【研究探索】自然养护下不同比例掺合料对混凝土的影响

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本文选自《商品混凝土》杂志2024年第3期

自然养护下不同比例掺合料对混凝土的影响

孙术程，王美杨，王智跃

［摘 要］本文混凝土企业为提质增效，在生产中使用加入矿物掺合料，但是混凝土结构现场强度检测大多采用回弹法进行，且多数工程为满足早日竣工要求，混凝土养护环节较为薄弱。本文研究自然养护下不同比例掺合料混凝土抗压强度、回弹值及碳化深度的之间的关系。

［关键词］混凝土；掺合料；自然养护；碳化深度；回弹值

0 引言

自然养护指试件脱模后在自然天气下的养护。本次试验所在地位于河北省保定市，保定市位于华北平原东北部，气候属于温带半湿润半干旱大陆性季风气候，四季分明，年平均温度12.3℃，全市年平均降水量499.1mm，降水主要集中在7～8月份，12月和1月降水最少，6～9月降水量占全年降水量的77.8%。6级以上大风多出现在冬春夏三季，8级以上大风多出现在夏季，其中以8月份最多。本次试验自然养护时期为3～6月，降水较少，有风天气较多。

1 试验方案

本次试验中掺合料选取为F类Ⅱ级粉煤灰和S95级矿粉，这两种掺合料为混凝土企业日常生产中的常用掺合料，且掺合料的使用不仅可以减少废弃产物对环境的影响，并有利于商品混凝土企业成本控制。

制作强度等级分别为C30～C40，掺合料掺量分别为0%、15%、30%及45%的混凝土试件，且留置期龄分别为14d、28d和60d的150mm×150mm×150mm的试件，试件制作拆模后采用自然养护，养护的试件场所要保证可以长期存放，便于拿取。在试件成型的顶面写明混凝土的强度等级、成型日期、试配编号，确保试件的唯一性。试件应按照“品”字型进行堆放（图1），保证每个试块的侧面都能进行通风，从而保证试件碳化的均匀性。试件养护到龄期后，分别检测其抗压强度、碳化深度及回弹值，以确定掺合料掺量对这些参数的关系。

2 原材料选择及配合比确认

2.1 原材料选择

（1）水泥：河北京兰水泥有限公司，指标见表1。

（2）矿粉：唐山纵横S95级矿粉，7天活性指数96%；28天活性指数106%，比表面积477m²/kg，流动度比100%。

（3）粉煤灰：大唐同舟F类Ⅱ级粉煤灰，细度18%，需水量比98%，烧失量0.4%。

（4）机制砂：保定满城机制砂，细度模数3.0，堆积密度1570kg/m³；MB值1.2。

（5）碎石：保定满城碎石，压碎指标8%，含泥量0.3%，泥块含量0.2%，针片状含量3%。

（6）外加剂：保定慕湖高性能减水剂，减水率25%，含固量9.9%，密度1.04g/cm，pH值5.1。

2.2 初步配合比

混凝土各强度等级的初步配合比见表2。

3 试验基本情况

3.1 试验主要仪器

混凝土搅拌机、坍落度筒、150mm×150mm× 150mm试模、压力机、振动台、回弹仪。

3.2 工作性能情况

保持水胶比和砂率不变，通过调外加剂用量使混凝土初始坍落度在220mm，改变混凝土中掺合料的占比对C30C35C40混凝土进行试配，其工作性能数据见表

如表3所示可知：（1）随着水泥用量的降低，C30、C35、C40混凝土的外加剂掺量不断降低，（2）随着水泥用量的降低，混凝土出机状态更加良好。

3.3 力学性能

混凝土立方体抗压强度测试结果如表4和图1～3。

综合表4及图1～3可知，随着掺合料取代率的逐渐增加，混凝土的抗压强度减小，主要原因为试配胶凝材料总量不变，粉煤灰活性较低，随着粉煤灰用量的不断增加，强度相应减小。

3.4 自然养护状态下试件碳化深度及回弹值

混凝土试件碳化深度及回弹强度测试结果如表5所示，图4～6为混凝土回弹强度检测结果曲线。

综合表5和图4～6可以得出：（1）掺合料取代率的增加，对混凝土的碳化深度无明显影响，混凝土碳化深度随着龄期的增加而增长；自然养护状态下混凝土碳化值较大，对用回弹法验收混凝土较为不利。（2）混凝土回弹值随着掺合料用量的增加而相应减小，主要原因为混凝土强度随着掺合料的增加而减小。且回弹值随着时间的增加而增加。

总结

综合上述试验可知，在保证强度的前提下，使用掺合料对于混凝土的和易性有较好的改善；混凝土的碳化深度与掺合料的掺量无明显关系，混凝土回弹值与混凝土强度有关，且掺合料的使用会降低混凝土强度（主要原因为掺合料的活性较水泥低）。

混凝土在自然养护状态下的碳化值随龄期的延长增长较为明显，且不利于回弹法验收。

掺合料的使用不仅可以减少废弃产物对环境的影响，同时合理的使用掺合料对改善混凝土的和易性作用明显。并且，掺合料价格较水泥较低，对混凝土成本控制有一定经济价值。

参考文献

[1] GB/T 50081—2019．混凝土物理力学性能试验方法标准[S]．

[2] JGJ/T 52—2006．普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准[S]．

[3] GB/T 50080—2016．普通混凝土拌合物性能试验方法标准[S]．

[4] GB/T 50082—2009．普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准[S]．

[5] 姬晓龙，张小伟．混凝土碳化影响因素分析[J]．中国建材科技，2013(4): 21-21+37．

供稿人：孙术程，王美杨

编辑员：李海亮

审核人：孙继成，宁夏

【标准规范】

《建筑固废再生砂粉应用技术规范》行标

《建筑物绿色拆除与建筑垃圾综合利用技术规程》CECS

《预拌混凝土使用说明书》团标

《砂浆和混凝土用石屑》团标

《预拌混凝土产品质量追溯规范》团标

【会议培训】

2025全国混凝土行业创新发展与废弃物资源再生技术交流大会

第十届全国建筑固废和余泥渣土处理及资源化利用大会暨中国砂石协会建筑固废利用分会年会

2025第二十一届全国商品混凝土可持续发展论坛暨2025中国商品混凝土年会

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【咨询服务】

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【建材“双碳”业务】

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建筑垃圾处置与资源化利用

建筑垃圾再生砂粉应用技术

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【期刊著作】

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《预拌混凝土企业标准化试验室建设指南》图书

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