me n t i t i o us ma t e r i a l r a t i o， t h e v o l u m e o f p o l y c a r b o x y l i c wa t e r r e d u c i n g a g e n t s a n d the c o n t e n t o f mi c r o fin e si n p i t s an d， fi n a l l yu s e sP O 4 2 5 c e me n t ， gr a d eI l fl y a s h， $ 9 5 s l a gp o wd e r s a n d s i l i c o n p o wde rt owo r k O u tC9 0 h i g h pe r f o r ma n c epi t s a n d c o n c r e t e t h a t c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f 2 8 d i s mo r e t h an 1 0 0 MPa I t us e s d i f f e r e n t s i z e a g gre g a t e p a rti c l e gra d i ng and t h e p r o pe r a mo u n t o f mi c r o fi n e s i n p i t s and ， a p p l i e d t o l o w c o s t a n d h i g h p e r f o r ma n c e o b j e c t i v e Ke y wor ds ： a g gre g a t e p a r t i c l e g r a d i n g； C9 0 p i t s a n d c o n c r e t e 0 引 言 贵州省从 2 O 世纪 5 0 年代开始使用山砂配制混凝土，目前 工程中大量使用的是机制山砂配制的C 3 0 C 5 0山砂混凝土， 生 产及应用混凝土的最高强度等级为 C 6 0混凝土。 C 6 0以上的山 砂混凝土研究 、 应用很少 ， 其主要原因是当地机制山砂的颗粒 级配较河砂差 、 石粉含量不宜控制等因素造成的。 本研究针对上 述难题 ， 通过采用组合骨料颗粒级配、 石粉含量等因素进行研 究 ， 配制出了 C 9 0高性能山砂混凝土 。 1 试验 原材料 ( 1 ) 水泥： 配制 C 8 0以上的高强混凝土， 一般选用 5 2 5级的 水泥， 利于保证强度。 但目前贵州省内大量应用的是 P 0 4 2 5级 水泥， 5 2 5级及以上的水泥生产 、 应用较少。 本研究选用贵州 金龙水泥厂生产的“ 金龙 ” 牌 P 0 4 2 5级水泥， 其性能如表 1 所示 表 1 P 0 4 2 5级水 泥的主 要性能指标 ( 2 ) 矿物掺合料： 为提高胶凝材料与骨料的胶结强度及混 凝土的密实性， 仅依靠高强度等级水泥和提高水泥用量是不够 的， 水泥用量过大， 对混凝土的水化热 、 收缩会产生不利影响。 掺合料与水泥水化产物中的薄弱结晶氢氧化钙起作用生成水 化硅酸钙 ， 从 根本上改 善混凝土 的微 观结构性 能 ， 特别是 骨料 界面的性能。 另外， 复合矿物掺合料的使用填充了水泥颗粒间及 水泥与骨料的孔隙， 起“ 微集料” 的作用， 可降低水泥用量 ， 改善 混凝土拌合物的和易性、 稳定性 ， 减少离析和泌水现象 ， 提高水 泥浆和集料界面密实程度 。 本文选用了贵州金龙水泥厂 $ 9 5 粒化高炉矿渣粉 ， 密度 2 8 7 e C c m ， 比表面积 5 1 0 m2 k g ， 活性指 数 7 d为 8 3 、 2 8 d为 1 0 3 ， 流动度比9 5 ； 贵州金沙电厂 I I 级 收稿 日期 ：2 0 1 1 _ 0 2 1 4 基金项目：贵州省科技厅社会攻关项目( 黔科合G Y 字 2 0 0 9 】 3 0 1 9 ) 粉煤灰 ， 细度 1 8 3 ， 含水量 0 6 ， 烧失量 5 6 ， 需水量比 9 5 ， 活性指数 8 0 ； 贵州遵义硅灰作 2 8 d活性指数 9 8 8 ， 比表面 积 1 6 8 m ， 需水量比 1 2 2 2 ， 烧失量 1 8 7 。 ( 3 ) 外加剂： 外加剂选用厦门建科院生产的固体聚羧酸高效 减水剂， 具有减水率高、 保坍陛好等优点， 性能指标如表 2 所示。 表 2外加剂性 能指标 细骨料 ： 采用当地的机制山砂 ， 其细度模数为 3 0 ， 石粉含 量为 4 8 ， 表观密度为2 6 7 0 k g r n 。 ， 堆积密度为 1 4 3 0 k g m ， 性 8 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 能指标如表 3所示。 表 3 细骨料的性能指标 ( 5 ) 粗骨料： 选用符合 J G J 5 2 2 0 0 6 普通混凝土用砂 、 石 质量及检验方法标准 5 2 0 mm连续级配的粗骨料， 针片状颗粒 含量为 3 ， 表观密度为 2 6 5 0 k g m ， 堆积密度为 1 4 8 0 k g m ， 含泥量为 0 4 ， 压碎值指标为 6 ， 性能指标如表 4所示。 表 4 粗骨料性能指标 2 C9 0高性 能山砂 混凝土的配合 比设计 目前 ， 利用河砂配制 C 9 0的高性能混凝土的主要参数是 ： 胶凝材料用量控制在 5 5 0 6 5 0 k g m ， 水胶比控制在 0 2 4 - 0 2 6 ， 用水量控制在 1 5 0 k g m 左右， 矿物掺合料用量一般为胶凝材料 的 2 0 - 4 0 ， 粗集料选用 5 2 0 mm连续级配碎石 。 本文配制 C 9 0高性能山砂? 昆 凝土的主要参数是 ： 胶凝材料用量控制在 5 0 0 6 0 0 k g m ， 水 胶 比控 制 在 0 2 6 - 0 2 7 ， 用 水 量 控制 在 1 6 0 - 1 7 0 k g m3 , 矿物掺合料用量为胶凝材料的2 5 ， 骨料选用沥青混 合料 中 AC 一 2 0的矿料级配。 3 集料颗粒级配设计对 C9 0混凝土性能的影响 本文根据 J T J 0 5 2 -2 0 0 0 ( 公路丁程沥青及沥青混合料试验 规程 中混合料密级配的设计方法， 采用多种粒径的骨料进行 搭配 ， 其 目的是选配具有足够密实度 、 并且具有较高内摩擦阻 力 的矿质混合料 。 具 体方法是先 将不 同粒 径的骨料进 行筛分 ， 然后进行混合级配计算( 本文采用 E XC E L软件 ) ， 得出各个粒径 骨料的比例使得组合后骨料的筛分通过量接近 J T G F 4 O 一2 0 0 4 公路沥青路面施工技术规范 中规定的中值。 配制 C 9 0山砂混 凝土， 试验选用的最大骨料粒径为 2 0 m m， 因此选用沥青混合料中 AC 一 2 0的矿料级配设计要求。 将 5 - 2 0 mm连续级配的骨料筛分成 5 1 0 、 1 0 l 6 、 1 6 2 0 mmI I I 级粗骨料和砂进行组合， 其 5 - 1 0 mm： 1 0 1 6 mm： 1 6 2 0 m m： 砂 的 比例为 1 2 5 ： 3 3 5 ： 1 2 0 ： 4 2 0 ， 组合级配 如表 5 。 本试验选用上述 组合级配骨料 和同材质的符合 J T J 0 5 2 2 0 0 0要求的 5 2 0 mm连续级配的骨料 ，配制? 昆 凝土进行 了性能 比较， 其配合比、 试验结果如表 6 、 7 所示。 表 5 三种不同粒径骨料 的筛分结果及组合 比例 表 6 粗骨料级配对高性能混凝土的影响试 验配合比 k g m 表 7 粗骨料级配对高性能混凝土的影响试验结 果 注 ： 表 中 1 、 2 、 3组选用三种粒径 5 1 0mm、 1 0 - 1 5mm、 1 5 - 2 0mm 的 组合骨料 ； 4 、 5、 6选用 5 - 2 0 连续级配 ； 外加剂掺量为胶凝材料 的 O 2 。 由表 6 、 7可知， 不同配合比条件下， 采用公路标准中A C 一 2 0 矿料级配设计的组合骨料试件的抗压强度 比连续级配骨料试 86 件的抗压强度要高 5 1 0 MP a 。 分析原因， 一方面可能是由于公 路标准中AC 一 2 0 矿料级配设计的组合骨料的内摩擦力较大； 另 一 方面可能其骨料在受压破坏时 ， 由于骨料级配较好， 减少了 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 应力集中， 受力均匀。 而且工作性方面采用公路标准中AC 一 2 0 矿 料级配配制 的混凝土拌合物略好 。 4 机 制 山砂 中石粉 含量 对 C 9 0混凝土性 能的 影响 目前国内配制 C 8 0以上的高强高性能混凝土 ， 主要采用低 水泥用量、 大掺合料用量， 同时利用高效减水剂， 尽量降低水胶 比这条技术路线。 本研究在上述设计思路的基础上， 优化骨料颗 粒级配， 利用机制山砂中的石粉具有微颗粒填充效果和补强作 用， 控制其石粉含量小于 5 ， 可以达到高性能、 低成本的目的。 本研究将试验用机制山砂进行筛分， 把 0 0 7 5 m m 以下部分 的石粉筛出， 然后将得到的石粉与筛分后的机制山砂( 无石粉 ) 进行复配， 分别按石粉含量为0 、 1 、 3 、 5 、 7 的比例配制试验 用机制山砂。 