【www.zhangdahai.com--其他范文】
刘文龙
（1.中铁十局集团第二工程有限公司，河南 郑州 450003；
2.河南安罗高速公路有限公司，河南 郑州 450000）
随着我国经济的发展和科学技术的进步，高强混凝土因良好的耐久性和稳定性等优点，在公路工程[1]、建筑工程等领域被广泛应用[2]，更能满足我国现代建设需求。其质量的优劣直接关系到工程结构的安全性，为提高混凝土的施工质量，高强混凝土的配合比优化研究具有重要意义。
高强混凝土原材料主要有骨料、水泥、矿物掺合料、水以及外加剂[3]，其配合比是影响高强混凝土强度的重要因素。高强混凝土内水泥型号一般选取高标准的硅酸盐水泥，且应保证水泥质量的稳定性[4]。掺合料主要包括粉煤灰、矿粉、硅粉等。粉煤灰为火力电厂烧煤后的产物，在混凝土中主要有分散作用，矿粉是冶铁的副产品，在混凝土中主要是降低混合物的抗离析能力及腐蚀性[4]，在高强混凝土中添加矿物掺合料，不仅可以节约水泥用量，保护环境，还可以改善混凝土的微结构，从而提高混凝土强度，因此矿物掺合料是高强混凝土配合比研究中对于其力学性能影响较大的成分[5]。
本文主要针对水泥品种的选取、矿粉以及粉煤灰作为掺合料时对C50高强混凝土的抗压强度影响，实现最优配合比研究目的，为实际工程混凝土原材料的选取提供一定的理论指导建议。
本文的水泥品种主要有强度等级为42.5和52.5的普通硅酸盐水泥，记为P·O42.5与P·O52.5，其中P·O42.5水泥物理性能见表1[6]，P·O52.5水泥物理性能见表2。矿物掺合料的选取为粉煤灰与矿粉两种，矿粉的基本物理性能见表3，粉煤灰的化学成分见表4。
表1 P·O42.5水泥物理性能指标
表2 P·O52.5水泥物理性能指标
表3 矿粉基本物理性能
表4 粉煤灰化学成分
混凝土试模的使用符合标准[7]。混凝土抗压强度等级按照立方体抗压强度标准值确定。立方体抗压强度标准值为按照标准方法制作、养护的边长为150mm×150mm×150mm的标准立方体试件。本研究的试验工况如表5所示，每一个试验工况制作两组试件，每组三块试件，其中一组试件用以研究7d龄期混凝土抗压强度值，另一组用以研究28d龄期混凝土抗压强度值。28d龄期以标准试验方法测得具有95%保证率的抗压强度值[8]。
表5 试验工况
试件成型抹面后立即放入养护室，保持试件表面湿度。在养护温度为20±5℃、相对湿度大于50%的室内静置1～2d，试件静置期间应避免受到振动和冲击，静置后编号标记、拆模。试件拆模后应立即放入温度为20±2℃，相对湿度为95%以上的标准养护室中养护。标准养护室内的试件置于支架上，彼此间隔10～20mm，试件表面保持潮湿，养护过程满足相关规定[9]。
研究采用恒压力试验机进行混凝土标准立方体试件抗压强度值计算，恒应力压力试验机符合国家标准[10-11]的相关规定。试验分别对7d和28d龄期的试件进行混凝土抗压强度试验。试验过程连续均匀加荷，并实时采集数据，加载整个实验过程符合相关规定。
2.1 混凝土标准立方体抗压强度计算
混凝土标准立方体抗压强度计算如式（1）所示:
式中：
fcc——混凝土立方体试件抗压强度，MPa；
F——试件破坏荷载，N；
A——试件承压面积，mm2。
取每组3个试件测值的算术平均值作为该组试件的强度值。根据试验结果，研究所得所有工况的混凝土试件28d抗压强度均大于60MPa，满足实际工程需求[12]。
2.2 水泥品种
水泥品种和胶凝物质的数量是影响水泥混凝土强度和工作性的主要因素，骨料能否发挥作用，与水泥材料本身强度和粘结力有很大关系，且强度主要取决于水泥石与骨料的粘结力，因此水泥品种的确定非常重要。在配制高强混凝土时，水泥强度等级的选用要求应高于相对应的混凝土强度等级[13]。
本研究设计两组P·O42.5和P·O52.5水泥品种，混凝土设计强度均为C50，采取表5中的试验工况一和二的试件进行7d和28d混凝土抗压强度值的比较，两组数据对比结果如图1所示。
由图1可知，尽管使用P·O42.5水泥7d龄期的混凝土试件抗压强度低于P·O52.5水泥的混凝土试件，但P·O42.5水泥28d龄期的混凝土试件抗压强度高于P·O52.5水泥的混凝土试件2.5%，且7d到28d的P·O42.5水泥混凝土试件抗压强度增长了33.1%，而P·O52.5水泥混凝土试件抗压强度仅增长了18.5%，P·O42.5水泥7d到28d龄期C50高强混凝土抗压强度增长率比P·O52.5水泥大78.9%，后期P·O42.5水泥混凝土的强度增长趋势更为明显[14]。此外，对于高强混凝土而言，随着水胶比增加，混凝土抗压强度呈降低趋势[15,16]，根据表5各工况混凝土水胶比可知，使用P·O42.5水泥混凝土的水胶比小于P·O52.5水泥混凝土的水胶比。
