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引气剂和石粉在拉萨地区自密实混凝土中的应用

2021.04.26点击:

【摘要】随着拉萨地区建筑业发展,行业对自密实混凝土的 需求将越来越大,但是由于拉萨地区物资较为匮乏,类似粉煤灰、 矿粉、硅灰等掺和料需要从内地购买。混凝土原材料品种和质量 严重限制了拉萨地区自密实混凝土的发展,特别是等级较高的自 密实混凝土。本文就项目在自密实混凝土试配过程中采取向混凝 土添加引气剂和石粉以及优化混凝土原材料等措施,成功配制出 流动性、粘聚性等工作性能良好,且强度和密实度都达到要求的 自密实混凝土进行分析和探讨,为后期类似缺乏混凝土原材料的 地区自密实混凝土配置提供参考。


【关键词】自密实混凝土  引气剂  石粉 doi:10.12159/j.issn.2095-6630.2021.01.1811

1、工程概况


贡嘎机场项目是西藏自治区“十三五”重点项目工程,机场 海拔高度 3570.0 米,为军民合用机场,机场飞行区指标为 4E,是 在建海拔最高的干线机场,全球规模最大的高高原机场之一。新 建航站楼建筑面积 8.8 万平方米。项目设计理念源于西藏特有的 民族文化及信仰元素,航站楼屋面合西藏圣洁的雪莲花呈莲花 瓣形式,合水系园林景观,意为“我心中的日月,永远的香 巴拉”。 航站楼中心区上部钢构和金属屋面由 12 根树形分叉钢管混 凝土柱支撑,其中 10 根位于中心区桩基础区域,为圆管柱;2 根 位于矩形承台上部,为方管柱,截面尺寸达到3.8m*2.8m,钢管 柱内灌注 C50 自密实补偿无收缩混凝土。


2、自密实混凝土试配原理 在普通混凝土中添加适量引气剂。引气剂又称加气剂,是一 种憎水性表面活性剂,溶于水后加入混凝土拌合物内,在搅拌过 程中能产生大量微小气泡。引气剂的掺入使混凝土拌合物内形成 大量微小的封闭气泡,这些微小的封闭气泡在混凝土起到滚珠的 作用,减少骨料颗粒间的摩擦阻力,使混凝土拌合物流动性增加。 在普通混凝土中添加适量的石粉。拉萨地区生产的石粉(碳 酸钙含量大于 75%、细度(80UM 方孔筛筛余小于 30%)在混凝 土拌合物中以微小颗粒存在,这些微小颗粒在混凝土拌合物中优 化粉体材料颗粒级配,减小混凝土骨料之间的内摩擦角,增加混 凝土流动性。 优化混凝土原材料。采用优质混凝土原材料,严格控制混凝 土砂石原材料的级配,选用含泥量和泥块含量较低的碎石和天然 砂,降低混凝土原材料的云母含量和针、片状颗粒含量。适当降 低混凝土用砂的细度模数,在引气剂掺量不变的情况下增混凝土 含气量,降低砂的细度模数能减小骨料之间的内摩擦角,降低混 凝土拌合物中骨料的摩檫力,提高混凝土流动性。


3、自密实混凝土试配操作要点 3.1 引气剂操作要点 引气剂作为一种混凝土添加剂,主要作用是通过在混凝土中 形成微小气泡改善混凝土的孔隙构和弹性变形能力从而改善混 凝土的抗渗能力以及抗冻能力。引气混凝土在我国北方和高原冰 冻地区广泛使用。因其在混凝土拌合物拌合过程中引入的微小气 泡能有效降低混凝土骨料之间的摩檫力从而改善混凝土的流动性, 在自密实混凝土配制过程中充分考虑引气剂的这一特点,适当的 提高混凝土的含气量以达到改善混凝土流动性的目的。本实验所 用引气剂的主要有效成分为三萜皂苷,相比其他种类的引气剂其 引气效果更好,气泡更加细腻,稳定性更好。通过在普通 C50 混 凝土配合比基础上控制引气剂的掺量来试配以获得引气剂的最佳 掺量,实验分为三组引气剂掺量分别为2‰、4‰、6‰,通过实 验我们得到如下数据:


