＿ ｜！ 大体积混凝土配合比优化及性能研究 韩方晖’ 阎培渝。 周予启。 （１．中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院北京１０００８３；２．清华大学土木工程系，土木工程 安全与耐久教育部重点实验室北京１ ０００８４；３－中建一局建设发展公司北京１ ００１ ０２） 摘 要：设计了两种配合比大掺量粉煤灰混凝土－ＴＮ０１和ＴＮ０２，两组混凝土的水胶比和 砂率均相同，ＴＮ０１ｈ￣材料总量￣４００ｋｇ／ｍ。，粉煤灰掺量为４５％；ＴＮ０２胶凝材料总量为 ４２０ｋｇ／ｍ。粉煤灰掺量为５０％。测定了其抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量、绝热温升、 自生收缩、干燥收缩和渗透性。试验结果表明：两组混凝土在同龄期时的抗压强度、弹性 模量和干燥收缩差别较小；相比于混凝．－．Ｅ．ＴＮ０２，混凝＿－Ｅ．ＴＮ０１的劈裂抗拉强度较大，绝热 温升、自生收缩较小，抗氯离子渗透性较强；ＴＮ０１更适合大体积混凝土。 关键词：大体积混凝土；粉煤灰；强度；弹性模量；绝热温升；收缩；渗透性 刖吾 １原材料与试验方法 现代建筑中常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼 １．１原材料 房基础、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是 所用水泥为台泥ＥＯ４２．５水泥，一级粉煤灰，其化学组 体积大，一般实体最小尺寸大于或等于ｌｍ［１】。大体积混凝 成如表１所示。 土浇筑后，水泥水化会放出大量的热量会使混凝土内部 的温度达到７０％～８０％『２】。混凝土表面系数较小，散热较 １．２试验方法 设计了两组混凝土，配合比如表２所示。两组混凝土的 水胶比和砂率均相同，但胶凝材料的总量和组成不同。 快，而大体积混凝土结构断面较厚，且自身导热性能差， 水泥水化的热量聚集在结构内部不易散失，使混凝土内 抗压强度和劈裂抗拉强度按照《普通混凝土力学性 外温差较大，在大体积混凝土内部产生温度应力。温差 能试验方法标准》（ＧＢ／Ｔ５ｏ０８１－２００２）进行测试。抗压强 越大，产生的温度应力越大，混凝土越容易开裂【３】。当温 度和劈裂抗拉强度的加载速度取３０００Ｎ／ｓ，弹性模量按 度应力超过混凝土的抗拉强度时，混凝土就会开裂，当 照《普通混凝土力学性能试验方法标准》（ＧＢ／Ｔ５００８１— 温度应力足够大时，会产生贯穿整个界面的连续裂缝，给 ２００２）进行测试。试验采用１００ｍｍ Ｘ １００ｍｍ×３００ｍｍ的棱 结构带来重大的损伤，严重地影响工程结构安全【４】。在大 柱体试件，加载速度取５０００Ｎ／ｓ。混凝土的弹性模量按式 体积混凝土中掺人矿物掺合料，特别是大掺量粉煤灰混 凝土，水化温升低，强度发展满足要求，避免大体积混凝 （１）计算。 Ｌ 土开裂 。 （１） 本文针对大体积混凝土，在混凝土中大量掺人粉煤 式中： 灰，设计了两组配合比，测定了其抗压强度、劈裂抗拉强 度、弹性模量、绝热温升、自生收缩和渗透性，确定了更适 Ｅ 一混凝土的弹性模量（ＭＰａ）； Ｆａ—应力为１／３轴心抗压强度时的荷载（Ｎ）； Ｆｎ—应力为０．５ＭＰａ时的初始荷载（Ｎ）； Ａｏ＿一试件承压面积（ｍｍ ）； 合大体积混凝土的配合比。 收稿日期：２０１４—１—２２ 卜测量标距（ｍｍ）； ６６ ＣＨＩＮＡ ＣＯＮＣＲＥＴＥ ２０１４．０３ ＮＯ．５７ ¨＿ｌ＿—ｉｍｅｎＥｘｐｅｒ蒋ｔａ ｅＩ Ｈ研ｓｅａ究ｒｃｈ Ｉ■■■■■＿△一最后一次从Ｆ 加荷至Ｆ 时试件两侧变形的平均 值（ｍｍ）。 