自密实砂浆充填堆石混凝土试验研究

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1、自密实砂浆充填堆石混凝土试验研究第1章绪论1.1研究背景在施工时，堆石混凝土所采用的建筑材料主要是大量的块石，将低水化热专用的自密实混凝土的性能优势发挥得淋漓尽致，使堆石混凝土具有低水化热与低水泥用量，以及高强度保证率与高密实度等特点，同时还可以显著提高施工效率，缩短施工工期，能大大降低施工成本等优势[2]。堆石混凝土是在自密实混凝土基础上发展并形成的一种新型的大体积混凝土，从二十世纪八十年代以来，自密实混凝土从概念的提出，到关键技术上的突破，再到不断扩展的应用范围，其间经历了近三十年，同时，自密实混凝土一直在不断地接受着实际工程的考验，也得到了广泛认可。1986年，自密实混凝土的概念由日本东

2、京大学的岗村甫教授首次提出，并与该所大学的其他两位学者开始自密实混凝土的各项研究；历经两年时间的关键技术突破，于1988年，成功开发出第一批自密实混凝土；从1990年开始，自密实混凝土正式开始应用于各类实际工程结构，自密实混凝土从此正式从实验室登上了建筑材料的历史舞台；1996年开始，欧洲各国也开始进行自密实混凝土的各项性能研究与工程实际应用；1998年，日本制定了世界上第一本关于自密实混凝土的施工指南，这标志着自密实混凝土施工方式，己经在日本成熟并得到了广泛应用；随后，中国开始开展研究自密实混凝土，历经近20年的发展，现在自密实混凝土在中国逐渐的被广泛接受和应用，2008年，《自密实混凝土技

3、术手册》[1]发行，标志着自密实混凝土这项新型技术在中国开始生根发芽。1.2堆石混凝土研究现状堆石混凝土的物理性能主要是指堆石混凝土的填充性能和抗渗透性。金峰等[7]研究表明用自密实混凝土充填堆石混凝土时，填充性能良好。文献[10]研究表明，堆石混凝土密实度越高，抗渗透性越强。堆石混凝土的密实度与自密实混凝土填充性、骨料间空隙、骨料级配等因素有关。文献[11]研究表明堆石混凝土的绝热温升较低，可以采用简化模型来研究堆石混凝土温度场和应力场。堆石混凝土的强度不低于充填堆石骨料所采用的自密实混凝土强度，且堆石与自密实混凝土间粘结力强。文献[12]通过试验研究，得出堆石混凝土抗弯强度与抗压强度的关系

4、，同时通过抗弯试验的试件断面状态判断骨料与自密实混凝土间的粘结关系。张志恒等[12]通过试验研究表明，与同强度等级的普通混凝土相比，堆石混凝土的劈裂抗拉强度高，且冷、热缝对堆石混凝土的劈裂抗拉强度的影响小，同时堆石混凝土稳定性好，离散性小，不同形式接缝对堆石混凝土抗折强度影响较大。文献[13]研究表明，堆石混凝土梁的弯拉及剪切比其实际采用的自密实混凝土梁高。唐欣薇等[14]研究表明，试验与数值模拟显示，堆石混凝土底面受拉应变与荷载关系在上升段可比性较高，可通过数值模拟预测堆石混凝土性能。..第2章原材料和试验方法2.1原材料大体积混凝土由于对早期水化热要求高，一般采用低热水泥[37]。水泥除应

5、具有较低的标准稠度用水量外，还应考虑其水化放热量、放热速率低及水泥强度高等条件。但本课题以就地取材为原则，选用沧州市场常见的鹿泉金隅鼎鑫水泥有限公司生产的P•O42.5普通硅酸盐水泥，该水泥的化学成分和基本性能分别见表2-1和表2-2。粉煤灰，又名飞灰，是火力发电厂由燃煤锅炉排出，并经烟囱道收集的固体、细粉状排放物。据统计，我国每年排放的粉煤灰量高达1.2亿吨，大量的粉煤灰不但占据部分农田，而且对环境造成严重污染。然而，自粉煤灰用于建筑材料使用后，其发生了由废渣到矿物掺合料的重大改变。粉煤灰的化学组分主要为SiO2、Al2O3，其各化学组分含量决定了粉煤灰活性的高低，同时也决定其各项

6、性能。粉煤灰的掺入，一方面代替了胶凝材料中的水泥，粉煤灰反应速度慢，因此有效减少堆石混凝土的温裂缝；同时，其可消耗大量水化产物Ca(OH)2，生成CSH凝胶，有利于提高混凝土的强度。粉煤灰混凝土因其水化热小、早期强度低、抗渗性好、抗化学腐蚀性好等特点多用于较晚承载的结构工程中。自密实混凝土生产中，多采用超细矿物掺合料来改善其保水性，由于一级粉煤灰比水泥细，所以自密实混凝土一般都采用一级粉煤灰。但沧州地区、唐山地区和绥中地区均没有稳定的一级粉煤灰供应，沧州市火电厂生产的Ⅱ级灰，其化学成分见表2-1，基本性能见表2-3。..2.2自密实砂浆工作性试验方法通过对以上各种试验方法分析发现：每一种方法在

7、测试自密实混凝土工作性方面都取得了一定的成果，然而这些测试方法也都存在测试范围狭窄的缺点，不能简单快捷地给出自密实砂浆填充堆石混凝土的评价指标。通过分析U型箱和倒坍落度筒试验，提出采用细集料堆积密度试验用的标准漏斗来测试自密实砂浆工作性，如图2-1所示。其测试原理是根据砂浆从漏斗中流空的时间和落下后在平板上的扩展度来评价的工作性，并固定每次砂浆体积为1.5L。与U型箱对自密实砂浆通过性不敏感不同，