消泡劑引氣劑對(duì)聚羧酸系減水劑混凝土的影響

【摘要】 針對(duì)高強(qiáng)鋼纖維混凝土流動(dòng)性差,不易用于現(xiàn)場(chǎng)澆筑的缺點(diǎn),從攪拌方法、骨料粒徑以及砂率三方面進(jìn)行試驗(yàn)研究;結(jié)果表明,采用鋼纖維分兩次加入并適當(dāng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間有利于其流動(dòng)性及強(qiáng)度的保證;隨著骨料粒徑的降低,鋼纖維混凝土強(qiáng)度有所降低,但流動(dòng)性得到較大幅度的提高,明顯減弱了骨料與鋼纖維形成的"棚架"效應(yīng),表現(xiàn)出更好的延性;隨著砂率的提高,高強(qiáng)鋼纖維混凝土流動(dòng)性有較大的提高,但強(qiáng)度、延性均有所下降;對(duì)于高砂率、高流動(dòng)性的鋼纖維混凝土拌合物成型時(shí)需適當(dāng)減少振動(dòng)時(shí)間。 

引言

在工程結(jié)構(gòu)中采用高強(qiáng)材料，既可滿足現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)向高層和大跨度發(fā)展的需求，減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸，節(jié)約材料用量；也可提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)使用年限，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。但混凝土的抗壓強(qiáng)度提高后，其抗拉、抗剪強(qiáng)度相對(duì)較低，延性降低，因而降低了高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能。

將鋼纖維摻入高強(qiáng)混凝土，從而形成高強(qiáng)鋼纖維混凝土，其強(qiáng)度和延性都有較大幅度的提高，然而在高強(qiáng)混凝土中加入鋼纖維后，混凝土流動(dòng)性有大幅度的降低，嚴(yán)重影響其在實(shí)際施工中的推廣應(yīng)用，對(duì)于用水量和水灰比相同的鋼纖維混凝土拌和物，其坍落度僅相當(dāng)于基體混凝土拌和物坍落度的1/3～2/3[1-2]。廖文正[3]在其高流動(dòng)性鋼纖維混凝土配合比設(shè)計(jì)中采用高砂率、高膠凝材料使其達(dá)到相當(dāng)好的流動(dòng)性，并且材料表現(xiàn)出應(yīng)變硬化的特性；李長(zhǎng)永等[2]通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)得出對(duì)于剪切型鋼纖維增強(qiáng)混凝土同樣存在最佳砂率，并且給出了建議砂率取法；Lionel[4]將骨料粒徑對(duì)于骨料咬合、鋼纖維分布及加入鋼纖維后抗彎性能進(jìn)行了分析，并最終采用10mm的粗骨料粒徑制備高流動(dòng)性鋼纖維混凝土；趙順波[5]通過(guò)對(duì)采用不同粗骨料粒徑時(shí)鋼纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度比較，得出采用較小石子粒徑時(shí)，其力學(xué)性能指標(biāo)均有所提高。已有研究成果表明，適當(dāng)提高砂率、適當(dāng)選取粗骨料粒徑，可以提高鋼纖維混凝土的流動(dòng)性。本研究通過(guò)對(duì)高強(qiáng)鋼纖維混凝土的砂率、骨料粒徑及攪拌方法等因素進(jìn)行分析、試驗(yàn)，并提出抗壓、抗彎強(qiáng)度具有一定保證率的高流動(dòng)性高強(qiáng)鋼纖維混凝土制備方法。

1原材料及試驗(yàn)方法

1.1試驗(yàn)原材料

水泥：選用寶雞禮泉海螺水泥廠生產(chǎn)的P·O 42.5普通硅酸鹽水泥，3d、28d抗壓強(qiáng)度分別為32.5MPa、56.4MPa。

摻合料:硅粉采用�？蠂�(guó)際貿(mào)易（上海）有限公司生產(chǎn)的微硅粉920U，活性SiO2含量≥87.23%，燒失量≤3.63%；粉煤灰選用韓城大唐盛龍科技有限公司提供的Ⅰ級(jí)粉煤灰，礦粉采用西安德龍粉體工程材料有限公司生產(chǎn)的S95礦粉，性能列于表1；

