C70自密實(shí)混凝土性能研究

王寧，吳謙，高倫，王愛(ài)鈺，何正斌

（ 中建商品混凝土有限公司，湖北 武漢 430040）

C70自密實(shí)混凝土性能研究

王寧，吳謙，高倫，王愛(ài)鈺，何正斌

（ 中建商品混凝土有限公司，湖北 武漢 430040）

本文研究了 C70 自密實(shí)混凝土的工作性能、力學(xué)性能及耐久性能。所配制的自密實(shí)混凝土初始坍落度 260mm、擴(kuò)展度 690mm、倒坍時(shí)間 9.2s、U 型槽填充高度 330mm，可以滿足自密實(shí)的要求，2h 坍落度無(wú)損失；28d 抗壓強(qiáng)度達(dá)到104.8MPa；所配制的混凝土抗?jié)B性能良好、抗 Cl-滲透性能良好，28d 收縮值比普通混凝土小 23.8%，各齡期抗碳化性能良好。

C70 自密實(shí)混凝土；工作性；抗 Cl-滲透；收縮

0 引言

隨著高層或超高層建筑的跨越式發(fā)展，高強(qiáng)混凝土用量不斷增多。由于這一類高層或超高層建筑普遍結(jié)構(gòu)復(fù)雜，布筋密集，在要求混凝土具有高強(qiáng)度的同時(shí)，工作性也需要滿足自密實(shí)的要求，在這樣的條件下，高強(qiáng)自密實(shí)混凝土應(yīng)運(yùn)而生。高膠凝材料用量。低水膠比是高強(qiáng)自密實(shí)混凝土的顯著特點(diǎn)，這一特點(diǎn)可以使混凝土滿足高強(qiáng)自密實(shí)的要求，但也增加了混凝土開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)，影響混凝土的耐久性[1-3]。本文對(duì) C70 自密實(shí)混凝土的工作性能、力學(xué)性能及耐久性能進(jìn)行研究，配制出的混凝土在工作性、抗壓強(qiáng)度及耐久性方面均滿足要求。

1 原材料與試驗(yàn)方法

1.1 原材料

（1）水泥

水泥采用華新 P·O42.5 水泥，其物理性能見(jiàn)表 1。

表 1 水泥的物理性能

（2）礦物摻合料

粉煤灰采用 I 級(jí)級(jí)粉煤灰，其細(xì)度 6.5%，燒失量2.9%，需水量比 94%；礦粉采用 S95 級(jí)礦粉，比表面積420m2/kg，密度 2.82kg/m3，28d 活性指數(shù) 97%；硅灰中 SiO2含量為 91.85%，比表面積為 20000m2/kg。

（3）骨料

細(xì)骨料采用中粗河砂，細(xì)度模數(shù) 2.6，含泥量 0.3%，泥塊含量 0%；粗集料采用碎石，碎石粒徑 5～20mm，顆粒級(jí)配良好，含泥量 0.1%，泥塊含量 0%，壓碎值 7%。

（4）高效減水劑

減水劑采用聚羧酸減水劑，固含量 21.50%，減水率20.8%。

（5）水

試驗(yàn)用水采用潔凈的自來(lái)水。

1.2 試驗(yàn)方法

混凝土的抗?jié)B試驗(yàn)、抗 Cl-滲透試驗(yàn)、抗碳化試驗(yàn)及收縮試驗(yàn)，按照 GB/T 50082－2009《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》中的規(guī)定進(jìn)行；力學(xué)性能試驗(yàn)按照GB/T 50081－2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》中的規(guī)定進(jìn)行。

2 C70自密實(shí)混凝土性能

2.1 C70 自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)

自密實(shí)混凝土的耐久性與收縮性密切相關(guān)，如果收縮性滿足要求，表明混凝土內(nèi)部裂紋較少，自由水通過(guò)的難度增加，抗?jié)B性能也會(huì)達(dá)到要求。通過(guò)前期試驗(yàn)對(duì)比，自密實(shí)混凝土的收縮比普通混凝土的要大。因此，本試驗(yàn)在配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮到水化溫升對(duì)自密實(shí)混凝土收縮性能的影響，采用摻入礦物摻合料取代水泥的方式降低水化熱，在不影響和易性的前提下降低自密實(shí)混凝土的收縮。C70 自密實(shí)混凝土與 C70 普通混凝土的配比如表 2 所示。

表 2 C70 自密實(shí)混凝土與 C70普通混凝土配合比 kg/m3

2.2 C70自密實(shí)混凝土拌合物工作性

C70 自密實(shí)混凝土的工作性能指標(biāo)與坍落度經(jīng)時(shí)損失結(jié)果見(jiàn)表 3，拌合物工作性試驗(yàn)如圖 1、圖 2 所示。

表 3 C70 自密實(shí)與普通混凝土工作性

圖 1 自密實(shí)混凝土工作性

圖 2 自密實(shí)混凝土的 L 流動(dòng)儀試驗(yàn)

