高強(qiáng)混凝土配合比試驗(yàn)研究及數(shù)據(jù)分析

梁華英

廣寧縣建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站 廣東廣寧 526300

摘要：本文研究了高強(qiáng)度混凝土配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)，通過(guò)分析各種原材料的具體性能，科學(xué)地設(shè)計(jì)了高強(qiáng)度混凝土的配合比，并通過(guò)分析各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，初步確定了高強(qiáng)度混凝土的配合比，希望能為相關(guān)試驗(yàn)提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)混凝土；配合比；試驗(yàn)；數(shù)據(jù)分析

0 前言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的建筑業(yè)也取得了巨大的進(jìn)步，建筑項(xiàng)目的建設(shè)也日益增多。高強(qiáng)混凝土作為一種新型建筑材料，以其抗壓強(qiáng)度高、抗變形能力強(qiáng)、密度大、孔隙率低等優(yōu)點(diǎn)，在各種建筑項(xiàng)目中得到廣泛的應(yīng)用，其配合比的設(shè)計(jì)越來(lái)越受重視。研究高強(qiáng)度混凝土配合比試驗(yàn)，合理設(shè)計(jì)高強(qiáng)度混凝土的配合比，推動(dòng)其在建筑業(yè)中的發(fā)展是當(dāng)前的一個(gè)重要課題。

1 研究思路

考慮到當(dāng)?shù)氐馁Y源狀況，由于本地天然中砂資源匱乏，所以本試驗(yàn)主要采用卵石破碎為碎石過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品─石粉砂，精選顆粒級(jí)配較好、經(jīng)水洗后石粉含量不超過(guò)8%的石粉砂作為主要細(xì)骨料，以粉煤灰和硅粉為摻合料探索性配制C70高強(qiáng)混凝土，并利用正交設(shè)計(jì)原理對(duì)混凝土配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、篩選，同時(shí)擬定以表1中技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行拌合物性能的試驗(yàn)研究，為研究C70高強(qiáng)混凝土提供技術(shù)路線和方向。

表1 泵送高強(qiáng)混凝土拌合物性能技術(shù)要求表

高強(qiáng)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。

2 原材料

2.1 水泥

采用水泥廠生產(chǎn)的P·O42.5R水泥，其物理力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 水泥的基本性能

2.2 粉煤灰

采用Ⅰ級(jí)（F類）粉煤灰，其物理性能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 粉煤灰試驗(yàn)表

2.3 硅粉

微硅粉其物理及化學(xué)成分試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 硅粉物理性能及化學(xué)成分試驗(yàn)表%

2.4 粗細(xì)骨料

（1）細(xì)骨料：混凝土用細(xì)骨料為卵石破碎為碎石過(guò)程中產(chǎn)生的石粉砂，石粉砂中含有較多小石顆粒以及含量較高的石粉，由于石粉用于高強(qiáng)混凝土中還存在爭(zhēng)議，經(jīng)水洗處理降低了砂中石粉含量，根據(jù)GB/T14684-2011《建設(shè)用砂》的要求對(duì)細(xì)骨料進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 砂物理性能試驗(yàn)表

（2）粗骨料：采用4.75～16mm連續(xù)級(jí)配的卵碎石，具體性能指標(biāo)見(jiàn)表6。

2.5 外加劑

選用外加劑廠生產(chǎn)的聚羧酸類減水劑，具體性能指標(biāo)見(jiàn)表7。

表6 卵碎石物理性能試驗(yàn)表

表7 外加劑性能試驗(yàn)表

2.6 水

采用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的飲用水。

3 配合比設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采用微量調(diào)節(jié)外加劑摻量的方式，嚴(yán)格控制混凝土水膠比，以達(dá)到所設(shè)計(jì)混凝土拌合物擴(kuò)展度的要求。從工作量的角度考慮，在此次研究試驗(yàn)中，外加劑摻量不考慮為影響配合比設(shè)計(jì)的主要因素，根據(jù)《高強(qiáng)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》中技術(shù)指標(biāo)的要求，對(duì)影響混凝土強(qiáng)度的主要因素分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，膠凝材料總量（kg/m3）分別取：580、615、650，水膠比分別?。?.24、0.25、0.26，硅粉摻量分別取：8%、10%、12%，粉煤灰摻量分別?。?5%、17%、19%，砂率分別取46%、47%、48%，選L18（3）7正交表進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表8。

