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来源：职称驿站所属分类：材料科学论文 发布时间：2012-09-24浏览：46次
摘要：针对沿海地区大量采用C55耐久性混凝土的实际情况，利用不同品牌的外加剂、不同掺量的单掺法和双掺法分别进行了配合比组合试验，对配制的耐久性混凝土进行了性能研究，得出较为理想的C55耐久性混凝土配合比，并对试验数据进行了研究分析，得出相关结论。
关键词：耐久性混凝土，配合比，试验研究
耐久性混凝土是一种高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上，以耐久性为主要设计指标，针对不同用途和要求，对耐久性、施工性、适用性、强度、体积稳定性和经济性都有不同的要求。耐久性混凝土必须满足所处环境的要求，其所处的环境可分为：碳化环境、氯盐环境、化学侵蚀环境、冻融环境和磨蚀环境。采用耐久性混凝土技术是确保混凝土的耐久性指标，延长使用寿命的重要技术措施。
本次试验，是针对盘锦地区的环境和地材特点，利用不同外加剂、单掺法（掺入粉煤灰）、双掺法（掺入粉煤灰和矿渣粉）等的不同混凝土配合比组合，进行了混凝土性能的研究。
1原材料的选用
经对各种选用的配制C55耐久性混凝土原材料检测，其技术指标均符合《铁路混凝土结构耐久性设计规范（TB10005-2010）》的要求。
1)水泥采用营口天瑞水泥有限公司生产的天瑞牌52.5级普通硅酸盐水泥。
2)细骨料采用义县河砂。
3)粗骨料采用营口大石桥碎石。
4)复合外加剂①北京金盾建材有限公司生产的JD-1型复合外加剂。②大连铭源材料有限公司生产的MZ-10型高效减水剂。
5)粉煤灰华能营口电厂实业总公司Ⅰ级粉煤灰。
6)矿渣粉盘锦四通实业有限公司S95级矿渣粉。
2配合比设计的基本要求
1)耐久性混凝土最重要的特征是具有优异的耐久性。在进行配比设计时，首先要保证耐久性要求，因此必须考虑到混凝土抗渗性、抗冻性、抗化学侵蚀性、抗大气作用性、碱—骨料反应和抗干燥收缩的体积稳定性等。
2)高强度各种试验研究表明，混凝土要达到耐久性，必须提高混凝土强度，因此，高强度是耐久性混凝土的基本特征，也属于耐久性混凝土的范畴。但高强度混凝土并不一定意味着耐久性、耐久性混凝土与普通混凝土相比，要求抗压强度的不合格率要低，以满足现代建筑的基本要求。
3)高工作性高工作性即混凝土拌合物在运输、浇筑以及成型过程中不分离、易于操作的程度，这是混凝土的一项综合性能。耐久性混凝土的坍落度应控制在≤200mm为宜。
4)经济性混凝土配合比的经济性关系到工程造价，因此在满足工程对混凝土质量要求的前提下，单位体积混凝土中水泥用量越少越经济，并可减少耐久性复合外加剂的掺量，降低成本，同时可避免混凝土的干缩增大和开裂。
3配合比设计参数的参考值
1)混凝土配合比参数限值，见表1。对于给定的参数限值，通过使用合适的粗骨料可以获得稳定的耐久性混凝土（如弹性模量、干燥收缩及徐变等）。
表1C55混凝土配合比参数限值
最大水胶比 最小水泥用量/(kg/m³) 最小胶材用量/(kg/m³) 最大胶材用量/(kg/m³)
0.36 / / 500
2）矿粉掺合料推荐掺量见表2。耐久性混凝土宜优先选用磨细矿渣粉+粉煤灰做矿物掺合料，这样，不仅可改善混凝土工作性和减少水化热，而且还可提高充分水化的水泥浆的微观结构。
表2C55混凝土矿物掺合料推荐掺量（按质量计）%
粉煤灰 磨细矿渣粉 粉煤灰+磨细矿渣粉
15-25 20-30 20-30
4配合比试验方案
单掺法：粉煤灰掺量分别为15%、20%、25%；矿渣粉掺量分别为20%、25%、30%。双掺法：粉煤灰+矿渣粉按1:1比例掺加，掺量分别为20%、25%、30%。外加剂分别采用JD-1、MZ-10型外加剂，掺量按厂家推荐掺量使用。
按照以上不同组合的配合比分别进行试验。混凝土成型后，按照3d、7d、28d、56d四种龄期检验其标养强度。同时留置蒸养试件，蒸养试验分别由静停、升温、恒温、降温四个阶段组成，即试件成型后静停4h，然后放入蒸养箱中开始升温，以10℃/h的速度升温至65℃后，以该温度恒温养护10h，之后开始降温，降温速度应控制≤10℃/h，待降至室温后，检验其抗压强度，并留置蒸养后转标养的试件，检验其28d龄期强度，以观察试件蒸养后的强度发展情况。
