论高强人工砂粉煤灰混凝土研制原理和配比设计

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1、论高强人工砂粉煤灰混凝土研制原理和配比设计　　摘要：本文通过试验测试天然砂和人工砂混凝土的抗渗性能，研究了人工砂对混凝土抗渗性能的影响，选择不同的水灰比、粉煤灰替代水泥率和粉煤灰超量系数进行交叉试验，研究了粉煤灰对人工砂混凝土抗渗性能的影响规律。结果表明：人工砂混凝土在标准养护28d和56d的抗渗性能均低于同水灰比条件下的天然砂混凝土，人工砂粉煤灰混凝土的抗渗性能与养护龄期、水灰比、粉煤灰替代水泥率及粉煤灰超量系数等因素相关，同水灰比条件下人工砂粉煤灰混凝土的抗渗性能高于人工砂混凝土，人工砂混凝土和人工砂粉煤灰混凝土的抗渗性能均随着抗压强度的提高而提高。

2、关键词：高强人工砂粉煤灰混凝土；正交试验；工程应用；中图分类号：TQ536文献标识码：A文章编号：0.引言6随着我国国民经济的快速增长，基础建设投资开始大规模发展，高强人工砂粉煤灰混凝土的有效生产是通过仔细挑选、控制和组合所有的组分而实现的。为得到更高强度人工砂粉煤灰混凝土，必须选择最佳的原料比例，而且得考虑到水泥和粉煤灰特性、骨料质量、浆体比例、骨料一浆体相互作用、外加剂品种和掺量及搅拌。1.原材料1.1水泥本试验采用某普通硅酸盐水泥42.5号，其物理力学性能如下：表1水泥的物理力学性能1.2细集料选用某市石料厂生产的人工砂，其物理性能如下：表2人工砂

3、的物理性能1.3粗集料选用某市两级配碎石，10mm~20mm碎石占60%，5mm~10mm碎石占40%，其物理性能如下：表3石子物理性能指标1.4粉煤灰某电厂生产的II型粉煤灰，其主要性能如下：表4粉煤灰常用性能指标2.试验方案和结果6根据经验和试配，以坍落度为30~70mm，强度等级C50为控制目标进行正交试验。控制超量系数为1.6，设计试验方案如下：表5试验因素与水平表表6正交试验表表7极差分析表2.1对坍落度的影响随着粉煤灰取代水泥率的增加拌合物的工作性变差，水泥用量、水灰比或是砂率在所给的水平范围内增加均会导致坍落度的增加。本试验中粉煤灰取代水泥

4、率对坍落度是起降低作用的，在混凝土的拌和过程中，拌和物中的浆体随着粉煤灰的增多而显得更加干稠，搅拌也更加不均匀。从整体上来看，粉煤灰替代水泥率的增加并不会改善混凝土拌和物的流动性。对于砂率，本试验所用的细度模数达到了3.45，属于比较粗的级配，所以稍稍提高砂率对混凝土的工作性有利。2.2对28天强度的影响6研究显示，水灰比是影响强度的最重要的因素，砂率和水泥用量对强度影响很小，随着粉煤灰掺量的提高28天抗压强度降低。本试验中随着粉煤灰掺入量的增加，粉煤灰掺入量乘以超量系数的增强效果也是下降的，这是因为粉煤灰和水泥质量之比增大，水泥水化后析出的消石灰相对减

5、少，低钙粉煤灰与之反应生成的水硬性物质减少的缘故，所以对于粉煤灰掺量较大（大于20%）的配合比设计使用超量系数法效果并不好。3.补充试验及技术经济分析3.1配合比正交表中的部分配合比虽然已经达到了C50等级，但工作性不满足施工要求，而且部分配合比的胶凝材料用量超过了600kg/m3，这不但浪费水泥，也是不符合桥规要求。但由正交试验的分析可知，混凝土的强度主要还是决定于水灰比，所以根据工程的实际情况，采用常用减水剂掺量0.8%~1%，降低水灰比重新进行试配，每个配合比均令粉煤灰替代率为20%，超量系数取为1.4，得到如表8所示结果：表8高强混凝土配合比表注

6、：表8中序号5为同比条件下相同配合比的黄砂混凝土试验结果。坍落度单位为mm，水灰比无单位，其余的单位均为kg/m3。3.2配合强度6试配的几个配比强度均达到了C50试配强度标准要求，接近或超过C60试配强度标准要求，强度是满足要求的。从坍落度上来说，1和5均在50~70mm之间，可以满足桥梁构件中配筋较密时的要求，其余的流动性也在30mm以上，满足构件的一般配筋要求。试验的3天强度均在28天强度的50%以上，7天强度均在28天强度的70%以上，可见高强人工砂粉煤灰混凝土的早期强度也是满足一般工程要求的。由5可以看出，相同条件下，高强人工砂粉煤灰混凝土的工

7、作性与高强黄砂混凝土相当，3天和7天强度有些降低，但28天强度较高，这是因为粉煤灰替代水泥后导致实际发生水化反应的水泥量减少，从而导致混凝土早期强度相对降低，随着时间的增加，粉煤灰逐渐发挥出活性效应，使混凝土的后期强度增加较快。如果假定配比5的28天强度相等，比较高强人工砂粉煤灰混凝土与高强黄砂混凝土的经济性见表9。表9单方混凝土经济性能对比表由表9可知，每m3人工砂混凝土比普通混凝土节约46.7元，如果整个地区工程中使用100万/m3混凝土，则相当于用砂节约2810万元，用水泥节约1860万元，共节约4670万元，这还不考虑同配合比人工砂粉煤灰混凝土的

8、28天强度要高出黄砂混凝土的因素。可见，高强人工砂粉煤灰混凝土确实比普通混凝土有