摘要:通過(guò)對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)水泥、砂石骨抖、不同品質(zhì)礦物摻合料的混凝土試配試驗(yàn)，測(cè)定混凝土強(qiáng)度的發(fā)展變化，時(shí)比分析水泥強(qiáng)度、砂石骨料、礦物摻合料三者對(duì)高強(qiáng)度混凝土性能的影響，供實(shí)驗(yàn)室人員及工程技術(shù)人員參考。
關(guān)鍵詞:高強(qiáng)混凝土;骨料;粉煤灰;強(qiáng)度
中圖分類號(hào):TU528.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1000一7717(2006)04一0108一03
1 前言
高強(qiáng)度混凝土(C60以上)在土木工程中大量推廣應(yīng)用，其經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益巨大。高強(qiáng)度混凝土由于強(qiáng)度高可減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸，提高空間利用，降低建筑物結(jié)構(gòu)自重，減小地基負(fù)荷;成型后結(jié)構(gòu)密實(shí)度較大提高，混凝土結(jié)構(gòu)物耐久性提高，使用壽命延長(zhǎng)，減小社會(huì)投資;高強(qiáng)度混凝土流動(dòng)性好，可塑性強(qiáng)，特別適宜現(xiàn)代化施工方法，充分利用現(xiàn)代運(yùn)輸設(shè)備、輸送設(shè)備、成型設(shè)備，極大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。根據(jù)各地區(qū)原材料情況應(yīng)盡可能利用當(dāng)?shù)刭Y源生產(chǎn)高強(qiáng)度混凝土，以提高混凝土質(zhì)量，推動(dòng)混凝土材料發(fā)展。
2 混凝土材料性能影響因素分析
2.1普通混凝土性能影響因素
普通混凝土強(qiáng)度性能主要決定于水泥強(qiáng)度與水灰比。由于水泥強(qiáng)度、骨料強(qiáng)度相對(duì)于普通混凝土強(qiáng)度較高，一般不會(huì)發(fā)生水泥石和骨料破壞，主要在水泥石和骨料的界面發(fā)生破壞。通過(guò)現(xiàn)代觀察技術(shù)已發(fā)現(xiàn)，普通混凝土在凝結(jié)硬化過(guò)程中，由于骨料的約束，水泥膠結(jié)料的體積改變是不均勻的，水泥石將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力較大時(shí)，在水泥石與骨料界面上就會(huì)形成微裂縫，這些微裂縫在混凝土未受到荷載之前就已存在。當(dāng)混凝土受到荷載后，這些微裂縫處就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，裂縫就開(kāi)始延伸與發(fā)展，并且互相連通，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)破壞。這是普通混凝土的破壞機(jī)理。
當(dāng)水泥強(qiáng)度提高，水泥石與骨料粘結(jié)力則提高;水灰比下降，則水泥石收縮減小，微裂縫數(shù)量隨之減少，從而提高混凝土強(qiáng)度。
2.2 高強(qiáng)度混凝土性能影響因素
高強(qiáng)度混凝土強(qiáng)度性能不同于普通混凝土。高強(qiáng)度混凝土水泥強(qiáng)度較高，加人了活性礦物摻合料，骨料粒徑較小，粒形較均勻，水灰比較小，水泥石在凝結(jié)硬化過(guò)程中變形均勻，形成微裂縫較少。由于骨料粒徑較小，混凝土材質(zhì)均勻，內(nèi)部應(yīng)力分布均勻。其破壞機(jī)理為:在荷載作用下，圍繞較大顆粒的粗骨料產(chǎn)生粘結(jié)裂縫，依斷裂力學(xué)準(zhǔn)則和第二個(gè)石子的界面相對(duì)于壓縮軸的傾角，裂縫延伸有可能就此停止，不形成貫通裂縫[2]。隨著荷載不斷增加，應(yīng)力有可能直接穿透石子，而產(chǎn)生新的裂縫。由于裂縫不集中，在達(dá)到破壞荷載時(shí)，個(gè)別裂縫迅速發(fā)展，瞬間形成應(yīng)力集中試件破壞，呈現(xiàn)一種脆性破壞形態(tài)，這是高強(qiáng)度混凝土的破壞形態(tài)。所以高強(qiáng)度混凝土的關(guān)鍵影響因素為水泥強(qiáng)度、礦物摻合料細(xì)度和活性、骨料品質(zhì)及粒形粒徑。
3 試驗(yàn)資料
3.1 水泥
