超高性能混凝土的制备与物理力学性能研究

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发布时间：2021-09-07

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超高性能混凝土的制备与物理力学性能研究
朱春银，张云升，高建明
(1．江苏双龙集团有限公司，南京211122；2．东南大学材料学院，南京211189)
摘要：研究了工业废渣掺量与掺加方式、砂胶比、钢纤维掺量对超高性能混凝土流动性和力学性能的影响规律。通过复掺工
业废渣方式大掺量取代水泥，普通砂全部取代细石英砂；掺入短细钢纤维，优化基体组成，在普通成型和标准养护条件下，制备出
了90d抗压强度达20OMPa的超高性能混凝土。
关键词：超高性能混凝土；工业废渣；流动性能；力学性能
Abstract：The effects of the amount and addition approaches of industrial waste residue．sand— binder ratio and steel fiber content
on the fluidity and mechanical properties of ultra-high performance concrete are studied．Under the normal molding and standard curing
condition，ultra—high perform ance concrete with compressive strength of 200MPa is prepared by using the ways of composite industrial
waste residue replacing cement greatly，common sand substituting quartz sand totally，adding small—sized steel fiber and optimizing the
matrix composition．
Key words：Ultra—high performance concrete；Industrial waste residue；Fluidity；Mechanical property
中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1000-4637(2010)01-13-03
0 前言
超高性能水泥基材料设计理念源于活性粉末混凝
土(RPC) 】。RPC是法国Bouygues公司20世纪90年
代初首先发明的。目前，国际上RPC材料普遍使用磨
细石英砂取代普通骨料，最大粒径只有6001~m，但粉磨
过程的能耗巨大；所掺活性混合材品种单一，硅灰掺量
大，价格昂贵；需要高温高压特殊养护，能耗很大，这
些均严重限制了RPC材料的应用和推广。根据国内实
际情况，本文采用废渣复掺技术、超细微粉颗粒填充技
术，充分发挥超细工业废渣(矿渣、粉煤灰)潜能与互补
优势，取代国外大掺量硅灰，尝试用天然砂取代磨细石
英砂，节约资源和能源，在标准养护条件下制备出高强
度、高韧性的超高性能混凝土。
1 实验
1．1 原材料
P·lI 52．5级硅酸盐水泥；$95型粒化高炉矿渣微
粉，比表面积580m2／kg，密度2．90g／cm ；I级粉煤灰，
比表面积360m2／kg；SiO2含量90％以上的硅灰，比表面
积17600m2／kg；普通河砂，最大粒径5ram，连续级配；短
细钢纤维，长度13turn，长径比60，抗拉强度2000MPa；
聚羧酸类高敬减水剂，固含量40％，减水率45％。
1．2 配合比
(1)超高性能混凝土基体组成的优选与优化
通过大掺量复合超细工业废渣制备了五个系列的
超高性能水泥基材料，基体配合比见表1。
(2)掺增强相(砂和钢纤维)的超高性能混凝土的
优化
表l 超高性能混凝土基体配合比
本文研究砂胶比(1：1、1．2：1、1．5：1)和钢纤维体
积掺量(1％、2％、3％)的超高性能混凝土的物理力学性
能，从中优选出流动性能良好、力学性能较高的配合
比。实验中水胶比固定为0．17。
1I3 实验方法
(1)试件制备
先将超细工业废渣、水泥、砂干拌均匀，然后将混
合均匀的水和外加剂缓慢地倒入搅拌机内，湿拌2～
3min。当混合料变成粘流状态后，均匀地撒人钢纤维，
继续搅拌2～3min。之后浇筑成型，并振动30s，置于实
验室1d。拆模后的试件在温度为(20±2)℃ 、湿度>
90％的标准养护室中养护28d和90d。
(2)流动性能测试
参照GB／112419—2005《水泥胶砂流动度测定方
法》，使用两种自制坍落度筒：① 自制的小型坍落度筒，
上直径为35mm，下直径为60mm，高为60ram，用来测
量超高性能混凝土基体材料的坍落度和扩展度；② 自
制的中型坍落度筒，上直径为60mm，下直径为120mm，
高为240mm，用其测量加入增强项超高性能混凝土的