表8 L18（3）7C70混凝土配合比正交設(shè)計(jì)表

4 混凝土性能試驗(yàn)研究及數(shù)據(jù)分析

4.1 試驗(yàn)方法

混凝土拌合物制備：混凝土用60L強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌，嚴(yán)格控制混凝土用水量；

工作性能測(cè)試：參照GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能測(cè)試方法》測(cè)試混凝土拌合物的坍落度及坍落度2小時(shí)的經(jīng)時(shí)損失，采用倒坍落度桶的方法，以流空時(shí)間來(lái)評(píng)價(jià)混凝土的流動(dòng)性；

混凝土試件成型：混凝土拌合物工作性能測(cè)試完后，裝入150mm×150mm×150mm的試模，振動(dòng)成型；

試件養(yǎng)護(hù)：試件成型24h后拆模，在標(biāo)準(zhǔn)溫度（20±2）℃，濕度95%的環(huán)境下養(yǎng)護(hù)；

混凝土性能測(cè)試：混凝土性能參照GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行測(cè)試。

4.2 高強(qiáng)混凝土的配制

根據(jù)表8所擬定的試驗(yàn)參數(shù)計(jì)算出混凝土配合比，經(jīng)試拌、成型、養(yǎng)護(hù)、測(cè)試其強(qiáng)度，具體試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。

由表9可知，混凝土拌合物2h后的坍落度和擴(kuò)展度幾乎無(wú)損失，倒坍落度桶排空的時(shí)間都能滿足工作性要求，硅粉的摻入，提高了混凝土拌合物的和易性，高效減水劑的使用，使混凝土拌合物具有了大流動(dòng)性的特點(diǎn)。

4.3 部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)正交分析

本試驗(yàn)主要以混凝土抗壓強(qiáng)度指標(biāo)為主導(dǎo)因素，作強(qiáng)度極差和效應(yīng)曲線圖分析，根據(jù)表9的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，正交強(qiáng)度極差分析見(jiàn)表10，各因素效應(yīng)曲線分析圖見(jiàn)圖1。

表9 正交試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

表10 強(qiáng)度極差分析表MPa

由表10和圖1可知各因素對(duì)混凝土強(qiáng)度影響的順序?yàn)椋荷奥?gt;膠材用量>粉煤灰摻量>硅粉摻量>水膠比，由此可得最優(yōu)配方為：砂率2，膠材用量3，粉煤灰摻量2，硅粉摻量2，水膠比1。

5 C70配合比的確定

根據(jù)強(qiáng)度極差和效應(yīng)曲線圖分析，可以得出C70高強(qiáng)混凝土配合比，見(jiàn)表11。

圖1 效應(yīng)曲線圖

表11 C70高強(qiáng)混凝土配合比表kg/m3

按此配合比，結(jié)合調(diào)節(jié)外加劑摻量滿足混凝土拌合物流動(dòng)性方法，經(jīng)數(shù)次重復(fù)驗(yàn)證試驗(yàn)，并根據(jù)混凝土拌合物性能以及混凝土抗壓強(qiáng)度結(jié)果分析，拌合物適合泵送，且滿足工作性要求，混凝土抗壓強(qiáng)度均都達(dá)到了90MPa以上，試驗(yàn)結(jié)果均達(dá)到預(yù)期效果。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高強(qiáng)度混凝土配合比的設(shè)計(jì)關(guān)系到高強(qiáng)度混凝土的使用性能，而且對(duì)建筑物的使用壽命也有一定的影響。因此，研究高強(qiáng)度混凝土配合比試驗(yàn)十分必要。研究人員要認(rèn)真分析試驗(yàn)原材料的各項(xiàng)性能，合理設(shè)計(jì)高強(qiáng)度混凝土的配合比，并認(rèn)真分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而確定高強(qiáng)度混凝土的最佳配合比，提高高強(qiáng)度混凝土的各項(xiàng)性能，提高經(jīng)濟(jì)效益，延長(zhǎng)建筑物的使用壽命。本文的混凝土配合比試驗(yàn)研究達(dá)到了預(yù)期的效果，可供參考借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]張廣泰，毛婷廳.新疆地區(qū)高強(qiáng)混凝土配合比試驗(yàn)研究[J].混凝土.2014（09）

