粉煤灰和废弃石粉对混凝土泵送性的影响及在高速公路中的应用研究

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石粉和Ⅲ级粉煤灰是西宁当地大量存在的工业和工程建设废弃物,是一种良好的二次资源,但目前基本未加以利用,既占有存储土地,又污染环境。而当地大量的工程建设,又需要大量的混凝土掺合料,以降低生产成本和改善混凝土的施工性能与使用性能,其中混凝土泵送性的提高就是一项重要内容。为了解决混凝土可泵性和石粉、Ⅲ级粉煤灰的利用问题,本文结合西宁绕城高速公路建设工程,研究了废弃石粉和当地Ⅲ级粉煤灰对混凝土可泵性力学性能的影响及其最佳掺量,探讨了掺入石粉和Ⅲ级粉煤灰后,适宜现场使用的泵送混凝土的可泵性评价方法和指标,并在实际工程加以利用和验证。通过研究,得到如下重要研究成果:   1、通过胶砂流动度和混凝土可泵性正交试验,得到了泵送混凝土最佳的石粉和粉煤灰掺量,既改善了混凝土力学性能,又使泵送混凝土具有良好的泵送性。其中,粉煤灰掺量在30%以内均可以改善可泵性,在掺入20%时,混凝土可泵性达到最好;石粉掺量在16%以内均可以改善可泵性,在掺入12%时,混凝土可泵性达到最好;二者双掺时,在掺入12%废弃石粉+20%粉煤灰时,混凝土可泵性达到最好;综合混凝土物理力学性能和泵送施工性能,C30混凝土的最佳掺量组合为:粉煤灰25%、石粉12%、外加剂1.4%; C50混凝土的最佳组合为:粉煤灰20%、石粉8%、外加剂1.6%。   2、通过大量试验,给出了适宜工地快速准确评价混凝土可泵性的评价方法,即采用坍落度、扩展度、T50时间、倒坍落度筒流出时间、J型环障碍高差、压力泌水率等指标综合量化评价法,避免了仅利用坍落度试验判断混凝土粘聚性、泌水性的主观、模糊的问题。其中,用坍落度和扩展度数值评价混凝土的流动性、用倒坍落度筒流下时间和T50时间评价混凝土的粘度、用压力泌水率评价混凝土的泌水性、用J型环障碍高差反映泵送混凝土的抗离析性能。   3、通过大量试验,给出了工程中常用等级的泵送混凝土可泵性的指标范围,其中:C50以下泵送混凝土的可泵区间为:在坍落度120mm以上;倒坍落度筒流出时间8-45秒。C50及以上泵送混凝土的可泵区间建议为:控制在扩展度500mm以上;倒坍落度筒流出时间4-30秒。   4、将研究设计的C30泵送混凝土用于西宁绕城高速建设工程实践表明,Ⅲ级粉煤灰和废弃石粉完全可以改善泵送混凝土的可泵性,不仅有效解决了Ⅲ级粉煤灰和废弃石粉的利用问题,还节省了混凝土的成本。其中,泵送压力由11MPa左右减至9MPa左右,泵送混凝土时间缩短,提高了施工效率;其28d强度达到原配合比强度,并且其56d强度及抗渗性均优于原来配合比;每方混凝土成本降低27.17元。
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