华体会体育网站赞助国米:矿物掺合料对大体积混凝土性能的影响研究

华体会体育官网入口:

  由于大体积混凝土的体积巨大，且浇筑过程中多为一次性连续浇筑，因此，混凝土中心部位的温度容易急剧升高，当内外温差过大时，就会出现温度裂缝，影响混凝土结构的正常使用。

  解决混凝土内部温度过高的问题，应从配合比环节考虑，减少高水化热的水泥用量，保持混凝土力学性能不变，降低混凝土整体的水化放热量，而粉煤灰、矿粉都是在水泥水化后，通过与水泥水化产物反应，达到降低整体水化反应速率的目的。粉煤灰加入后，混凝土整体流动性能提升幅度较大，粘度降低；矿粉加入后，混凝土整体流动性能基本无改善，中后期强度改善明显，对于提升大体积混凝土施工性能和结构安全具备极其重大意义。

  本文基于大体积混凝土自身特点以及工程实际需要，针对混凝土粘度较大、温升导致的裂缝、中后期抗压强度较低等问题，对不同胶凝材料用量、不同粉煤灰及矿粉掺量下C50大体积混凝土的工作性能、中后期力学性能、耐久性能等关键指标来测试，以期为相关工程提供参考。

  水泥：P•O42.5普通硅酸盐水泥，标准稠度用水量29.8%，水泥胶砂试件的3、28d抗住压力的强度分别为29.3、51.9MPa；粉煤灰：F类Ⅱ级粉煤灰，细度20.9%，烧失量2.88%，需水比98%；矿粉：S95级矿粉，28d活性指数103%；细骨料：人工砂，细度模数2.7，亚甲蓝MB值1.1g/kg，石粉含量4.1%，泥块含量0.3%；粗骨料：粒径5～25mm的连续级配碎石，压碎指标9.0%，含泥量0.6%；减水剂：聚羧酸系高性能减水剂，含固量8.61%，减水率29%。

  参照GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能测试方法标准》进行混凝土的力学性能测试；参照GB/T50082-2024《混凝土长期性能和耐久性能测试方法标准》进行混凝土的长期性能和耐久性能测试。

  固定水胶比、砂率不变，研究不同胶凝材料用量（500、520kg/m3）、不同粉煤灰掺量（10%、20%、30%、40%）、不同矿粉掺量（10%、20%、30%）时，大体积混凝土的各项性能变化规律，通过聚羧酸高效减水剂调整混凝土工作性能。

  由表2可知，（1）随着粉煤灰掺量的增加，混凝土流动性能提升，但掺量超过30%后，流动性能提升不明显，而矿粉对于混凝土流动性几乎无改善；这主要是由于粉煤灰属于球形玻璃体结构，可降低颗粒间的阻力作用，多余的自由水可改善混凝土流动性，而矿粉属于磨细颗粒，结构尖锐，保水性能差，无法改善体系的流动性能。（2）不同胶凝材料用量下，粉煤灰掺量30%时，混凝土整体流动性最佳，扩展度分别为590、595mm。但胶凝材料为520kg/m3时，混凝土整体粘度稍高，流速稍慢。因此，基于工作性能评价结果，胶凝材料用量确定为500kg/m3。

  由图1可知，胶凝材料用量增加后，大体积混凝土抗住压力的强度并未明显地增加。胶凝材料用量为520kg/m3时，混凝土的60、90d抗住压力的强度相较胶凝材料用量500kg/m3，增加幅度很小，这表明胶凝材料用量的改变对混凝土抗住压力的强度的提升作用有限。粉煤灰、矿粉加入后，混凝土的中后期抗住压力的强度增长较好，这表明水化反应的持续进行不断提供水化产物，密实整体结构，提升混凝土强度。C50-009组混凝土的胶凝材料用量为500kg/m3，粉煤灰、矿粉掺量分别为30%、20%，混凝土的28、60、90d抗压强度分别为59.8、68.9、74.5MPa，强度富余值高，安全保证性强。

  由表3可知，胶凝材料用量分别为500、520kg/m3时，C50大体积混凝土抗渗等级均达到了P12等级。随着胶凝材料用量的增加，混凝土的最大渗水高度会降低，但降幅很小，约4～10mm，这表明混凝土的抗渗性能良好。

  胶凝材料用量分别为500、520kg/m3时，选择空白组（C50-001、C50-010）、粉煤灰掺量30%和矿粉掺量20%组（C50-009、C50-018）的混凝土进行收缩性能测试，结果见表4。

  由表4可知，胶凝材料用量分别为500、520kg/m3时，粉煤灰掺量为30%和矿粉掺量为20%组，相较基准组，混凝土早期收缩值下降幅度显著，混凝土的3d收缩值分别降低了58.2%、58.9%，后期变化规律基本保持一致。这主要是由于粉煤灰和矿粉的掺入，缓解了水泥熟料前期的剧烈水化反应，水化早期的反应速度得到缓解，热量释放速度变慢，整体温升平稳，温度应力下降，因此，较纯水泥基准组，早期混凝土收缩值下降明显。这也表明粉煤灰、矿粉对不同龄期混凝土的收缩改善效果显著。

  在模拟混凝土的浇筑过程中，运用预先布置在模板内部的压力变送器，监测浇筑全程混凝土对钢筋模板的压应力，研究不同监测点应力变化规律，并评价混凝土水化放热量是不是合理，测试点位共计30个。混凝土不同龄期应力测试结果如图2所示。

  由图2可知，14d龄期时，大体积混凝土有1处监测点位的应力值要高于劈裂抗拉强度值，高于劈裂抗拉强度值点位占比3.3%，抗裂风险较小；28d龄期时，全部监测点位的应力值均低于劈裂抗拉强度值，抗裂风险系数＜1.0，混凝土没有开裂风险。这表明通过加入适量粉煤灰、矿粉，水化放热速率得到一定的改善，混凝土内外温差降低，开裂风险降低。

  本文研究了不同胶凝材料用量、不同粉煤灰和矿粉掺量下C50大体积混凝土的各项性能，并模拟了混凝土浇筑过程中的应力变化，得出以下结论：

  （1）粉煤灰能改善混凝土的工作性能，尤其是流动性和粘度方面，而矿粉对混凝土工作性能的改善作用很小。当胶凝材料用量为500kg/m3，粉煤灰掺量为30%时，大体积混凝土的流动性、粘度较佳。

  （2）粉煤灰、矿粉主要改善混凝土的中后期强度。当胶凝材料用量为500kg/m3，粉煤灰掺量30%和矿粉掺量20%时，大体积混凝土的28、60、90d抗住压力的强度分别为59.8、68.9、74.5MPa；基于应力测试结果，混凝土14d时的开裂风险较低，28d时没有开裂风险。

  （3）粉煤灰、矿粉能改善混凝土的耐久性能，大体积混凝土抗渗等级均达到了P12等级，抗渗性能好，且混凝土的早期收缩可控，收缩性能良好。

  （4）基于试验结果，优选配合比为胶凝材料用量500kg/m3，粉煤灰、矿粉掺量分别为30%、20%。（来源：《混凝土世界》2025.01）返回搜狐，查看更加多