基于正交试验的外加剂对混凝土力学性能的试验研究.pdf
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1、2024年第1期(总第433期)研究探讨目前,高性能低碳混凝土是土木工程中防护与加固的主要措施,因其性能多样、高效经济而被广泛使用。高性能低碳混凝土不仅可以采用诸如粉煤灰等废弃材料替代水泥而减少水泥用量外,还可以通过掺加如速凝剂、早强剂和膨胀剂等外加剂改善混凝土的工作性能和强度。故大多数工程中普遍通过加入早强剂、减水剂、速凝剂和膨胀剂等外加剂,以改善混凝土的强度,从而提高混凝土的抗裂和耐久性能,以达到低碳、高耐久的目的。新拌混凝土由塑性转变为刚性的阶段是混凝土最容易开裂的阶段1。混凝土后期强度主要用于承受长期荷载,起到抗压和抗拉的作用,能够保证结构稳定和安全。抗拉强度这一力学性能一般可通过劈裂
2、抗拉强度间接获得2,近年来也相继有学者做出有关劈裂抗拉强度的研究,李志强等3利用正交试验对古尔班通古特沙漠砂混凝土劈裂抗拉力学性能进行了试验研究,得基于正交试验的外加剂对混凝土力学性能的试验研究*马梦娜1安亚强1武强1丁瑶1张伟2(1.陕西工业职业技术学院 土木工程学院,陕西咸阳712000;2.浙江华东工程咨询有限公司,浙江杭州310000)摘要:为了探究复掺外加剂对混凝土的韧性和抗裂性能的影响规律,以期解决工程防护和加固过程中的混凝土开裂、剥落等工程实际问题,通过正交试验研究了速凝剂、早强剂、膨胀剂和粉煤灰对混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度的影响规律。试验结果表明:速凝剂能显著改善混凝土的抗
3、压强度和劈裂抗拉强度;复合早强剂能有效提高混凝土的劈裂抗拉强度;粉煤灰和膨胀剂对混凝土28d抗压强度和劈裂抗拉强度没有显著影响。通过方差分析和数据拟合,可得早强剂和速凝剂的建议掺量分别为4%和1.5%,膨胀剂的最优掺量为3%,粉煤灰的最优掺量为25%。关键词:早强剂;减水剂;粉煤灰;速凝剂;膨胀剂;劈裂抗拉强度*基金项目:陕西工业职业技术学院早强剂和膨胀剂对水泥基灌浆材料性能影响的研究(项目编号2023YKYB-024)中图分类号:TU528.042文献标识码:A文章编号:1001-6945(2024)01-28-04Abstract:In order to explore the influ
4、ence of composite admixtures on the toughness and crack resistance ofconcrete,and to solve practical engineering problems such as concrete cracking and peeling during the processof engineering protection and reinforcement,the influence of accelerating agents,early strength agents,expansion agents,an
5、d fly ash on the compressive strength and splitting tensile strength of concrete was studiedthrough orthogonal experiments.The experimental results show that the accelerator can significantly improvethe compressive strength and splitting tensile strength of concrete;Composite early strength agents c
6、an effectively improve the splitting tensile strength of concrete;Fly ash and expansion agents have no significant effecton the compressive strength and splitting tensile strength of concrete at 28 days.Through analysis of varianceand data fitting,the recommended dosage for early strength agent and
7、accelerator is 4.0%and 1.5%,respectively,The optimal dosage of expansion agent is 3%,and the optimal dosage of fly ash is 25%.Key Words:early strength agent,water reducing agent,fly ash,accelerator,expansion agent,splitting tensile strengthExperimental study on effect of admixtures on mechanical pro
8、perties ofconcrete based on orthogonal experimentsMA Meng-na AN Ya-qiang WU Qiang DING Yao ZHANG Wei本栏编辑:李瑜2024年第1期(总第433期)研究探讨出沙漠砂替代率为20%时,混凝土劈裂抗拉强度相对较高;杜勇刚等4通过正交试验及极差分析得出混凝土的最优配合比,这些学者关于正交试验和劈裂抗拉强度的研究为实际工程应用提供了理论依据5。张丰等6研究发现,在混凝土中掺入纤维和膨胀剂对混凝土抵抗早期开裂有显著效果;佟名等7研究结果表明,与单掺相比,复掺膨胀剂和引气剂并不能更有效地抑制混凝土早期收缩开裂
9、。综上所述,针对粉煤灰与膨胀剂、速凝剂、早强剂、减水剂等外加剂复掺对混凝土开裂性能的影响研究相对较少8。为此,本文研究粉煤灰与外加剂复掺对混凝土力学性能和抗裂性能的影响,可为混凝土抗裂技术和相关工程应用提供参考。1材料与方法1.1试验材料本试验采用扶风县生产的盾石牌42.5普通硅酸盐水泥,其基本性能均满足工程和试验要求。早强剂采用四川某公司生产的JC-7复合早强剂,属于无机复盐型9;减水剂采用四川某公司生产的JC聚羧酸盐高性能减水剂,最大减水率是20%;速凝剂采用四川某公司生产的JC-1型低碱粉状速凝剂;膨胀剂为四川某公司生产的钙质膨胀剂UEA-S;粉煤灰采用二级灰,细度和烧失量均满足工程要求
10、;细骨料为中等河砂,细度模数2.8,含泥量小于3%,均满足工程和试验要求。1.2试验方法1.2.1试验设备压力试验机采用万能试验机进行立方体抗压强度试验和劈裂抗拉试验。劈裂抗拉试验中还用到了符合混凝土物理力学性能试验方法标准(GB/T 50081-2019)中规定的钢制弧形垫块、普通胶合板垫条和定位钢支架,以保证劈裂抗拉试验时试块不倾斜、无错位,减少试验误差。1.2.2试验设计本试验根据工程现场施工经验和相关学者对于单掺外加剂的试验研究10-13,采用粉煤灰、早强剂、速凝剂和膨胀剂的掺量分别为20%、3.5%、1%和4%。由于本试验研究因素比较多,如果采用全部试验组比较多,因此,本试验采用四因
11、素三水平正交试验,探究早强剂、粉煤灰、速凝剂和膨胀剂掺量对高性能混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度的影响规律。试验配合比设计根据 普通混凝土配合比设计规程(JGJ 55)规定,早强剂参照规范 混凝土外加剂均质性试验方法(GB/T 8077)和 混凝土早强剂(T/CECS10124)确定掺加方法和试验要求,掺量以水泥质量百分数计量,膨胀剂的掺量按照 混凝土外加剂应用技术规范(GB 50119-2003)规定的方法进行试验,正交试验水平表见表1。表1因素水平表水平-101粉煤灰掺量/%152025早强剂掺量/%33.54速凝剂掺量/%0.511.5膨胀剂掺量/%3451.2.3试验方法及试件制作试验中混
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