C30F200S6抗冻抗渗混凝土在300m3安全水塔中的应用

摘要：根据《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011，对配合比进行初步计算后，选定0.41、0.44、0.47这三个水胶比，以及胶凝材料的2‰、3‰、4‰这三个三乙醇胺掺量进行试配，进行配合比优化设计，可以显著提高混凝土的抗冻抗渗性能，取得良好效果。

关键词：C30F200S6抗冻抗渗混凝土；应用 ；优化设计

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

1、 工程概况

该水塔为内蒙古乌海德晟1260m3高炉项目中的300m3安全水塔，乌海市冬季气温最低能达到零下30度，所以此水塔主体结构用混凝土设计强度等级为C30，抗渗等级为S6，抗冻等级为F200。

2、 原材料选择

⑴ 水：混凝土拌合用水，选择不影响水泥正常凝结、硬化或促使钢筋锈蚀的自来水。

⑵ 水泥：选择千峰P.O 42.5水泥。

⑶ 砂：选择细度模数为2.6的河砂。

⑷ 碎石：选择5-25mm粒级的碎石。

⑸ 外加剂:朝阳牌聚羧酸系高性能减水剂，砂浆减水率30%。

⑹ 矿物掺合料：粉煤灰：Ⅰ级。

⑺ 激发剂：(三乙醇胺、硫酸钠)工业级。

3、 影响配合比的因素

3.1矿物掺合料的影响

混凝土的化学组成及微观结构对抗冻抗渗性能的好坏起着决定性的作用，硬化后的混凝土由水泥石、骨料与界面三相组成的，水泥石和骨料本身都存在着孔隙。想要提高抗冻抗渗性能，首先必须设法降低孔隙率，提高密实度，并尽可能改善内部的孔结构。另一方面，混凝土中把骨料粘结在一起的基本是由不同的水化物组成的，最主要的水化物是呈纤维状的水化硅酸盐C-S-H凝胶和六角片状CA(OH)2晶体。C-S-H凝胶由于巨大的比较面积和刚性胶凝的特性，凝胶粒子间存在着范德华力和化学键力，因此具有较高的强度和结构稳定性。而 CA(OH)2晶体结构层内为离子键，结构层之间为结合微弱的分子键，具有层状构造特征。由于CA(OH)2的可溶性，在硬化混凝土中，CA(OH)2的分布极不均匀，多富集并定向排列在骨料-水泥界面过渡层的一定区域内，从而影响砂浆与粗骨料之间的粘结强度。而矿物掺合料中的活性SiO2可以与水泥的水化产物CA(OH)2进行二次水化反应，生产难溶的C-S-H凝胶沉积在骨料-水泥石界面的空隙内。因而降低了粗大结晶、对强度与耐久性不利的CA(OH)2在界面过渡层上的富集与定向排列，改善了界面结构。于此同时，混凝土内部空隙的总体积明显下降，无害孔（

3.2外加剂的影响

水泥加水拌合后，由于水泥颗粒分子引力的作用，使水泥浆形成絮凝结构，使10%～30%的拌合水被包裹在水泥颗粒之中，不能参与自由流动和作用，从而影响了混凝土拌合物的流动性。当加入减水剂后，由于减水剂分子能定向吸附于水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面带有同一种电荷（通常为负电荷），形成静电排斥作用，促使水泥颗粒相互分散，絮凝结构破坏，释放出被包裹部分水，参与流动，从而有效地增加混凝土拌合物的流动性。减水剂中的亲水基极性很强，因此水泥颗粒表面的减水剂吸附膜能与水分子形成一层稳定的溶剂化水膜，这层水膜具有很好的作用，能有效降低水泥颗粒间的滑动阻力，从而使混凝土流动性进一步提高。从而降低水的用量，同时也降低了胶凝材料的用量。由于此300m3安全水塔主体结构中所用的混凝土有较高的抗冻抗渗性能要求，所以选用了聚羧酸系高性能减水剂，可显著提高混凝土的抗冻抗渗性能。

3.3粗细集料的影响

由于有较高的抗冻抗渗性能要求，所以粗细集料要严格控制含泥量和泥块含量。选用细度模式为2.6的二区中砂和5~25mm粒级的碎石。

3.4激发剂的影响

在大掺量粉煤灰的混凝土中，加入适量的激发剂，可以有效的激发粉煤灰中所具有的潜在水化活性，众所周知粉煤灰玻璃体中的SiO2和AL2O3虽具有化学活性，但这种活性是潜在的，要靠水泥熟料水化产生的氢氧化钙来激发，产生水化反应。激发剂的掺入使粉煤灰玻璃中的Si-O、AL-O键快速断裂，提高粉煤灰活性，加快水化反应速度，水化产物增加，强度增长加快，解决了大掺量粉煤灰混凝土早期强度低的问题，而且还能提高混凝土的抗冻抗渗等多项性能，在满足混凝土强度及其他指标要求的情况下，可大幅度降低水泥用量，降低混凝土的成本。

4、 配合比优化设计

根据《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011，对配合比进行初步计算后，选定0.41、0.44、0.47这三个水胶比，以及胶凝材料的2‰、3‰、4‰这三个三乙醇胺掺量进行试配，见表1。

表1

根据《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011C30的混凝土试配强度应达到38.225MPa，所以选择早期强度较高的5号配合比为施工用配合比。

5、 结论

5.1通过加入高效减水剂，大大减少了混凝土单位用水量，不仅可以大大减少水泥用量，还可以提高混凝土的抗压强度和抗冻抗渗性能。

5.2采用大掺量的粉煤灰取代部分水泥可以节省水泥降低成本，还可以提高混凝土的抗冻抗渗性能。

5.3通过加入激发剂，可以使粉煤灰更早的发生水化反应，提高混凝土的早期强度，进一步提高混凝土的抗压强度和抗冻抗渗性能。

参考文献：

【1】冯乃谦。高性能混凝土。北京：中国建筑工业出版社 1996.8132-135