发布时间 : 星期五 文章中低强度等级砼高性能化的技术途径更新完毕开始阅读
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第三章 混凝土配合比参数对混凝土性能的影响
本章研究了混凝土设计配合比参数包括单位胶凝材料用量、水胶比、砂率和含气量等参数对新拌混凝土性能，硬化混凝土性能的影响，研究混凝土各配合比参数对混凝土性能的影响，通过采用弗克提供的优质Ⅱ级粉煤灰、使用普通PO42.5硅酸盐水泥、掺加弗克自产5H高效减水剂，使选出的混凝土配合比不但满足技术要求，且具有工作性好，流动度大、粘聚性好等特点。
3.1 胶凝材料用量对混凝土性能影响
水胶比不变的情况下，主要是混凝土中的水泥用量决定混凝土的强度与耐久性，因此混凝土需要有足够的水泥用量。但是，水泥的用量并不是越大越好，一是由于水泥量过多时，水泥的水化热也会过大，对混凝土性能造成影响；二是在满足各技术指标的情况下，减少水泥的用量能够降低生产成本，节约资金。
本实验主要改变水泥用量从360kg/m3、380kg/m3、400kg/m3、420kg/m3、440kg/m3五个水平，保持水胶比一定，保持砂率一定，改变高效减水剂掺量使新拌砼坍落度保持在（200±20）mm内。试验配合比见表3-1。
表 3-1 试验配合比
配合比（kg/m3）
编号
C
A1 A2 A3 A4 A5
288 304 320 336 352
W 162.0 171.0 180.0 189.0 198.0
S 732 720 708 697 685
G大/G小 549/549 540/540 532/532 523/523 514/514
0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 W/B
(%) 40% 40% 40% 40% 40%
(%) 1.9 1.6 1.2 0.8 0.6
砂率
5H
3.1.1 胶凝材料用量对新拌混凝土性能影响
良好的和易性是新拌高性能混凝土的工作性的特征。新拌混凝土在自重或外界振动力作用下的流动，必须以克服内部阻力为前提，该内部阻力主要包括集料间的摩阻力与水泥浆的粘滞阻力。集料间的摩擦阻力主要取决于混凝土中水泥浆的数量；水泥浆的粘滞阻力主要取决于水泥浆的稠度。显然，水泥浆是赋予新拌混凝土流动性的关键因素。新拌混凝土相关性能见表3-2。
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表 3-2 新拌混凝土坍落度与和易性
水泥用量
编号 A1 A2 A3 A4 A5
kg/m 360 380 400 420 440
3
SL(mm)
和易性
0h 193 210 190 196 191
表 3-3 新拌混凝土含气量与泌水率
0.5h 160 198 175 141 108
出料坍落度大，和易性尚可 出料坍落度大，和易性好 出料坍落度大，和易性好 出料坍落度大，轻微泌浆 出料坍落度大，轻微泌浆
编号 含气量（%） 泌水率（%）
A1 2.20 5.95
A2 1.80 7.52
A3 1.00 4.00
A4 1.75 4.12
A5 0.90 2.21
250200坍落度(mm)150100500360380400420胶凝材料用量（kg/m3）4400h0.5h坍损
图 3-1 水泥用量对混凝土坍落度及坍损的影响
由表3-2、表3-3与图3-1可以看出：在水胶比保持不变时，随着水泥用量的不断增加，混凝土含气量降低泌水率减少，混凝土初始坍落度值都比较大，且水泥用量达到380kg/m3时，混凝土坍落度达到最大值210mm，后随水泥用量的加不断降低，降低幅度较小。混凝土的坍落度经时损失也随混凝土胶凝材料的用量的增加而呈现先降低后增
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加的趋势，当水泥用量为380kg/m3时，混凝土0.5h坍落度损失最小，坍落度损失5.7%，混凝土和易性好，当水泥用量小于等于400kg/m3时，坍落度损失值降低的幅度较小，混凝土的和易性都较好；当水泥用量大于400kg/m3时，混凝土的0.5h坍落度损失率为28%、43%，坍落度损失很大，混凝土出现泌浆现象，和易性较差。由表3-3可看出混凝土的含气量总体也随胶凝材料用量的增加呈降低的趋势。这是由于在水胶比不变时，胶凝材料用量不断增加，新拌混凝土中的水泥浆数量也就增加，润滑能力也就增大，集料间的摩擦阻力不断减小，因此新拌混凝土的流动性也就增大。但当胶凝材料用量超过一定范围后，造成水泥浆数量过多时，会使混凝土出现泌水泌浆，新拌混凝土的和易性也变差。
3.1.2 水泥用量对硬化混凝土力学性能影响
不同水泥用量的混凝土的力学性能见表3-4。由表3-4与图3-2可看出，当胶凝材料用量大于380kg/m3，随单位胶凝材料用量的增加，混凝土的抗压强度逐渐降低。这是由于在相同水胶比与坍落度下，单位体积混凝土拌合物随胶凝材料用量的增加，骨料含量减少拌合物表面积减少，吸水量也减少，其拌合物的总含水量也就增多，因此有效水胶比增大，混凝土强度降低。但总的来说，强度变化并不是很大，所以，在水胶比、砂率不变的情况下，单位胶凝材料用量对混凝土的强度虽有影响但影响不大。
表 3-4 不同水泥用量混凝土的力学性能 B
编号 A1 A2 A3 A4 A5
Kg/m3 360 380 400 420 440
3d 27.0 29.5 26.9 23.5 23.6
抗压强度（MPa）
7d 36.5 39.0 34.3 33.9 34.2
28d 50.2 52.1 51.0 50.6 49.7
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5350474441383532292623203d7d龄期（d）28d抗压强度（MPa）A1A2A3A4A5
图 3-2 不同水泥用量对混凝土抗压强度影响
3.2 水胶比对混凝土性能影响
水胶比是混凝土中水的量比上胶凝材料的总用量，水胶比是影响混凝土强度、工作性及耐久性的主要因素。在胶凝材料总用量一定的情况下，水胶比越小，水泥浆就越干涸，水泥浆的粘聚力变大，新拌混凝土的流动性就越小，混凝土内部游离水较少，水泥石中气泡及水泡较少，混凝土内部结构较密实，孔隙率较低。当水胶比过小时，混凝土就过于干稠，新拌混凝土的流动性较低，使其运输、浇注和施工操作困难，难以保证混凝土的成型后的性能。相反，水胶比过大时，其用水量也就过多，增大了材料的离析、泌水现象，同时增加了材料的孔隙，严重影响混凝土的强度与耐久性[14]。
水胶比分别为0.39、0.42、0.44、0.47、0.5、0.53，根据上述实验，取胶凝材料用量为380kg/m3,通过掺加加高效减水剂来保证坍落度达到试验要求，本次试验所掺加的减水剂的量均在弗克混凝土技术部人员现场指导下掺加而确定。试验配合比见表3-5。
表 3-5 试验配合比
配合比（kg/m3）
编号
C
B1 B2 B3 B4 B5 B6
304 304 304 304 304 304
W 148.2 159.6 167.2 178.6 190.0 201.4
S 728 724 720 716 712 708
G大/G小 545/545 543/543 540/540 537/537 534/534 531/531
0.39 0.42 0.44 0.47 0.50 0.53 W/B
(40%) 40% 40% 40% 40% 40% 40%
(%) 1.70 1.60 1.30 0.80 0.55 0.44
砂率
5H
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