從圖中可以看出，混凝土拌合物不離析、不泌水、間隙通過(guò)性強(qiáng)，具有優(yōu)良的工作性。從表 3 中可見(jiàn)，試驗(yàn)驗(yàn)證的C70 自密實(shí)混凝土滿足自密實(shí)要求，2h 坍落度幾乎無(wú)損失。滿足自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范可知，所配制自密實(shí)混凝土自密實(shí)性能達(dá)到二級(jí)要求。

2.3 C70 自密實(shí)混凝土力學(xué)性能

表 4 為 C70自密實(shí)混凝土的力學(xué)性能。從表中看出 C70自密實(shí)混凝土的力學(xué)性能均達(dá)到了 C70 普通混凝土的力學(xué)性能指標(biāo)，且未振搗試件的抗壓強(qiáng)度為振搗試件抗壓強(qiáng)度的98.8%。

表 4 C70 自密實(shí)混凝土力學(xué)性能指標(biāo)

3 C70 自密實(shí)混凝土長(zhǎng)期性能與耐久性能

3.1 C70 自密實(shí)混凝土的抗?jié)B性能

試驗(yàn)過(guò)程中，試件均未出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。將抗?jié)B試件劈裂后發(fā)現(xiàn)，滲水高度只有 2mm，試件滲透性很低，混凝土抗?jié)B性能良好。

3.2 C70 自密實(shí)混凝土 Cl-滲透性

表 5 為 ASTMC1202 中混凝土抗 Cl-滲透性具體評(píng)價(jià)指標(biāo)，表 6 為自密實(shí)混凝土抗 Cl-滲透性試驗(yàn)結(jié)果。

表 5 電通量規(guī)定值及對(duì)應(yīng)混凝土抗 Cl-滲透性等級(jí)

表 6 C70 自密實(shí)混凝土抗 Cl-滲透性試驗(yàn)結(jié)果

由試驗(yàn)結(jié)果可知，自密實(shí)混凝土 28d 電通量為498～622C，均小于 1000C，優(yōu)于規(guī)定指標(biāo)，表明混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實(shí)，具有良好的抗 Cl-滲透性能。

3.3 C70 自密實(shí)混凝土收縮性能

為了比較，同時(shí)成型了 C70 普通混凝土收縮試件。圖 3為 C70 自密實(shí)混凝土與 C70 普通混凝土收縮率隨齡期變化的對(duì)比。從圖 3 中可以看出，C70 自密實(shí)混凝土和 C70 普通混凝土的收縮值在早期的增加速度較快，后期增長(zhǎng)緩慢，并且 C70 自密實(shí)混凝土 28d 的收縮率比普通混凝土收縮率小23.8%。

圖 3 C70 自密實(shí)混凝土與 C70普通混凝土收縮率變化曲線

粉煤灰的摻入降低了自密實(shí)混凝土的收縮率。主要原因如下：（1）粉煤灰未水化顆粒填充在水泥水化產(chǎn)物的孔隙中，將原來(lái)的大孔分割成許多細(xì)小且互不連通的小孔，使水泥漿體孔隙率減少和孔結(jié)構(gòu)細(xì)化；（2）粉煤灰火山灰反應(yīng)生成的微晶相填滿了粉煤灰與水泥間水膜層的同時(shí)，又將原有水泥漿體骨架的孔隙填充，使?jié){體密實(shí)度提高。另外，未發(fā)生二次水化反應(yīng)的粉煤灰很好地發(fā)揮了微集料效應(yīng)，起到了抑制基體收縮的作用。

硅粉的摻入增加了自密實(shí)混凝土的收縮率。由于硅粉具有很強(qiáng)的活性，當(dāng)硅粉與水接觸后，部分顆粒迅速水化，形成 Ca(OH)2與 C-S-H 凝膠。這一階段的水化速率迅速增加，導(dǎo)致早期混凝土強(qiáng)度和內(nèi)部微應(yīng)力均快速增長(zhǎng)，而徐變松弛能力下降，因此，硅灰的摻入會(huì)提高自密實(shí)混凝土的收縮率。

礦粉的摻入降低了自密實(shí)混凝土的收縮率。因?yàn)榈V粉具有潛在活性，在堿性條件下激發(fā)方可發(fā)生水化，早期沒(méi)有水化的礦粉填充在水泥水化產(chǎn)物的孔隙中，隨著水化產(chǎn)物Ca(OH)2的生成，礦粉的水化速率隨之增加，形成 C-S-H 凝膠，使?jié){體密實(shí)度提高，從而抑制混凝土的收縮。

綜上所述，粉煤灰、礦粉的摻入有效抑制了自密實(shí)混凝土的收縮，兩者后期形成的水化產(chǎn)物使混凝土整體更加密實(shí)，在降低收縮的同時(shí)也提高了整體的抗?jié)B性能。

3.4 C70 自密實(shí)混凝土抗碳化性能

7d、28d 自密實(shí)混凝土碳化深度測(cè)量結(jié)果如圖 4 所示。