通过实验数据我们可以看出引气剂的掺量对水泥的流动性影 响较大,引气剂掺量越多混凝土坍落扩展度越大,坍落时间越短; 但是通过对 28 天标准养护试件的试压果,我们可以看出引气 剂掺量越多,混凝土含气量越高,混凝土容重越低,混凝土强度 下降越大。通过实验我们基本得出,在混凝土中添加引气剂对混 凝土流动性有较大提高,但是如果引气剂掺量过高对混凝土强度 有较大的负面影响。如果通过在混凝土中添加引气剂来提高混凝 土的流动性需要注意控制引气剂的掺量,以保证混凝土的强度。


3.2 石粉操作要点 石粉是石头粉末的统称。以前由于人们对石粉认识不足,认 为石粉对混凝土有害,不能在混凝土中使用,但是由于拉萨地区 没有粉煤灰、矿渣、硅灰等掺合料,以前当地的混凝土原材料就 只有砂、石、水泥和水,没有掺合料的混凝土工作性能较差,不 能满足一些特殊需求。由于粉料的不足,混凝土的密实度和流动 性较差,特别是低强度混凝土,由于水泥用量较少,无论是混凝 土的成型质量以及工作性能都得不到保障,通过尝试在混凝土中 添加拉萨当地生产的磨细石粉后,混凝土中的粉料级配得到优化, 不仅混凝土成型质量得到提升,而且混凝土的流动性也得到较大 提升,特别是强度等级较低的混凝土。通过对比未添加石粉的混 凝土,添加石粉的混凝土的强度并没有明显的降低。本实验所用 的石粉为拉萨当地生产的石粉,其主要性能指标如下:


实验同样在普通 C50 混凝土配合比基础上控制石粉的掺量来 试配混凝土以获得最佳石粉掺量,实验分为三组,石粉掺量分别 为 6%、11%、16%,通过试配我们得到以下参数:                    表 3 石粉对混凝土性能影响调查表 序号项目坍落扩展度(mm)坍落完成时间(s) 性状 标准养护试块强度(MPa) 1 6% 574 5.3 正常 57.3 2 11% 521 5.9 正常 56.8 3 16% 435 3.6 不流动 56.3 通过以上数据我们基本得出石粉掺量低于 6% 时对混凝土的流 动性影响较小,石粉掺量在 11% 时混凝土流动性较好,而当混凝土 用水量不变的情况下石粉掺量在 16% 时混凝土的流动性有所下降, 三种掺量的石粉 28d 标准养护试件强度未出现较大变化,混凝土的 成型质量也较好。综上所述,通过适当的添加拉萨当地生产的石粉 能有效提高混凝土的流动性,且对混凝土的成型质量有较大的提升。 3.3 优化混凝土原材料操作要点 选用品质更好的骨料能有效弥补引气剂对混凝土强度的降低 效果。在引气剂掺量不变的情况下,通过控制细骨料的细度模数, 能有效控制混凝土含气量;通过在引气剂掺量不变的配合比基础 上控制所使用河沙的细度模数我们得到如下数据:


3、在类似拉萨这种物质匮乏缺少混凝土掺合料的地区,通过 在混凝土中添加引气剂以及石粉等方法能有效提高混凝土的流动 性,为配制自密实混凝土提供了新思路,采用当地生产的混凝土 原材料有效降低了异地购买混凝土掺料的费用,不仅符合绿色施 工要求而且能节约生产成本。

参考文献: [1] 戴冠东 . 石粉作为混凝土原材料的应用现状 [J] . 科技论坛, 2014(26). [2]单旭辉、朱尔玉、韩玉莲.引气剂对混凝土的影响[J].南 水北调与水利科技,2004(6)

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