混凝土坍落度影响因素的试验研究
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混凝土坍落度影响因素的试验研究
邓初首,夏勇。
【摘要】研究了在用水量一定时,砂率、水灰比、粉煤灰对混凝土坍落度的影响,并分析了粗集料最大粒径对坍落度的影响。结果表明:砂率有一个最佳值,此值下坍落度最大;不同水灰比的混凝土拌合物,通过适当增减砂率,可保持坍落度基本不变;与基准混凝土(不掺粉煤灰)相比,内掺II级粉煤灰的混凝土坍落度增大,内掺III级粉煤灰的混凝土坍落度减小。
【关键词】砂率;水灰比;粉煤灰;坍落度
0前言
混凝土一个重要技术指标是拌合物的和易性,和易性(又称工作性)是指混凝土拌合物易于施工操作(拌和、运输、浇筑和捣实)并能获得质量均匀、成型密实的性能。它包括三方面含义:流动性、粘聚性和保水性。流动性是指混凝土拌合物在自重或施工机械振捣的作用下,能产生流动,并均匀密实地填满模板的性能。对于大量使用的塑性混凝土来说,其拌合物流动性用坍落度表征。
如何准确快速地配制出坍落度符合要求的混凝土?这就需要了解引起坍落度变动的影响因素。不容置疑,用水量是决定坍落度的主要因素。本文着重研究了在固定单位用水量的情况下,砂率、水灰比和粉煤灰掺合料对混凝土坍落度的影响,并分析了粗集料最大粒径的影响。
1 试验用原材料和试验方法
1.1 水泥海螺牌P.O3
2.5级水泥。
1.2 粗集料
马鞍山市葛羊山产石灰岩质人工碎石,最大粒径分别取25mm、40mm两种规格。
1.3细集料
江砂(中砂),细度模数2.6。
1.4粉煤灰
经检验,选用马鞍山二电厂提供的II级和III级粉煤灰,检验结果如表l所示。
注:细度为45~rr-方孔筛筛余。
1.5试验方法
执行GB/T50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》。按标准规定,测得的坍落度值均精确到1mm,修约至5mm。
2结果与讨论
2.1砂率对混凝土坍落度的影响
采用两种研究途径:(1)固定单位用水量和水灰比不变,分别用粗集料最大粒径为25mm、40rnm的碎石混凝土拌合物试验,结果见图1。(2)固定单位用水量和粗集料最大粒径不变,分别取水灰比为0.45、0.55的凝土拌合物试验,结果见图2。
由图1知:(1)比较同一规格的粗集料混凝土拌合物,坍落度随着砂率的增大呈现先增后减的变化趋势,即存在一个最佳砂率值,在此砂率下,拌合物流动性最大。也就是说,在此最佳砂率下,获得相同坍落度的拌合物所需的水泥用量最少。(2)随着粗集料最大粒径的减小(由40mm 减至25mm ),其最佳砂率值增大(由35%增至37%)。(3)在相同用水量情况下,混凝土坍落度随着粗集料最大粒径的减小而降低,且在各级砂率下均有不同程度的下降,最佳砂率下,坍落度最大值由 75mm 降至 45mm 。
分析原因,笔者认为:(1)在相同用水量和水灰比下,水泥用量一定,若砂率过小,则浆体不足,不能保证粗集料间有足够的砂浆填充润滑,粗集料颗粒间的摩擦阻力较大,拌合物流动性较小,坍落度较低;若砂率过大,细集料比表面积和空隙率增大,在用水量和水泥用量一定时,需要润湿细集料表面的水分和包裹细集料的水泥浆体显得不足,水泥浆的润滑作用减弱,细集料间的摩擦阻力增加,拌合物流动性下降。