沸石粉在使用高标号水泥配制中低标号大坍落度混凝土中的应用

沸石粉在使用高标号水泥配制中低标号大坍落度混凝土中的应用（试验阶段总结）前言随着国家经济建设的迅速发展，混凝土的用量越来越大，水泥的供应也随之紧张，而目前由于受水泥供应所限，在桥梁施工中常常碰到用高标号水泥配制中、低标号混凝土的情况，其结果往往将造成混凝土的不合理超强和水泥大量浪费的现象，因此如何用高标号水泥来研制中、低标号大坍落度混凝土，达到节约水泥，降低成本、改善混凝土性能，满足施工要求，保证施工质量，是施工生产中急需解决的课题之一。铁路建设中施工现场应用活性掺合料以取代部分水泥是一项节约水泥的切实可行的技术措施。近年来，我国的一些工程单位采用粉煤灰作为掺合料取代部分水泥，收到了较好的经济效益。但粉煤灰质量波动较大，质量的稳定性很难掌握，有些地区磨细粉煤灰供应较紧张，价格也趋看涨，因此开发活性高，质量稳定，资源丰富，价格低廉的沸石粉作为混凝土活性掺合料具有很大的现实意义和技术经济价值。我们在用高标号水泥配制中、低标号大坍落度（20~22cm）混凝土试验中，采用标号525水泥掺入减水剂木钙及不同掺量的沸石粉。着重进行了沸石粉掺量对混凝土强度，混凝土泌水性、坍落度损失试验。试验结果证明，沸石粉掺合料对于节约水泥，降低造价，改善混凝土性能，提高混凝土质量都有明显的作用。一、试验用原材料：水泥：邯郸525普通水泥沸石粉：浙江丽水市水泥厂沸石粉砂：中砂石：5~40mm碎石木钙：开山屯木钙二、试验概况：水灰比WC=0.53，砂率=0.50，单位用水量210kg/m3，木钙C×0.25%为基准配合比，试验分三种情况进行，以之比较。第一种情况：拟采用不同掺量沸石粉，通过扩大水灰比的措施满足与基准配比同一坍落度（20~22cm）的要求，观测强度结果及和易性变化外观情况（F-Ⅱ）。第二种情况：以F-Ⅱ为基础、保持水泥单位用量及水灰比不变只将沸石粉扣除，观测混凝土性能及强度的变化情况（F-Ⅲ）。第三种情况：以F-Ⅲ为基础，通过扩大水灰比的措施，满足与基准配比同一坍落度（20~22cm）的要求，观测混凝土工作性能及强度的变化情况（F-Ⅳ）。混凝土立方体强度采用15×15×15cm试模，标准养护，令期分别为3天7天和28天，混凝土的和易性根据坍落度和现场观察综合评定，泌水性和坍落度损失试验则按有关规定结合实际施工情况，在自然条件下进行（30-35℃）。三、试验结果分析：（1）沸石粉掺量对混凝土强度影响从表（1）可知随着沸石粉掺量的增加，混凝土的3天、7天、28天强度逐渐降低，3天、7天强度均比空白混凝土F-Ⅱ-01的低。28天强度沸石粉掺量在20%以内基本上能赶上空白混凝土，而掺量为30%时其强度则低于空白混凝土。这说明掺沸石粉混凝土早期强度有偏低现象，降低的幅度随沸石粉的掺量增大而逐渐增大，但后期强度较高，能够赶上空白混凝土的强度。（2）沸石粉掺量对混凝土性能的影响在试验过程中，根据现场观察可知掺沸石粉的混凝土的和易性明显地比不掺沸石粉的和易性要好。从表（2）可知掺10%以上沸石粉混凝土的30分钟、60分钟、90分钟的泌水率和坍落度损失比不掺沸石粉混凝土泌水率和坍落度损失要小得多，其趋势是随沸石粉掺量的增加而逐渐减小，沸石粉掺量达到30%时其泌水率和坍落度损失降到最低。这说明沸石粉有较好的保水性，能抑制坍落度的损失，对改善混凝土性能有较明显作用。（3）掺沸石粉节约水泥情况：由F-Ⅱ可以看出：标号525水泥配制25MPa级混凝土（坍落度20-22cm）采用F-Ⅱ-03（F粉掺量20%）配比是合适的，水泥单位用量为311.2kg/m3。同样，采用F-Ⅱ-04（F粉掺量30%）配比配制20MPa级混凝土亦是合适的，水泥单位用量268.4kg/m3。混凝土不仅满足强度要求，外观和易性也很好。如果扣除沸石粉，仍保持水泥单位用量相应不变，由F--Ⅲ试验结果可以看出，此不能满足施工和易性的要求。为了使其满足施工和易性要求则必须在F--Ⅲ-03，F--Ⅲ-04基础上保持水灰比相应不变，分别增加单位用水量，根据经验资料，为了使坍落度满足20~22cm要求，水的单位用量一般约取215kg，由此推算需增加用水量。