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摘要：针对水处理工程所用混凝土要求，选取C30混凝土进行配合比的设计及分析，同时采用不同的混凝土搅拌工艺，对试验结果进行对比，根据混凝土的抗压强度、抗冻、抗渗性能结果，找出影响混凝土各项性能的因素，进一步优化配比，得出水处理混凝土最佳配比方案。
关键词：水处理混凝土；耐久性；水泥裹砂搅拌
20世纪50年代以后，全球人口急剧增长，工业发展迅速，全球水资源状况迅速恶化，“水危机”日趋严重。我国是一个发展中的大国，工业化和城市化进程迅猛发展，人均水资源短缺，水环境污染现象表现得更加严重。故此水处理越来越成为经济发展和人们生产生活不可缺少的一部分，水处理工程建设方兴未艾，工程中的混凝土的性能研究就迫不及待的摆在面前。混凝土耐久性检验项目包括抗冻性能、抗水渗透性能、抗硫酸盐侵蚀性能、早期抗裂性能等，只对其中主要的抗冻性能和抗水渗透性能及混凝土在不同搅拌工艺情况下的性能进行研究，从而达到在满足使用要求的前提下节约成本之目的，更好的服务社会。
一、研究思路
水处理工程混凝土强度等级一般为C25～C40，抗渗等级为≥0.6MPa，抗冻等级在F50～F200。为了便于对试验结果进行分析，简化劳动量，采用正交试验法，并选取C30混凝土进行配合比的设计及分析，同时采用不同的混凝土搅拌工艺对其结果进行分析研究。
1、在满足设计强度前提下，用一个只用水泥的基准混凝土配合比。
2、以基准配合比为基础，探索掺入粉煤灰的混凝土配合比。
3、以基准混凝土配合比为基础，探索掺入粉煤灰、矿粉配合比。通过配比试验，对试验结果进行分析，根据混凝土的抗压强度、抗冻、抗渗性能，找出影响混凝土性能的各项因素。
二、原材料选择
课题水泥选用曲寨水泥厂的P.O42.5水泥；粗骨料选用5-25mm碎石，连续级配；级配Ⅱ区河砂；粉煤灰用西柏坡电厂的Ⅰ级粉煤灰；矿粉选用高邑的S95矿粉；外加剂选用河北建研院的冀研SKY-2多功能复合防水剂；拌合用水用市政管网自来水。
三、试验方法
分别对单掺粉煤灰、粉煤灰和矿粉双掺的混凝土进行试验。机械搅拌工艺分别采用传统工艺和水泥裹砂搅拌工艺。
图1水泥裹砂搅拌工艺流程
抗压强度、抗渗性能、抗冻性能试件按照GB/T50081《普通混凝土力学性能试验方法标准》要求进行成型，养护后测7d、28d、60d、90d。试验按照GB/T50082《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》要求进行。
四、试验研究与分析
1、单掺粉煤灰混凝土的试验研究：
采用正交试验法进行研究探讨。因素水平表见表1。
表1
1.1抗压强度
从单掺粉煤灰、传统搅拌工艺、水胶比0.45抗压强度数值分析可以看出，粉煤灰混凝土早期强度降低，但粉煤灰混凝土的后期强度增长速度比基准混凝土要快，且粉煤灰掺量不超过30%时，其28d抗压强度可超过基准配合比；混凝土水泥裹砂搅拌工艺与混凝土传统搅拌工艺相比，抗压强度约可提高18%左右。
1.2抗渗性能：
粉煤灰掺量相同（掺20%），28d龄期，不同水胶比混凝土的抗渗性能试验结果，表明水胶比越小，混凝土的抗渗性能越好。
粉煤灰掺量不同，水胶比为0.45、龄期为28d的混凝土抗渗性能：试验结果，表明其抗渗性能随粉煤灰掺量的增加而降低。
1.3抗冻性能：
水胶比越高，混凝土内部孔隙率越大，其抗冻性能随水胶比的增加而下降。单掺粉煤灰的混凝土的抗冻能力与基准混凝土相比，相同龄期28d抗冻能力一般低于基准混凝土；相同龄期60d、90d掺有粉煤灰的混凝土其抗冻性能明显提高，其中粉煤灰掺量为25%时，相同龄期60d混凝土抗冻融能力最好；冻融能力水泥裹砂搅拌工艺高于混凝土传统搅拌工艺混凝土。
2粉煤灰和矿粉混凝土双掺的试验：
矿粉和粉煤灰双掺配制混凝土，可以充分发挥二者的“优势互补效应”，配合比设计采用三因素四水平进行试验研究探讨。
2.1抗压强度
极差计算结果表明各种因素数据的变化对抗压强度的影响顺序依次为：水胶比、矿粉取代率、粉煤灰取代率。
2.2 抗渗性能：
粉煤灰、矿粉双掺的混凝土，其抗渗性能均能满足要求。掺入粉煤灰、矿粉的混凝土，其混凝土的渗水高度随二者掺量的增加而降低，即混凝土的抗渗性能提高。
2.3抗冻性能：
粉煤灰、矿粉双掺混凝土的抗冻性能主要从质量损失率和强度损失率来进行分析。粉煤灰、矿粉的掺入可以有效降低混凝土的质量损失率和强度损失率，提高混凝土的抗冻性能。
五、结语
1、水处理工程抗冻抗渗混凝土，单掺粉煤灰时（与基准混凝土相比），早期强度较低，后期强度随着龄期的增长逐渐提高。