表1礦粉成分及性能

粗骨料：采用藍(lán)田石灰石礦生產(chǎn)的5~10mm、5~16mm、5~20mm粒徑的石灰?guī)r碎石，級(jí)配連續(xù)。

細(xì)骨料：西安當(dāng)?shù)氐闹写趾由�，最大粒�?mm，細(xì)度模數(shù)2.83。

外加劑：西卡公司生產(chǎn)的聚羧酸系高效減水劑。減水劑摻量均按膠凝材料用量的固定比例加入。

鋼纖維：試驗(yàn)中用到兩種長(zhǎng)徑比不同的鋼纖維ZP305、OL13/.20。所有纖維均為比利時(shí)Bekaert公司生產(chǎn)的Dramix鋼纖維，鋼纖維的物理及力學(xué)性能指標(biāo)見(jiàn)表2，鋼纖維形貌見(jiàn)圖1.

表2鋼纖維的物理與力學(xué)性能

1.2配合比設(shè)計(jì)

高流動(dòng)性高強(qiáng)鋼纖維混凝土的配制采用“硅酸鹽水泥+塑化劑+活性超細(xì)礦物摻合料＋鋼纖維”這一技術(shù)路線，引入大摻量的礦物細(xì)集料，來(lái)填充混凝土微小孔隙，并有利于抵抗鋼纖維的拔出，提高高強(qiáng)鋼纖維混凝土的延性。本研究中采用的礦物摻合料包括硅灰、粉煤灰、礦粉，以占有膠凝材料的固定比例摻入。已有研究表明粉煤灰的高摻量替代水泥可以改善混凝土的流動(dòng)性并有利于其發(fā)揮“形態(tài)效應(yīng)”“活性效應(yīng)”“微集料效應(yīng)”三重效應(yīng)，粉煤灰配合適量硅粉、礦粉的摻入則能在保證鋼纖維與混凝土基體有相當(dāng)粘結(jié)力的同時(shí)擁有較好的延性[6-7]。經(jīng)前期試配，本次試驗(yàn)中采用綜合效果較好的ZP305、OL13/.20混合來(lái)進(jìn)行一系列研究。試驗(yàn)中對(duì)砂率變化時(shí)，根據(jù)細(xì)骨料與膠凝材料總量基本成正比，將膠凝材料總量做了相應(yīng)的調(diào)整，以保證混凝土基體的密實(shí)性。鋼纖維的摻入必然會(huì)降低混凝土基體的流動(dòng)性，影響增加高效減水劑的用量。

本試驗(yàn)采用表觀密度法進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，混凝土的設(shè)計(jì)表觀密度為2400kg/m3，為保證大摻量礦物下的強(qiáng)度，盡量取較小水膠比，根據(jù)膠凝材料總量不超過(guò)650kg/m3的原則確定單位用水量，通過(guò)試配，最終確定高強(qiáng)鋼纖維混凝土的配合比如下表3所列。

3結(jié)論

1）在相同配合比及較大鋼纖維摻量下，粉末狀集料的一次性加入，先期加入少量水再進(jìn)行鋼纖維干拌，鋼纖維分批兩階段摻入有利于鋼纖維混凝土達(dá)到較高的流動(dòng)性；

2）粗骨料粒徑對(duì)于鋼纖維混凝土的坍落度影響規(guī)律并不是單調(diào)變化的統(tǒng)一規(guī)律，而取決于鋼纖維的種類及摻入方案。對(duì)于本次試驗(yàn)中長(zhǎng)短兩種纖維組合時(shí)，隨著粗骨料粒徑的減小，拌合物的流動(dòng)性明顯增大；相同鋼纖維摻量下，隨著粗骨料粒徑的減小，高強(qiáng)鋼纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度并無(wú)明顯下降，同時(shí)其抗折強(qiáng)度有所提高，延性顯著增大，表現(xiàn)為隨著石子粒徑的減小，試件彎曲荷載－撓度曲線趨于飽滿； 

3）相同鋼纖維摻量下，隨著砂率的增加，拌合物流動(dòng)性增大，但同時(shí)鋼纖維混凝土抗壓、抗折強(qiáng)度表現(xiàn)出明顯下降，延性并未得到提高。