初步设定试验分两阶段进行。第一阶段试验进行耐久性混凝土强度试验，该阶段试验结束后，从中选出符合耐久性混凝土强度要求的配合比，此后，进行第二阶段对耐久性混凝土力学性能及耐久性的检验。
5配合比试验结果
5.1第一阶段的试验结果分析（见表3）
1)表3中2#-10#所显示的数值可见，当采用北京金盾建材有限公司生产的JD-1型复合外加剂时，单掺粉煤灰和单掺矿渣粉其强度发展不如双掺的强度发展。虽然单掺某一品种掺合料有的在个别龄期强度发展偏高，但从总的强度发展趋势来看，远不如双掺混凝土发展稳定。
2)表3中11#-19#所显示的数值可见，当采用大连铭源生产的MZ-10高效减水剂时，所反映的强度发展情况基本与使用北京金盾建材有限公司生产的JD-1型复合外加剂相似。
3)表3中20#-29#所显示的数值，是混凝土配合比用胶凝材料为480kg/m³时所得到的试验结果，其中有些配合比的强度已满足C55混凝土要求，但考虑到耐久性混凝土的特殊性和C55混凝土要求的强度保证率，故在后期试验中没有采用，可作为一种经验在今后混凝土配合比试验中参考。
4)从表3的蒸养结果看，无论是单掺或是双掺，蒸养后混凝土强度基本上都接近或超过55Mpa，且经过蒸养后转标准养护28d后的强度，仍维持上升状态，满足C55混凝土蒸养技术要求。
5)根据以上所测试的混凝土强度结果，从中优选出两个配合比：①10#的双掺混凝土，其强度发展为R3=41.4Mpa、R7=50.0Mpa、R28=62.0Mpa、R56=69.0Mpa；②19#双掺混凝土，其强度发展为R3=42.7Mpa、R7=49.8Mpa、R28=61.1Mpa、R56=69.0Mpa。
5.2第二阶段的力学性能及耐久性能分析
C55耐久性混凝土在第二阶段试验中，除抗压强度试件外，同时制作了静力弹性模量、抗冻、抗渗、收缩、Cl-渗透电量和耐腐蚀试件，分别进行力学性能及耐久性能试验。第二阶段试验混凝土强度与第一阶段试验比较，基本无变化，强度稳定。C55耐久性混凝土的力学性能及耐久性能试验结果如下：
1)30#配合比（JD-1型复合外加剂）①静力弹性模量：测试结果为3.94×104Mpa；②抗冻性能（慢冻法）：抗冻融循环次数为200次时，其强度损失率为12.1%，重量损失率为2.4%，满足技术标准要求；③抗渗性能：抗渗等级达P24时未发现有透水现象；④Cl-渗透电量：测试结果为660C，满足技术标准要求；⑤体积稳定性：收缩值为4.0×10-4，满足技术标准要求；⑥耐腐蚀性能测试结果K=0.97，满足技术标准要求；⑦抗碱—骨料反应性：由于所采用的原材料经铁道部科学研究院检测不含碱，故混凝土中碱含量≤3%，满足技术标准要求。
2)31#配合比（MZ-10型高效减水剂）①静力弹性模量：测试结果为4.02×104Mpa；②抗冻性能（慢冻法）：抗冻融循环次数为200次时，其强度损失率为11.7%，重量损失率为2.9%，满足技术标准要求；③抗渗性能：抗渗等级达P24时未发现有透水现象；④Cl-渗透电量：测试结果为680C，满足技术标准要求；⑤体积稳定性：收缩值为3.9×10-4，满足技术标准要求；⑥耐腐蚀性能测试结果K=0.95，满足技术标准要求；⑦抗碱—骨料反应性：由于所采用的原材料经铁道科学研究院检测不含碱，故混凝土中碱含量≤3%，满足技术标准要求。
6结语
通过以上试验研究，确定出了较为理想的C55耐久性能混凝土的配合比，并得出如下结论：虽然单掺某一品种掺合料有的个别龄期强度发展偏高，但从总的强度发展趋势看，远不如双掺混凝土强度发展稳定；采用MZ-10型高效减水剂时，所反映的强度发展情况基本与JD-1复合外加剂相似；无论是单掺或是双掺，蒸养后混凝土强度基本上都接近或超过55Mpa，且经过蒸养后转标准养护28d后的强度，仍维持上升状态，满足C55混凝土蒸养技术要求。
参考文献
[1]TB10425-94,铁路混凝土强度检验评定标准.
[2]TB10005-2010，铁路混凝土结构耐久性设计规范.
表3第一阶段C55耐久性混凝土配合比试验结果
《C55耐久性混凝土配制试验与研究》
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文章名称： C55耐久性混凝土配制试验与研究
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