CN105731919A - 一种超高掺粉煤灰混凝土 - Google Patents

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Abstract

一种超高掺粉煤灰混凝土，涉及建筑材料领域，所述混凝土包括按重量份计的以下组分：水泥48?60份，粉煤灰240?272份，砂656?696份，碎石1293?1333份，减水剂3.0?4.8份，引气剂0.18?0.26份，水80?90份，其力学性能和变形性能均可满足水利水电工程C18040及以下等级混凝土要求，且水化温升更低，抗裂能力更好，可降低混凝土裂缝风险，降低温控成本。

Description

一种超高掺粉煤灰混凝土
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种超高掺粉煤灰混凝土。
背景技术
建筑工程的混凝土技术正在向高强度、高流动性的方向发展，但是随着胶凝材料用量增大，混凝土水化热高、收缩率大等一系列问题也更加突出，混凝土施工中的裂缝控制难度也随着增大。对于大体积混凝土，混凝土凝结硬化期间水泥水化产生的水化热不易传导到外界，这些热量会导致混凝土内部温度不断上升，内外温差将在混凝土表面产生很大的拉应力，当这部分拉应力超过混凝土的抗拉强度时，会在混凝土表面产生裂缝。
因此，在混凝土中掺一定量的粉煤灰等量取代水泥来减少混凝土中的水泥用量，对防止大体积混凝土开裂起到了很好的作用。80年代以来，通过对粉煤灰做了大量研究，不断推进粉煤灰大掺量的使用，取得了大量的研究成果，促进了人们对粉煤灰观念的改变，但人们在使用粉煤灰时仍存在很多顾虑，在水利水电工程大体积常态混凝土中粉煤灰掺量很难突破70％，粉煤灰掺量70％以上的高掺粉煤灰混凝土在工程中使用的报道很少。
现今混凝土的设计理念，坚守保持水胶比与对照组一致的原则，忽略了影响试验结果的重要参数(如水胶比和大坝混凝土内部温升对其强度发展的影响等)，成为限制大掺量粉煤灰大坝混凝土发展的瓶颈。将粉煤灰作为单独组分，可以打破目前对粉煤灰最大掺量的限制，在很大范围配制出符合任何要求的混凝土拌合物。
目前水利水电工程大体积混凝土主要依靠采用低水化热的水泥(低热水泥和中热水泥)和掺少量粉煤灰来降低大体积混凝土内部水化温升，减少和控制混凝土出现裂缝风险。
发明内容
本发明的目的在于研制一种超高掺粉煤灰混凝土，其力学性能和变形性能均可满足水利水电工程C18040及以下等级混凝土要求，且水化温升更低，抗裂能力更好，可降低混凝土裂缝风险，降低温控成本。
本发明的技术方案是这样实现的：
通过粗骨料不同组合振实密度试验，确定粗骨料的最优组合比例；通过不同砂率时砂-粗骨料组合密度试验，确定最优砂率；通过不同掺合料品种和掺量时胶砂流动度和胶砂强度试验，确定合适的掺合料品种和掺量；通过外加剂和胶凝材料适应性试验，确定合适的外加剂品种和掺量；通过混凝土试拌确定满足和易性要求的用水量，从而确定最终的混凝土配合比。
一种超高掺粉煤灰混凝土，所述混凝土包括按重量份计的以下组分：
水泥48-60份，粉煤灰240-272份，砂656-696份，碎石1293-1333份，减水剂3.0-4.8份，引气剂0.18-0.26份，水80-90份，即水胶比：0.25-0.30，粉煤灰掺量：80％-85％，用水量80-90kg/m3，砂率：33％-35％，减水剂掺量1.0％-1.5％。
所述水胶比＝每立方米混凝土用水量与所有胶凝材料(水泥+粉煤灰)用量的比值。
所述粉煤灰掺量＝粉煤灰/(水泥+粉煤灰)×100％
所述砂率＝砂的用量/(砂的用量+碎石用量)×100％
所述减水剂掺量＝减水剂/(水泥+粉煤灰)×100％
所述混凝土包括按重量份计的以下组分：
水泥50-58份，粉煤灰246-265份，砂667-686份，碎石1303-1323份，减水剂3.4-4.4份，引气剂0.19-0.25份，水82-88份，即水胶比：0.26-0.0.29，粉煤灰掺量：81％-83％，用水量82-88kg/m3，砂率：34％，减水剂掺量1.1％-1.4％。所述混凝土的坍落度为20-50mm，含气量为3％-4％。