Ｌ．一试件在测试龄期为ｔ（ｄ）时的长度（ｍｍ）； Ｌ 一试件的测量标距。 绝热温升采用中国建筑科学研究院生产的博远 抗氯离子渗透试验参照《普通混凝土长期性能和耐久 ＢＹ—ＡＴＣ／ＪＲ型混凝土绝热温升测定仪。试件尺寸为 性能试验方法标准》（ＧＢ／Ｔ５００８２—２００９），采用电通量法 ４）４００ｘ４０Ｏｍｍ圆柱体（容积约５０Ｌ），绝热温度跟踪小于 进行测试。测试采用由清华大学土木系建材所研制的多用 ±Ｏ．１℃（１０％一８０％），温升测量误差小于±０．１℃，分辨率 途混凝土抗氯离子渗透性测定仪进行测试。测试所用试 高于０．０１％。测试时在混凝土试件内部埋人温度传感器， 每隔１０ｍｉｎｌ￣动采集一次数据，测试时间为１４ ｄ。 自生收缩测试采用德国Ｓｃｈｌｅｉｂｉｎｇｅｒ公司生产的自生收 件的尺寸为ｌＯＯｍｍ ｘ ｌＯＯｍｍ ｘ ５０ｍｍ，每组混凝土测定３个 试件。在测试前将试件真空饱水，之后放在夹具上，并加 注溶液，在夹具两侧铜网上施加６０．０Ｖ直流电压，每隔ｌｍｉｎ ｎ。按照规 缩测试仪。模具尺寸为１０００ｍｍ ｘ １００ｍｍ ｘ ６０ｍｍ，混凝土 采集一次通过试件的电量值，测试时间为３６０ｍｉ初始坍落度控制在１５ｃｍ。将混凝土装人模具后用保鲜膜 范规定，每组混凝土取３个试件电通量的算术平均值作为 密封，在试件中间插入温度传感器，待混凝土初凝后，在 该组混凝土的电通量测定值，按表３对混凝土的渗透性进 模具端部加装位移传感器，每隔ｌＯｍｉｎ￣动采集一次数据， 持续测试１４ ｄ。测试全程保持室内温度为（２３±１）℃。 干燥收缩试验参照《普通混凝土长期性能和耐久性 行评价测试龄期为６０ｄ。 ２结果与讨论 能试验方法标准》（ＧＢ／Ｔ５００８２—２００９）进行测试，采用 ２．１强度 ｌＯＯｍｍ ｘ １００ｍｍ ｘ ５１５ｍｍ的标准试件。成型１ｄ后拆模，标 图１和图２分别为两种配合比混凝土在不同龄期时的 准养护４８ ｈ后将试件安放到试验架上，将试件放置于温度 抗压强度和劈裂抗拉强度。由图１可知，两组混凝土早 （２０±２）℃、相对湿度（６０±５）％的实验室中，进行干燥 期强度较高，后期强度持续增长。ＴＮ０１和ＴＮ０２在养护 收缩测量，记录试件在不同龄期的绝对变形值，并根据式 龄期相同时的抗压强度差别较小。从图２可以看出，６０ｄ （２）将绝对变形值换算为混凝土的收缩率。 三一三． 龄期时，两组混凝土的劈裂抗拉强度分别为４．３５ＭＰａ和 ３．８４ＭＰａ，即均接近或者大于４ＭＰａ，说明两组混凝土均具 （２） ７ 有较强的劈裂抗拉能力，这对于大体积混凝土的抗裂是 很有利的。在两组混凝土抗压强度差别较小的情况下，劈 裂抗拉强度越大性能越优异，ｆｌ１］ＴＮＯ１组配合比更适合大 体积混凝土。 式中： 测试龄期为ｔ（ｄ）时混凝土收缩率； Ｌ 一试件长度的初始度数（ｍｍ）； 表１胶凝材料的化学组成（Ⅵｒ／％） 成分 水泥 ＳｉＯ２ ２０．５５ Ａｌ２Ｏ３ ４．５９ Ｆｅ２Ｏ３ ３．２７ ＣａＯ ６２．５０ ＭｇＯ ２．６１ ＳＯ３ ２．９３ Ｎａ２Ｏｅａ Ｏｌ５３ ｆ＿ＣａＯ Ｏ．８３ ＬＯＩ ２ Ｏ８ 粉煤灰 ５ ６Ｏ ２１．９Ｏ ７．７０ ３．８７ １．６８ ０．４１ ４．０５ ０．４３ Ｎａ２Ｏｅａ＝Ｎａ２０＋Ｏ ６５８Ｋ２０；ｗ－Ｍａｓｓ ｆｒａｃｔｉｏｎ。 表２混凝土配合比 编号 水泥种类 胶凝材料用量（ｋｇ／ｍ。） 水胶比 粉煤灰掺量 砂率 ＴＮ０１ ＴＮ０２ 台泥Ｒ０４２．５ 台泥Ｒ０４２．５ ４００ ４２０ ０．４２ ０．４２ ４５％ ５Ｏ％ ０．４３ ０．４３ 表３混凝土抗氯离子渗透性评价表 总５７期２０１４．０３混凝土世界 ６７