F--Ⅲ-03，215-185=30kg（约为原用水量的16%）F-Ⅱ-04，215-164.8=50.2kg（约为原用水量的30%）也就是说水泥用量分别相应将增加16%，30%才能满足坍落度20~22cm的要求。所以为解决混凝土工作性能的问题，采用较昂贵的水泥取代较经济的沸石粉自然是一个浪费，反之则可达到节约水泥的目的。用标号525水泥采用水灰比0.573不掺沸石粉配制35MPa级混凝土，即表中的F-Ⅲ-02，从表中可知它的强度、坍落度及和易性均能满足要求。因此我们说用标号525水泥配制35MPa级及35MPa级以上等级混凝土掺沸石粉不能起到节约水泥的作用。用标号525水泥掺沸石粉配制各级混凝土节约水泥情况可用下图粗略表示。四、初步结论根据前面的分析讨论和表中所列数据，我们可以得出下列结论。（1）用高标号水泥配制中低标号大坍落度混凝土时，掺入适量的沸石粉可以减小泌水，抑制坍落度损失，改善混凝土和易性。（2）用高标号水泥配制中低标号大坍落度混凝土时，掺入适量的沸石粉，在满足强度、坍落度及和易性的情况下可以节约水泥，降低成本。用标号525水泥配制20MPa级混凝土时，掺沸石粉30%可以节约水泥30%。用标号525水泥配制25MPa级混凝土时，掺沸石粉20%可以节约水泥16%。用标号525水泥配制35MPa级混凝土及35MPa级以上等级混凝土掺沸石粉不能起到节约水泥的作用。五、下阶段工作以上分析仅以混凝土强度、坍落度、泌水和易性为基础，还没有涉及到耐久性及其它力学性能的问题。而混凝土的抗冻性，抗渗性是衡量混凝土耐久性的重要指标。考虑到桥梁施工的具体情况，中低标号流态混凝土一般是用在主体工程的水下基础部分，且不易受冻。所以下步工作将着重进行沸石粉混凝土的抗渗试验工作，有待说明其耐久性问题。六、关于施工应用问题：参照本文附件——铁路混凝土应用沸石粉暂行规定（审定修改稿）沸石粉对混凝土强度影响表1性质编号单位用水泥kg/m3单位用水量kg/m3水灰比砂率F粉取代掺量坍落度R3(MPa)R7(MPa)R28(MPa)试验观察情况F-Ⅱ-01396.0210.00.530.5021.516.422.428.9和易性及陷度都好F-Ⅱ-02358.0228.00.5730.510%22.511.818.527.0F-Ⅱ-03311.2231.60.5950.520%22.010.615.827.9F-Ⅱ-04268.4235.40.6140.530%22.08.614.123.2F-Ⅲ-02358.0205.00.5730.5022.521.828.636.4和易性陷度较好F-Ⅲ-03311.2185.20.5950.509.015.121.928.8和易性及强度较差F-Ⅲ-04268.4164.80.6140.500.513.920.527.3F-Ⅳ-03311.2210.00.6750.5021.013.217.725.3和易性、陷度差，泌水严重F-Ⅳ-04268.4221.30.8240.5021.510.012.617.7沸石粉对混凝土性能的影响表2泌水率（体积%）坍落度（cm）30分钟60分钟90分钟出搅拌机时30分钟60分钟90分钟F-Ⅱ-011.76%2.26%1.88%22.56.54.24.8F-Ⅱ-021.41%2.44%1.99%22.07.54.54.9F-Ⅱ-030.11%0.65%0.81%22.217.95.26.2F-Ⅱ-040.10%0.38%0.54%22.320.014.58.9F-Ⅲ-021.90%1.38%1.25%21.44.16.45.2F-Ⅳ-031.67%1.79%2.34%20.74.53.12.0F-Ⅳ-040.64%1.19%0.70%20.05.52.83.5说明：坍落度保持试验是在自然大气环境中进行的环境温度30~35℃。返回特种方法施工工艺.doc..\施工工艺资料库结构及检索图.doc