含气量通过添加引气剂掺量来调节。
所述水泥为普通硅酸盐42.5水泥。
所述粉煤灰为国家标准要求的Ⅲ级粉煤灰。
所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
所述砂为中砂。
所述混凝土中掺入的碎石粒径≤40mm。
本发明提供一种超高掺粉煤灰混凝土，有益效果如下：
1、本发明结合目前水利水电工程大体积混凝土工程实际应用情况及要求，采用普通硅酸盐42.5水泥，III级粉煤灰，在保持浆体体积与对照组混凝土(大坝实际使用的混凝土，采用中热42.5水泥+35％I级粉煤灰)基本不变的情况下，掺入高性能混凝土减水剂，大幅降低混凝土用水量，从而降低水胶比，使粉煤灰掺量在高达80％时混凝土强度及其它性能仍能得到保证，其力学性能和变形性能均可满足水利水电工程C18040及以下等级混凝土要求；
2、本发明与传统大体积混凝土相比，其水化温升更低，抗裂性能更好，更有利于大体积混凝土温度裂缝控制，降低温控成本，经济性更佳；
3、本发明采用42.5普通硅酸盐水泥和III级粉煤灰，取材方便，价格便宜，可有效降低工程成本；
4、本发明对砂石组合级配进行了优化，保证混凝土最优配比；
5、本发明有效地利用废物资源，节约水泥，可降低生产成本和减少环境的污染。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1
一种超高掺粉煤灰混凝土，所述混凝土包括按重量份计的以下组分：
水泥48份，粉煤灰272份，砂656份，碎石1333份，减水剂4.8份，引气剂0.26份，水80份。即水胶比：0.25，粉煤灰掺量：85％，用水量80kg/m3，砂率：33％，减水剂掺量1.5％。所述混凝土的坍落度为20-50mm，含气量为3％-4％。
所述水泥为普通硅酸盐42.5水泥。
所述粉煤灰为国家标准要求的Ⅲ级粉煤灰。
所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
所述砂为中砂。
所述碎石粒径≤40mm。
实施例2
一种超高掺粉煤灰混凝土，所述混凝土包括按重量份计的以下组分：
水泥60份，粉煤灰240份，砂696份，碎石1293份，减水剂3.0份，引气剂0.18份，水90份。即水胶比：0.30，粉煤灰掺量：80％，用水量90kg/m3，砂率：35％，减水剂掺量1.0％。
所述混凝土的混凝土坍落度为20-50mm，含气量为3％-4％。
所述水泥为普通硅酸盐42.5水泥。
所述粉煤灰为国家标准要求的Ⅲ级粉煤灰。
所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
所述砂为中砂。
所述碎石粒径≤40mm。
实施例3
一种超高掺粉煤灰混凝土，所述混凝土包括按重量份计的以下组分：
水泥55份，粉煤灰249份，砂679份，碎石1317份，减水剂3.65份，引气剂0.21份，水85份。即水胶比：0.28，粉煤灰掺量：82％，用水量85kg/m3，砂率：34％，减水剂掺量1.2％。
所述混凝土的混凝土坍落度为20-50mm，含气量为3％-4％。
所述水泥为普通硅酸盐42.5水泥。
所述粉煤灰为国家标准要求的Ⅲ级粉煤灰。
所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
所述砂为中砂。
所述碎石粒径≤40mm。
实施例4
一种超高掺粉煤灰混凝土，所述混凝土包括按重量份计的以下组分：
水泥50份，粉煤灰265份，砂657份，碎石1333份，减水剂4.4份，引气剂0.25份，水82份。即水胶比：0.26，粉煤灰掺量：84％，用水量82kg/m3，砂率：33％，减水剂掺量1.4％。
所述混凝土的混凝土坍落度为20-50mm，含气量为3％-4％。
所述水泥为普通硅酸盐42.5水泥。
所述粉煤灰为国家标准要求的Ⅲ级粉煤灰。
