用水量对混凝土性能的影响

1、用水量对混凝土性能的影响摘要：固定水胶比，调整用水量和掺合料掺加比例，研究了C30、C50混凝土用水量对混凝土力学性能和耐久性能的影响以及掺合料的最佳掺加比例。试验结果表明，对于C30混凝土用水量不超过175kg/m3,强度及耐久性均较佳，此时矿渣粉不能超过40%,粉煤灰不能超过20%。对于C50混凝土，用水量不超过160kg/m3时,强度及耐久性均较佳，此时粉煤灰掺量应小于15%,矿渣粉小于40%。关键词：混凝土用水量强度耐久性众所周知水胶比是影响混凝土性能的重要因素，但是在水胶比不变的情况下，调整用水量和外加剂用量，混凝土的性能会产生怎样的变化。确定合适的用水量，可以确保混凝土的质量，同时

2、能降低成本。本文在寻找这两个最佳参数的同时，考虑了掺合料的影响。1原材料1.1水泥所用水泥为密度为3000g/cm3,3天抗压强度26.3MPa,28天抗压强度48.2MPa。1.2粉煤灰粉煤灰为H级粉煤灰，细度为27%、29%。密度为2100g/cm3。1.3矿渣粉矿渣粉为S95级矿渣粉，28天活性指数105%,比表面积为438m2/kg,密度为2800g/cm3。1.4天然砂C30、C50混凝土所用天然砂含泥量分别为3.2%、3.2%,含石量为25%(5mm以上)、20.6%细度模数为2.5、2.7,含水量为4.0%5.0%。1.5石实验所用石子为尾矿石,5mm25mm,压碎指标6%。C3

3、0、C50混凝土所用石分别为2650、2780g/cm3。2混凝土配合比根据实际应用经验，粉煤灰用量不超过30%,矿渣粉用量不超过40%时，混凝土的性能较好。下面将固定3组掺合料的比例，调整外加剂掺量，控制坍落度在200mm230mm。变化用水量采用正交设计L9(34),测定混凝土各龄期抗压强度以及混凝土收缩、碳化、弹性模量等耐久性数据。其中C30用水量分别设定为165kg/m3、175kg/m3、185kg/m3,C50用水量设定为150kg/m3、160kg/m3、170kg/m3。混凝土的配合比见表1、表2。3试验结果及分析3.1混凝土力学性能混凝土的试件制作、成型及养护和立方体抗压实验

4、均按照国标普通混凝土力学性能实验方法标准(GB/T50081-2002)进行。实验数据如图1、图2所示。从图1中可以看出，各试块3d、7d、28d的强度曲线变化趋势基本一致。其中1-1的各龄期强度最高,1-4次之，两者28d强度均超过50MPa。从整体来看，用水量为175kg/m3,水胶比为0.47的各组混凝土强度较高。如果C30混凝土即满足工程需要，从成本考虑kg/m3,建议使用1-2或1-5的配合比。由图2可知,各试块3d、7d、28d的强度曲线变化趋势也基本一致。单掺矿渣粉时混凝土的强度较高，随粉煤灰掺量增大，混凝土的强度逐渐降低。整体而言，用水量为160kg/m3,水胶比为0.34的各

5、组混凝土强度最高。3.2混凝土收缩性能混凝土的自由收缩率如图3、图4所示。混凝土的收缩是指混凝土体积的缩小，当收缩受到约束时将产生裂缝。混凝土的收缩机理分为塑性收缩、自发收缩、干燥收缩和碳化收缩四种1。引起混凝土收缩的主要原因是干燥收缩，也就是混凝土凝固后内部自由水的蒸发引起的收缩。根据收缩机理，混凝土的收缩率应随着水胶比的增大而增大，但从图来看，并没有明显的规律，说明掺合料的加入对混凝土的抗收缩有正面作用。3.3混凝土抗碳化性能混凝土碳化深度如图5、图6所示。混凝土的碳化机理是大气中的二氧化碳与混凝土中的碱性物质在气相、液相和固相中进行的一个十分复杂的多相物理化学连续过程。碳化实质就是砂浆或

6、者混凝土碱性降低的过程。未碳化区的孔隙溶液的pH值为12.5左右，当pH值降至11.5以下时，钢筋就开始锈蚀2。从图5、图6可以看出，用水量越大，混凝土的碳化深度越深，这是因为后期水分的蒸发造成混凝土产生裂缝，给二氧化碳进入开辟了通道。C30混凝土中除了单掺的1-1,1-2、1-6的抗碳化能力较强。C50混凝土中1-2、1-1的抗碳化能力较强。3.4混凝土抗冻性能混凝土的静弹性模量见表3、表4。混凝土的冻融破坏是一个由表及里，先大孔后小孔的物理变化过程。由于水结成冰产生体积膨胀，在混凝土中形成内压力。当这种内压力超过混凝土所能承受的极限时，引起混凝土内部孔隙和裂隙不断的发育，由小变大，由短变长

7、，相互贯通，最终导致混凝土破坏3。混凝土的冻融破坏受水灰比、用水量、掺合料、成型条件、养护制度等多方面的影响。用水量越多，混凝土的抗冻性越差，但是从表3、表4可以看出，用水量越大，混凝土的抗冻能力越强，这主要是因为掺合料的加入降低了水泥用量，使水化热大大降低，相应塑性收缩裂缝大大减少混凝土的抗冻性相应提高。4结语固定用水量，单掺矿渣粉时，混凝土的后期强度较高，随粉煤灰掺量增加,混凝土的强度递减。所有C30混凝土试块在14d时收缩率最大，用水量为175kg/m3时混凝土的后期收缩率较小。所有C50混凝土试块则在7d时收缩率最大，用水量为160kg/m3时混凝土的后期收缩率较小。(3)用水量越大，混凝土的抗碳化能力越差，混凝土的抗冻融能力越差。对于C30混凝土用水量不超过175kg/m3,强度及耐久性均较佳此时矿渣粉不能超过40%,粉煤灰不能超过20%。对于C50混凝土,用水量不超过160kg/m3时,强度及耐久性均较佳，此时粉煤灰掺量应小于15%,矿渣粉小于40%参考文献张亚宁，王志岭混凝土收缩变形机理及影响