秦嶺水泥股份有限公司生產(chǎn)的P.O 4 2.5R ,P.O52.5 R普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度值見(jiàn)表10
3.2 砂
西安市津河產(chǎn)中粗砂，細(xì)度模數(shù)3.2，級(jí)配合格，含泥量0.4%;西安市浦河中砂，細(xì)度模數(shù)2.4，級(jí)配合格，含泥量1.2%。
3.3 石子
陜西三原產(chǎn)石灰石，規(guī)格5－25m m，壓碎指標(biāo)9.8%，級(jí)配.合格;西安臨漁產(chǎn)花崗巖，規(guī)格5－25mrn，壓碎指標(biāo)5.6%，級(jí)配合格。
3.4 礦物摻合料
陜西新型建筑材料有限公司生產(chǎn)的超細(xì)粉煤灰:陜西寶雞電廠工級(jí)粉煤灰;陜西渭河電廠n級(jí)粉煤灰。
3.5 外加劑
西安東晶科貿(mào)有限公司生產(chǎn)氨基磺酸鹽高效減水劑(J)、上海麥斯特產(chǎn)ST－8CN減水劑(H)、西安德來(lái)克奈系高效減水劑(D)．
4 原材料對(duì)高強(qiáng)混凝土性能影響試驗(yàn)分析
4.1 砂
高強(qiáng)混凝土用砂應(yīng)選中偏粗砂，細(xì)度模數(shù)不宜小于2.4，含泥量不大于0.8%，相同混凝土強(qiáng)度等級(jí)用不同細(xì)度模數(shù)、含泥量的砂，配制的混凝土其性能不同。當(dāng)砂子含泥量由1.2%降低到0.4%時(shí)混凝土強(qiáng)度增加近10%，并且塌落度也有影響。混凝土拌合物塌落度、強(qiáng)度數(shù)據(jù)見(jiàn)表2,
4.2 石子
高強(qiáng)混凝土用石應(yīng)特別重視石子的品質(zhì)、品種與粒形。同一品質(zhì)、品種的石子，若粒形不同則混凝土性能不同，不同混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)選用不同品質(zhì)的石子。根據(jù)試驗(yàn)C60混凝土可用石灰?guī)r配制，但C70以上混凝土必須用花崗巖配制，石灰?guī)r配制混凝土強(qiáng)度很難達(dá)到。
石子的粒形可用規(guī)準(zhǔn)儀測(cè)定和壓碎指標(biāo)間接判定。根據(jù)試驗(yàn):不同粒形石子，除用規(guī)準(zhǔn)儀直接得到針片狀顆粒含量以外，還可用壓碎指標(biāo)間接判定，當(dāng)石子品質(zhì)、品種相同時(shí)，若粒形不同則壓碎指標(biāo)不同，而且對(duì)混凝土性能的影響很大[5l。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表30
4.3 礦物摻合料
高強(qiáng)混凝土必須摻加活性礦物摻合料。但礦物摻合料的品質(zhì)、品種、細(xì)度對(duì)高強(qiáng)混凝土性能影響較大，不同品質(zhì)、品種、細(xì)度的礦物摻合料影響各不相同川。眾所周知，常用礦物摻合料有硅灰、礦渣、粉煤灰等。筆者采用不同品質(zhì)粉煤灰分別配制膠砂和混凝土，通過(guò)比較粉煤灰的細(xì)度及摻量對(duì)混凝土強(qiáng)度性能影響較大。圖3是不同粉煤灰摻量膠砂強(qiáng)度曲線叫。
粉煤灰是一種玻璃質(zhì)球狀顆粒，其玻璃質(zhì)是火山灰活性的來(lái)源。但表面這一層玻璃體較堅(jiān)硬，阻礙了粉煤灰火山灰活性的發(fā)揮。破壞這一層硬質(zhì)玻璃體粉煤灰活性則大大提高。通過(guò)試驗(yàn)可看出，使用I級(jí)粉煤灰能配制C60強(qiáng)度等級(jí)混凝土，而I級(jí)粉煤灰則較困難;使用工級(jí)粉煤灰配制C70以上強(qiáng)度等級(jí)混凝土仍然較困難。當(dāng)使用超細(xì)粉煤灰以后，混凝土強(qiáng)度得到很大提高。粉煤灰磨細(xì)以后增加了參與火山灰效應(yīng)的表面，有利于Cat+滲透和玻璃體中硅、鋁的溶解，由于粉煤灰顆粒原生晶格的破壞，切斷了網(wǎng)絡(luò)中Si－0鍵和Al-0鍵，生成基和帶電荷的破斷面，提高結(jié)構(gòu)不規(guī)則和缺陷程度，粉煤灰活性增大[31。圖4是不同品質(zhì)粉煤灰配制混凝土強(qiáng)度曲線。
5 結(jié)語(yǔ)
高強(qiáng)混凝土性能影響因素與普通混凝土性能影響因素不同，原材料選擇與質(zhì)量控制應(yīng)有所區(qū)別。C60混凝土可用42.5R水泥配制;C70以上混凝土必須用52-5R水泥配制，否則混凝土質(zhì)量難以保證。高強(qiáng)度混凝土應(yīng)關(guān)鍵控制水泥強(qiáng)度、砂子含泥量、石子品質(zhì)、品種和粒形、礦物摻合料品種、細(xì)度及適宜的外加劑。只要以上原材料選擇合適，并對(duì)質(zhì)量進(jìn)行控制，不需特殊工藝就能達(dá)到混凝土強(qiáng)度目標(biāo)。