试验配合比为水泥： 矿渣粉： 粉煤灰： 硅粉： 砂： 石： 水 = 4 5 0 ： 8 0 ： 5 0 ：2 0 ： 7 1 1 ： 9 8 3 ： 1 5 6 ， 外加剂掺量为胶凝材料的 0 2 。 试验 结果 如表 8 所示 。 表 8 石粉含量对 C9 0高性能 山砂混凝土性能的影响试验结果 石粉含量 工作性 抗压 强度 MP a 骊 再 由表 8可以看出， 随着石粉含量的增加， 混凝土拌合物的 工作性不断降低， 主要原因可能是一方面石粉的比表面积比大， 吸水量较大， 一方面可能是石粉对外加剂产生吸附作用， 降低 了拌合物中外加剂的有效浓度； 另外， 随着石粉含量的增加 ， 混 凝土抗压强度不断提高( 约提高 5 MP a ) ， 石粉对混凝土 3 、 7 d 强度的影响较为 2 8 、 5 6 d 更明显， 主要原因是微集料填充效应 ， 石粉的掺入填充和优化了硬化后混凝土的孔隙结构， 提高了新 拌混凝土的均匀性 ， 不但使毛细孔得到细化 ， 而且使孔隙率减 小 ， 从而使得 孔结构改 善 ， 改 善 了水泥 石之 间的界面过渡 区f2 。 但石粉含量不宜过高， 否则还带来混凝土易开裂 、 成本提高( 外 加剂用量增加) 等缺点。 贵州省内大部分砂场的石粉含量在 1 0 左右， 较好的砂场 可以控制石粉含量在 5 以内， 如果严格控制石粉含量在 3 以 内， 生产成本会大大增高。 综上所述， 本试验配制的 C 9 0高性能 混凝土要求机制山砂中的石粉含量控制在 5 以内， 利用这部分 石粉， 减少胶凝材料用量， 达到降低成本的目的。 5 总结 本试验通过采用组合矿料级配设计方法和控制合理的石 粉含量配制的C 9 0高性能山砂混凝土， 相对于传统骨料级配配 制方法 ， 可以提高混凝土的抗压强度 5 1 0 MP a ， 效果理想。 目 前 ， 掺合料的复配技术和外加剂的复合技术已广泛应用于混凝 土技术中， 但对粗骨料的控制， 往往是粗略的两级大、 小石搭配。 相 比较水泥 混凝 土 ， 沥青混凝 土已较成熟地应用 了多种骨料搭 配技术 。 随着骨料生产技术 的进步 ， 水泥混凝土技术向节 约型技 术发展的需求 ， 多粒径骨料搭配技术势必在水泥混凝土配制技 术中得到推广应用。 参考 文献 ： 1 赵卓， 刁彦平 ， 张彩霞， 等 河南地区 C 9 0 高强混凝土的配合比试验 研究【 J J 混凝土， 2 0 0 5 ( 1 2 ) ： 4 1 4 4 I 2 1 郭育霞， 贡金鑫 ， 李晶 石粉掺量对混凝土力学性能及耐久性的影 响 J 1 建筑材料学报， 2 0 0 9 ， 1 2 ( 3 ) ： 2 6 6 2 7 1 作者简介 ： 联系地址 ： 联系电话 ： 徐立斌( 1 9 8 0 一 ) ， 男， 硕士， 工程师， 主要研究高性能混凝土 配制技术及工业固体废弃物综合利用。 贵州省贵 阳市甘 阴塘甘平路 4 # ( 5 5 0 0 0 6 ) l 5 1 8 5 0 51 6 2 5 t c ： 、 s ， p 中联重科获得首批国家技术创新示范企业认定 近日， 工信部、 财政部联合下发通知， 公布了“ 2 0 1 1 年国家技术创新示范企业名单” ， 中联重科作为全国首批入选， 也是湖南省内 唯一的一家获此殊荣的企业 ， 国家将在产业、 财税等多方面给予优惠政策扶持。 国家工信部、 财政部此次“ 技术创新示范企业” 认定， 旨在促进和完善以企业为主体、 市场为导向、 产学研相结合的技术创新体 系的建设 ， 鼓励工业企业开展技术创新， 增强自身核心竞争力， 加快转变经济发展方式。本次入选国家技术创新示范企业， 是对中联 重科在工程机械领域创新成果的充分肯定。 中联重科传承国家级科研院所 5 0多年技术积淀， 始终引领着行业技术进步。在超高压混凝土泵送机械、 超长臂架泵车、 超大型 移动式起重机 、 超大型建筑起重机 、 新能源环卫机械等领域保持着技术和市场的领先地位。 全球最大 D 5 2 0 0 塔式起重机， 创 C 1 2 0高 性能混凝土超高泵送世界纪录、 融合欧洲技术的全球最长 6 2 m六节臂混凝土泵车， 全球最大的履带起重机下线， 这一系列刷新世 界纪录的科技创新 ， 充分彰显了中联重科强劲的创新实力。 中联重科通过构建企业创新体系， 全方位地保障了公司持续技术创新、 持续高速发展。中联重科技术创新体系的持续不断提升 和长期成功应用， 不仅使公司自身以突飞猛进的速度做大做强， 也为行业的技术水平提高、 创新模式探索、 产业结构调整提供 了成 功 的经验 。 8 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m