所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
所述砂为中砂。
所述碎石粒径≤40mm。
实施例5
一种超高掺粉煤灰混凝土，所述混凝土包括按重量份计的以下组分：
水泥53份，粉煤灰258份，砂657份，碎石1333份，减水剂4.0份，引气剂0.25份，水84份。即水胶比：0.27，粉煤灰掺量：83％，用水量84kg/m3，砂率：33％，减水剂掺量1.3％。
所述混凝土的混凝土坍落度为20-50mm，含气量为3％-4％。
所述水泥为普通硅酸盐42.5水泥。
所述粉煤灰为国家标准要求的Ⅲ级粉煤灰。
所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
所述砂为中砂。
所述碎石粒径≤40mm。
实施例6
根据已有工程实例的C18040二级配混凝土配合比参数为基准，水泥189份，粉煤灰102份，砂670份，碎石1271份，减水剂2.0份，引气剂0.07份，水125份，即水胶比0.43，粉煤灰掺量35％，单位用水量125，每方胶凝材料总量为291kg/m3(浆体体积为227L/m3)。超高掺粉煤灰混凝土在保证水泥混凝土浆体体积及工作性基本不变的情况下，随着粉煤灰掺量增大(由于粉煤灰的密度较水泥小)，每方混凝土粉体体积增大，因此可大大降低用水量，从而降低了水胶比，通过掺入高性能减水剂，保证混凝土的工作性；另粉煤灰其细小颗粒在混凝土中产生的滚珠效应，能起到减水、减少泌水和离析等作用，也可以使混凝土水胶比降低，从而大掺量粉煤灰混凝土的强度及耐久性得到保证。
由表1-4的结果来看，利用本发明生产的C18040二级配混凝土满足工程设计要求，180d抗压强度达到48.8MPa，强度富余高，用水量低，变形性能好，干缩小，绝热温升低，在采用普通硅酸盐42.4水泥和III级粉煤灰的情况下，比对照组混凝土(实际工程使用的同等级混凝土，采用中热42.5水泥和I级粉煤灰)降低温升约10℃，大大减少了混凝土的发热量，降低了混凝土出现温度裂缝风险，不仅可减少温控投入费用，同时由于采用普通硅酸盐42.5水泥和III级粉煤灰，取材更加方便，材料费用更低，可大幅降低工程成本。
适当放大水胶比，可配制出强度等级C18040以下等级的混凝土。
表1普通混凝土与高掺粉煤灰的强度对比结果表
表2普通混凝土与高掺粉煤灰变形性能比对结果表
表3普通混凝土与高掺粉煤灰干缩比对结果表
表4普通混凝土与高掺粉煤灰绝热温升比对结果表
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种超高掺粉煤灰混凝土，其特征在于：所述混凝土包括按重量份计的以下组分：
水泥48-60份，粉煤灰240-272份，砂656-696份，碎石1293-1333份，减水剂3.0-4.8份，引气剂0.18-0.26份，水80-90份。
2.根据权利要求1所述的超高掺粉煤灰混凝土，其特征在于：所述混凝土包括按重量份计的以下组分：
水泥50-58份，粉煤灰246-265份，砂667-686份，碎石1303-1323份，减水剂3.4-4.4份，引气剂0.18-0.25份，水82-88份。
3.根据权利要求1所述的超高掺粉煤灰混凝土，其特征在于：所述混凝土的坍落度为20-50mm。
4.根据权利要求1或2或3所述的超高掺粉煤灰混凝土，其特征在于：所述水泥为普通硅酸盐42.5水泥。
5.根据权利要求1或2或3所述的超高掺粉煤灰混凝土，其特征在于：所述粉煤灰为国家标准要求的Ⅲ级粉煤灰。
6.根据权利要求1或2或3所述的超高掺粉煤灰混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。
7.根据权利要求1或2或3所述的超高掺粉煤灰混凝土，其特征在于：所述砂为中砂。
8.根据权利要求1或2或3所述的超高掺粉煤灰混凝土，其特征在于：所述混凝土中掺入的碎石粒径≤40mm。
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