[2]張騰，朱朝艷，王學(xué)志.混雜纖維高強(qiáng)混凝土基本力學(xué)性能試驗(yàn)研究[J].吉林水利.2014（02）

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圖2試塊組二三種強(qiáng)度值

圖3試塊組三三種強(qiáng)度值

圖4試塊組四三種強(qiáng)度值

表13 推測(cè)值與試驗(yàn)值對(duì)比表（MPa）

觀察以上四幅圖，我們可以直觀判斷哪些試塊值存在較大偏離。

第一組試塊我們選取123號(hào)試塊進(jìn)行分析；

第二組試塊我們選取123號(hào)試塊進(jìn)行分析；

第三組試塊我們選取234號(hào)試塊進(jìn)行分析；

第四組試塊我們選取125號(hào)試塊進(jìn)行分析。

4.3 強(qiáng)度推測(cè)值與試驗(yàn)測(cè)得強(qiáng)度值的對(duì)比

強(qiáng)度推測(cè)值與試驗(yàn)測(cè)得強(qiáng)度值的對(duì)比如表13所示。

5 結(jié)論與建議

從對(duì)比表與分析可以得出如下結(jié)論：

（1）隨著齡期的增長(zhǎng)，無(wú)論是超聲回彈法強(qiáng)度推測(cè)值，還是抗壓試驗(yàn)的強(qiáng)度測(cè)定值，大體上都是有所增加的，且隨著齡期增長(zhǎng)，二者相差的百分?jǐn)?shù)越來(lái)越小。

（2）在骨料相同條件下，骨料粒徑越大回彈值相對(duì)越大，超聲檢測(cè)聲速值相對(duì)越大。

（3）在骨料不同條件下，水灰比相同，回彈值大致相同。超聲檢測(cè)聲速值卵石相對(duì)越高。

（4）齡期相對(duì)較長(zhǎng)，回彈值及超聲檢測(cè)聲速值也相應(yīng)變大。

本次試驗(yàn)中所得的超聲回彈法強(qiáng)度推測(cè)值與實(shí)際抗壓試驗(yàn)所得到的強(qiáng)度測(cè)定值存在有一定差距，分析誤差存在的原因，在今后的試驗(yàn)中應(yīng)該引起注意，避免不必要的誤差，使試驗(yàn)更準(zhǔn)確。主要存在誤差有以下幾點(diǎn)：

（1）試塊的養(yǎng)護(hù)條件沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，如溫度、濕度等。

（2）試塊體積較小，使概率方法不準(zhǔn)確。

（3）回彈檢測(cè)時(shí)，回彈儀沒(méi)能夠水平，造成誤差。

（4）耦合劑用量的多少以及試塊上殘留的耦合劑使試塊軟化。

混凝土無(wú)損檢測(cè)技術(shù)具有無(wú)損、簡(jiǎn)便、快速、便于大面積測(cè)試等優(yōu)點(diǎn)，已在工業(yè)與民用建筑、水利、電力等工程建設(shè)項(xiàng)目的混凝土質(zhì)量檢測(cè)和評(píng)價(jià)中得到廣泛應(yīng)用，取得了良好的應(yīng)用效果，并在工程實(shí)踐中不斷總結(jié)、完善和提高。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，混凝土強(qiáng)度不僅是混凝土最基本、最重要的性能，也是決定混凝土綜合性能的基礎(chǔ)，并直接影響著鋼筋混凝土建筑物的結(jié)構(gòu)安全性和使用耐久性。因此，我們需要認(rèn)真掌握超聲回彈法，并將其更為有效的應(yīng)用到混凝土強(qiáng)度的檢測(cè)中，以為建筑施工帶來(lái)幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉英、胡逸家.回彈法和超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度在工程建設(shè)中的應(yīng)用[J].工程質(zhì)量.2014（S2）.

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