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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。