图1 不同水泥品种混凝土抗压强度
综上，实际工程C50高强混凝土选择水泥品种最优为P·O42.5水泥。
2.3 掺合料
由上可知，对于C50混凝土的最优水泥选择为P·O42.5，因此本节内容主要针对水泥品种为P·O42.5的混凝土试件进行研究，主要研究工况二、工况三、工况四以及工况五的不同掺合料对C50高强混凝土抗压强度的影响，从而提出最优掺合料的选择方案。
2.3.1 单掺矿粉或粉煤灰
C50混凝土中不添加掺合料、单掺矿粉以及单掺粉煤灰时，分别进行7d与28d抗压强度试验，其结果如图2所示。
图2 7d和28d龄期时不同掺合料的混凝土抗压强度
由图2可知，矿粉作为掺合料的混凝土7d抗压强度高于无掺合料以及粉煤灰作为掺合料时混凝土的抗压强度。然而，矿粉作为掺合料时混凝土7d到28d龄期的抗压强度增长率只有6.8%，远小于无掺合料以及粉煤灰作为掺合料时混凝土的抗压强度的增长率，且矿粉作为掺合料时混凝土28d龄期的抗压强度是最低的，且低于无掺合料的混凝土抗压强度2.5%。由此可知，矿粉作为C50高强混凝土的掺合料时，不仅不会增强混凝土抗压强度，反而对混凝土的力学性能有不利影响，粉煤灰掺合料的混凝土抗压强度最大，且7d到28d龄期的混凝土强度增长率最大，有良好的力学性能。
综上，C50高强混凝土掺合料的最优选取原料应为粉煤灰，且选择矿粉时，应尽可能考虑实际工程要求。
2.3.2 粉煤灰与矿粉混合掺合料
以上研究表明，尽管矿粉相较于粉煤灰是一种较为不利的混凝土掺合料，但本文研究希望为实际工程提供更多的混凝土掺合料选择性。因此，进一步对粉煤灰与矿粉作为混合掺合料时混凝土抗压强度进行研究。
掺合料用量为矿粉50kg、粉煤灰50kg以及粉煤灰50kg与矿粉30kg混合掺合料的三组混凝土试件的抗压强度试验结果如图3所示。尽管粉煤灰与矿粉混合掺合料的混凝土强度增长率达到了30.4%，但混合掺合料的7d与28d混凝土抗压强度值均小于其他三组混凝土试件。
图3 7d和28d龄期时不同掺合料混凝土抗压强度
综上，粉煤灰与矿粉混合掺合料的选择对C50高强混凝土配合比是最不利的，掺合料的最优选取为粉煤灰。
本文对混合掺合料混凝土抗压强度的研究仅考虑混凝土内粉煤灰50kg与矿粉30kg这一种情况，对于不同含量粉煤灰与矿粉混合掺合料混凝土的抗压强度影响仍需进一步研究。
为了优化C50高强混凝土的配合比，本文对配置原料在掺配混凝土中的表现进行研究，结论如下：
（1）P·O42.5水泥7d到28d龄期C50高强混凝土抗压强度增长率比P·O52.5水泥大78.9%，P·O42.5水泥28d龄期C50高强混凝土抗压强度比P·O52.5水泥要大2.5%，因此最优水泥品种为P·O42.5。
（2）矿粉单掺混凝土抗压强度低于无掺合料混凝土2.5%，矿粉对C50混凝土的配合比较为不利。
（3）粉煤灰单掺混凝土抗压强度分别比矿粉单掺以及无掺合料混凝土提高了11.3%和8.5%，最优混凝土掺合料为粉煤灰。
（4）粉煤灰与矿粉作为混合掺合料时混凝土抗压强度值最低，分别低于无掺合料、单掺矿粉以及单掺粉煤灰6.7%、4.3%和14.0%，因此，粉煤灰与矿粉作为C50高强混凝土掺合料最为不利。
猜你喜欢 龄期高强粉煤灰 铁矿渣高强海绵砖配合比设计建材发展导向(2022年20期)2022-11-03粉煤灰喷浆材料抗压强度的实验研究煤矿安全(2022年3期)2022-03-24Spatiotemporal control of femtosecond laser filament-triggered discharge and its application in diagnosing gas flow fieldsPlasma Science and Technology(2022年2期)2022-03-10粉煤灰综合利用进展及前景展望建材发展导向(2021年24期)2021-02-12粉煤灰对混凝土抗冻临界强度的影响研究当代化工(2019年12期)2019-01-14丢啥也别丢魂故事会(2015年21期)2015-11-17国槐尺蛾幼虫毛序及龄期特性观察天津农业科学(2015年7期)2015-09-07美国白蛾幼虫期特性观察天津农业科学(2015年9期)2015-09-02高温后长龄期在役混凝土抗压强度及微观分析建筑科学与工程学报(2014年4期)2015-02-03本文来源：http://www.zhangdahai.com/shiyongfanwen/qitafanwen/2023/0427/590301.html