只有砂率适宜时,砂子不但较好地填充了粗集料间隙,保证石子间有一定厚度的砂浆层润滑,而且也能在水泥浆体一定时,细集料有充足的水泥浆包裹润滑,使混凝土拌合物有较好的流动性,所以存在一个最佳砂率值。(2)粗集料最大粒径减小,集料间空隙率增大,需要填充石子间隙的砂浆需求量增加,所以最佳砂率值会随着石子粒径的减小而增大。(3)粗集料最大粒径减小,比表面积增加,需要润湿其表面的水量增加,而在用水量一定时,会使最大粒径较小的粗集料润湿水分相对不足,所以在相同用水量下,混坍落度较小,也就是说,要获得相同坍落度的混凝土拌合物,最大粒径较大的粗集料需水量较少。 由图2可看出:不同水灰比的混凝土拌合物,其最佳砂率随着水灰比的减小而减小。分析认为:用水量一定,当水灰比较小时,水泥用量较多,水泥浆较稠,较小的砂率即可使混凝土拌合物含有丰富的浆体,填充集料间隙,包裹并润湿集料,此时,若砂率过大,会造成混凝土拌合物过于干涩粘稠,流动性急剧下降,如图2显示:水灰比为0.45的混凝土拌合物,在较大的砂率下(37%和39%),坍落度显著降低。 2.2水灰比对混凝土坍落度的影响
研究思路:固定用水量不变,随着水灰比的减小,即水泥用量的增加,适当减小砂率,以扣除同体积(增加的水泥体积)的砂重。试验配合比与结果如表2所示。
由表2知:不同水灰比的混凝土拌合物坍落度基本不变。这是因为适当增减的砂率,可使不同水灰比的混凝土拌合物砂浆浆体基本维持在同一水平,拌合物的流动性基本不变。因此,配制不同强度,相同坍落度的普通混凝土时,可固定用水量,通过调节
注:粗集料最大粒径D一=40㎜
砂率的大小来满足相同流动性的要求。但是,如果用水量一定,而水灰比过大,即使增加砂率,也不能保持混凝土拌合物流动性不变,坍落度将会有减小的趋势,如前所述,这是因为:此时的水泥用量太少,水泥浆体严重不足,其润滑作用大大减弱,而砂子的表面又缺少够的水泥浆体包裹润滑,细集料间的摩擦阻力增加,拌合物流动性下降。
2.3粉煤灰对混凝土坍落度的影响
粉煤灰是最常用的混凝土掺合料,试验分别取II级灰和III级灰内掺于混凝土中,等量取代水泥,在同一用水量下,与基准混凝土(不掺粉煤灰)进行对比试验,混凝土配合比及试验结果见表3。
由表3知:用水量一定时,掺II级灰的混凝土拌合物流动性大于基准混凝土;而掺III级灰的混凝土流动性小于基准混凝土。分析认为:II级灰的颗粒较细,含有大量的具有滚珠轴承作用和润滑作用的球状微细颗粒,减少了浆体与集料间的界面摩擦,提高了拌合物的流动性。同时,由于微细的粉煤灰颗粒能填充到水泥颗粒之中,降低了胶凝材料空隙率,相应地填充于固体颗粒中的水量减少,增加了颗粒表面的水膜层水量,对浆体的流动性有利。一般而言,II级以上的粉煤灰具有一定的减水作用。III级灰因颗粒较粗,细小致密的球形玻璃微珠少,滚珠轴承作用和润滑作用弱,同时III级灰的烧失量较大(烧失量表示的是粉煤灰在高温燃烧过程中未燃尽碳的含量),未燃尽碳含量多,而碳颗粒表面粗糙,蓄水孔多,易吸水,造成混凝土拌合物流动性下降。
3 结论
(1)用水量和水灰比一定时,砂率对混凝土坍落度的影响存在一个最佳值,在此最佳砂率下,混凝土坍落度最大。
(2)用水量一定,通过适当增减砂率,可保持不同水灰比的混凝土拌合物坍落度基本不变。
(3)用水量一定,掺II级粉煤灰可提高新拌混凝土的流动性;III级灰则降低了混凝土坍落度,要达到相同的流动性,掺III级粉煤灰的混凝土需水量增加。
(4)用水量一定,新拌混凝土坍落度随着粗集料最大粒径的增大而增大。