2、混凝土水泥裹砂搅拌工艺与混凝土传统搅拌工艺相比，抗压强度约提高18%，抗冻性能约可提高50个循环。
3、对于双掺粉煤灰、矿粉的混凝土而言，各种因素数据的变化对抗压强度的影响顺序依次为：水胶比、矿粉取代率、粉煤灰取代率。
关键词：水处理混凝土；耐久性；水泥裹砂搅拌
20世纪50年代以后，全球人口急剧增长，工业发展迅速，全球水资源状况迅速恶化，“水危机”日趋严重。我国是一个发展中的大国，工业化和城市化进程迅猛发展，人均水资源短缺，水环境污染现象表现得更加严重。故此水处理越来越成为经济发展和人们生产生活不可缺少的一部分，水处理工程建设方兴未艾，工程中的混凝土的性能研究就迫不及待的摆在面前。混凝土耐久性检验项目包括抗冻性能、抗水渗透性能、抗硫酸盐侵蚀性能、早期抗裂性能等，只对其中主要的抗冻性能和抗水渗透性能及混凝土在不同搅拌工艺情况下的性能进行研究，从而达到在满足使用要求的前提下节约成本之目的，更好的服务社会。
一、研究思路
水处理工程混凝土强度等级一般为C25～C40，抗渗等级为≥0.6MPa，抗冻等级在F50～F200。为了便于对试验结果进行分析，简化劳动量，采用正交试验法，并选取C30混凝土进行配合比的设计及分析，同时采用不同的混凝土搅拌工艺对其结果进行分析研究。
1、在满足设计强度前提下，用一个只用水泥的基准混凝土配合比。
2、以基准配合比为基础，探索掺入粉煤灰的混凝土配合比。
3、以基准混凝土配合比为基础，探索掺入粉煤灰、矿粉配合比。通过配比试验，对试验结果进行分析，根据混凝土的抗压强度、抗冻、抗渗性能，找出影响混凝土性能的各项因素。
二、原材料选择
课题水泥选用曲寨水泥厂的P.O42.5水泥；粗骨料选用5-25mm碎石，连续级配；级配Ⅱ区河砂；粉煤灰用西柏坡电厂的Ⅰ级粉煤灰；矿粉选用高邑的S95矿粉；外加剂选用河北建研院的冀研SKY-2多功能复合防水剂；拌合用水用市政管网自来水。
三、试验方法
分别对单掺粉煤灰、粉煤灰和矿粉双掺的混凝土进行试验。机械搅拌工艺分别采用传统工艺和水泥裹砂搅拌工艺。
图1水泥裹砂搅拌工艺流程
抗压强度、抗渗性能、抗冻性能试件按照GB/T50081《普通混凝土力学性能试验方法标准》要求进行成型，养护后测7d、28d、60d、90d。试验按照GB/T50082《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》要求进行。
四、试验研究与分析
1、单掺粉煤灰混凝土的试验研究：
采用正交试验法进行研究探讨。因素水平表见表1。
表1
1.1抗压强度
从单掺粉煤灰、传统搅拌工艺、水胶比0.45抗压强度数值分析可以看出，粉煤灰混凝土早期强度降低，但粉煤灰混凝土的后期强度增长速度比基准混凝土要快，且粉煤灰掺量不超过30%时，其28d抗压强度可超过基准配合比；混凝土水泥裹砂搅拌工艺与混凝土传统搅拌工艺相比，抗压强度约可提高18%左右。
1.2抗渗性能：
粉煤灰掺量相同（掺20%），28d龄期，不同水胶比混凝土的抗渗性能试验结果，表明水胶比越小，混凝土的抗渗性能越好。
粉煤灰掺量不同，水胶比为0.45、龄期为28d的混凝土抗渗性能：试验结果，表明其抗渗性能随粉煤灰掺量的增加而降低。
1.3抗冻性能：
水胶比越高，混凝土内部孔隙率越大，其抗冻性能随水胶比的增加而下降。单掺粉煤灰的混凝土的抗冻能力与基准混凝土相比，相同龄期28d抗冻能力一般低于基准混凝土；相同龄期60d、90d掺有粉煤灰的混凝土其抗冻性能明显提高，其中粉煤灰掺量为25%时，相同龄期60d混凝土抗冻融能力最好；冻融能力水泥裹砂搅拌工艺高于混凝土传统搅拌工艺混凝土。
2粉煤灰和矿粉混凝土双掺的试验：
矿粉和粉煤灰双掺配制混凝土，可以充分发挥二者的“优势互补效应”，配合比设计采用三因素四水平进行试验研究探讨。
2.1抗压强度
极差计算结果表明各种因素数据的变化对抗压强度的影响顺序依次为：水胶比、矿粉取代率、粉煤灰取代率。
2.2 抗渗性能：
粉煤灰、矿粉双掺的混凝土，其抗渗性能均能满足要求。掺入粉煤灰、矿粉的混凝土，其混凝土的渗水高度随二者掺量的增加而降低，即混凝土的抗渗性能提高。
2.3抗冻性能：
粉煤灰、矿粉双掺混凝土的抗冻性能主要从质量损失率和强度损失率来进行分析。粉煤灰、矿粉的掺入可以有效降低混凝土的质量损失率和强度损失率，提高混凝土的抗冻性能。
五、结语
1、水处理工程抗冻抗渗混凝土，单掺粉煤灰时（与基准混凝土相比），早期强度较低，后期强度随着龄期的增长逐渐提高。
2、混凝土水泥裹砂搅拌工艺与混凝土传统搅拌工艺相比，抗压强度约提高18%，抗冻性能约可提高50个循环。
3、对于双掺粉煤灰、矿粉的混凝土而言，各种因素数据的变化对抗压强度的影响顺序依次为：水胶比、矿粉取代率、粉煤灰取代率。