C70高强混凝土配合比试验研究

杨文杰，郑卫东，韩健，邹小平

（1.泸州建中混凝土有限公司， 四川　泸州 646000；2.泸州精衡信建设工程检测有限公司，四川 泸州 646000）

C70高强混凝土配合比试验研究

杨文杰1，郑卫东1，韩健1，邹小平2

（1.泸州建中混凝土有限公司， 四川泸州 646000；2.泸州精衡信建设工程检测有限公司，四川 泸州 646000）

本文采用当地卵石破碎为碎石过程中产生的副产品─石粉砂，精选颗粒级配较好、经水洗后石粉含量不超过 8% 的石粉砂作为主要细骨料，以粉煤灰和硅粉为掺合料，利用正交设计试验的方法，进行了探索性的试验研究，初步确定了C70 高强混凝土配合比，研究高强混凝土积累了原始数据。

高强混凝土 ；正交设计；配合比试验

0　前言

随着建筑技术和混凝土技术的发展，高强高性能混凝土作为建设部推广应用的十大新技术之一，是建筑工程发展的必然趋势。使用高强高性能混凝土，可减轻结构自重,增加使用面积，提高混凝土的耐久性以及结构的抗震能力，提高经济效益，延长建筑物的使用寿命。

各地在试验室配制 C70 机制砂高强混凝土以及工程实际应用日趋成熟。但泸州地区对 C70 高强混凝土的研究以及应用还是一片空白。本研究主要选用当地原材料，并根据材料固有的特性探索性研究 C70 高强混凝土，为本地区研究高强混凝土积累了一定的参考数据和原始资料。

1　研究思路

由于本地天然中砂资源匮乏，本试验主要采用卵石破碎为碎石过程中产生的副产品─石粉砂，精选颗粒级配较好、经水洗后石粉含量不超过 8% 的石粉砂作为主要细骨料，以粉煤灰和硅粉为掺合料探索性配制 C70 高强混凝土，并利用正交设计原理对混凝土配合比进行设计、试验、筛选，同时拟定以表 1 中技术指标进行拌合物性能的试验研究，为研究C70 高强混凝土提供技术路线和方向。

表1　泵送高强混凝土拌合物性能技术要求表

高强混凝土拌合物不应离析和泌水，凝结时间应满足施工要求。

2　原材料

2.1水泥

采用重庆某水泥厂生产的 P•O42.5R 水泥，其物理力学性能试验结果见表 2。

表2　水泥的基本性能

2.2粉煤灰

采用 Ⅰ 级（F 类）粉煤灰，其物理性能试验结果见表3。

表3　粉煤灰试验表

2.3硅粉

成都某公司生产的微硅粉，其物理及化学成分试验结果见表 4。

表4　硅粉物理性能及化学成分试验表　　　%

2.4粗细骨料

（1）细骨料：混凝土用细骨料为卵石破碎为碎石过程中产生的石粉砂，石粉砂中含有较多小石颗粒以及含量较高的石粉，由于石粉用于高强混凝土中还存在争议，经水洗处理降低了砂中石粉含量，根据 GB/T 14684－2011《建设用砂》的要求对细骨料进行了检测，检测结果见表 5。

表5　砂物理性能试验表

（2）粗骨料：采用 4.75～16mm 连续级配的卵碎石，具体性能指标见表 6。

表6　卵碎石物理性能试验表

2.5外加剂

选用泸州某外加剂厂生产的聚羧酸类减水剂，具体性能指标见表 7。

表7　外加剂性能试验表

2.6 水

采用符合国家标准要求的饮用水。

3　配合比设计

本试验采用微量调节外加剂掺量的方式，严格控制混凝土水胶比，以达到所设计混凝土拌合物扩展度的要求。从工作量的角度考虑，在此次研究试验中，外加剂掺量不考虑为影响配合比设计的主要因素，根据《高强混凝土应用技术规程》中技术指标的要求，对影响混凝土强度的主要因素分别进行设计，胶凝材料总量（kg/m3）分别取：580、615、650，水胶比分别取：0.24、0.25、0.26，硅粉掺量分别取：8%、10%、12%，粉煤灰掺量分别取：15%、17%、19%，砂率分别取 46%、47%、48%，选 L18(3)7正交表进行设计，具体正交试验设计见表 8。

表8　L18(3)7C70 混凝土配合比正交设计表

4　混凝土性能试验研究及数据分析

4.1试验方法

混凝土拌合物制备：混凝土用 60L 强制式搅拌机搅拌，严格控制混凝土用水量；

工作性能测试：参照 GB/T 50080－2002《普通混凝土拌合物性能测试方法》测试混凝土拌合物的坍落度及坍落度2小时的经时损失，采用倒坍落度桶的方法，以流空时间来评价混凝土的流动性；

混凝土试件成型：混凝土拌合物工作性能测试完后，装入 150mm×150mm×150mm 的试模，振动成型；

试件养护：试件成型 2 4 h 后拆模，在标准温度(20±2)℃，湿度 95% 的环境下养护；

混凝土性能测试：混凝土性能参照 GB/T 50081－2002《普通混凝土力学性能试验方法》规定的标准方法进行测试。

4.2高强混凝土的配制

根据表 8 所拟定的试验参数计算出混凝土配合比，经试拌、成型、养护、测试其强度，具体试验结果见表 9。

表9　正交试验结果统计表

由表 9 可知，混凝土拌合物 2h 后的坍落度和扩展度几乎无损失，倒坍落度桶排空的时间都能满足工作性要求，硅粉的掺入，提高了混凝土拌合物的和易性，高效减水剂的使用，使混凝土拌合物具有了大流动性的特点。

4.3部分试验数据正交分析

本试验主要以混凝土抗压强度指标为主导因素，作强度极差和效应曲线图分析，根据表9 的试验数据，正交强度极差分析见表 10，各因素效应曲线分析图见图 1。

图1　效应曲线图

由表 10 和图1可知各因素对混凝土强度影响的顺序为：砂率＞胶材用量＞粉煤灰掺量＞硅粉掺量＞水胶比，由此可得最优配方为：砂率 2，胶材用量 3，粉煤灰掺量 2，硅粉掺量2，水胶比 1。

表10　强度极差分析表　　　MPa

5　C70 配合比的确定

根据强度极差和效应曲线图分析，可以得出 C70 高强混凝土配合比，见表 11。

表11　C70 高强混凝土配合比表　kg/m3

按此配合比，结合调节外加剂掺量满足混凝土拌合物流动性方法，经数次重复验证试验，并根据混凝土拌合物性能以及混凝土抗压强度结果分析，拌合物适合泵送，且满足工作性要求，混凝土抗压强度均都达到了 90MPa 以上，试验结果均达到预期效果。

6　结语

（1）采用当地卵石破碎为碎石过程中产生的副产品─石粉砂，精选颗粒级配较好、经水洗后石粉含量不超过 8% 的石粉砂，以及以煤灰和硅粉为掺合料，可以配制 C70 高强混凝土。

（2）通过正交设计试验，找出了各因素影响高强混凝土强度的主次顺序。

（3）配制的 C70 高强混凝土两小时内经时损失较小，倒坍落度桶排空时间均符合规范要求，混凝土拌合物性能、力学性能均能满足要求。

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［通讯地址］四川泸州市泰安机械工业园区 泸州建中混凝土有限公司（646000）

杨文杰（1981— ），男，主要从事预拌混凝土生产、研究、管理工作。