矿粉对自密实混凝土性能的影响.pdf

低温建筑技术 2 0 1 4 年第 8 期( 总第 1 9 4期) 矿粉对 自密 实混凝土性能 的影 响 杨利雄 ( 威海市建筑工程质量检测站 ， 山东威海2 6 4 2 0 9 ) 【 摘要】 对水胶比为 0 ． 3 7 ， 矿粉取代水泥百分率分别为 1 0 ％， 1 5 ％， 2 0 ％， 2 5 ％和 3 0 ％的 自密实混凝土进 行了研究。研究结果表明， 新拌混凝土的坍落扩展度随矿粉取代水泥百分率的变化而变化。当矿粉取代率为 1 5 ％到 2 0 ％时， 坍落扩展度在5 5 0 ～ 7 0 0 m m之间， 满足设计要求。矿粉取代率 1 5 ％时的混凝土抗压强度高于比对 组的强度， 同时， 加人矿粉后大于2 0 ％时混凝土的收缩有所增加。矿粉用于 自密实混凝土中是可行的。 【 关键词】 矿粉； 白密实混凝土； 工作性； 抗压强度 【 中图分类号】 1 3 5 5 2 8 ． 0 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1— 6 8 6 4 ( 2 0 1 4 ) 0 8— 0 0 2 0— 0 3 近年来 ， 工程 中 自密实混 凝土 ( S C C) 的使用 量在 显著增加 。 。包括 自密实混凝土在内的高性能混凝 土的制备都是通过加入包括高效减水剂在内的混凝 土外加剂来实现的。而且材料的均匀性、 工作性、 施 工性能都需要加人一定的外加剂来实现。当矿粉材 料在 自密实混凝土中使用时， 达到同样的流动性可以 减少减水剂 的用量。在大多数研究 中提出的基本假 设 是 ， 水泥浆 的流动性影 响混 凝土 的工作性 J 。水 泥 浆中早期针状钙矾石 晶体的产生不利于保持混凝土 的流动性。矿粉的加入可以减少水泥孰料的含量， 延 缓水化反 应 的进 程 。高 性 能混 凝 土 即具 有 高 的流 动 性又要求不产生离析 ’ ’ 。在其中加入具有化学活性 的火山灰质材料对实现混凝土所需的工作性有积极 意义 。矿渣微粉等矿物掺合料和减水剂等化学外 加剂 已被成功地用 于改善混凝土性能。 文中着重研究新拌 自密实混凝土的工作性及其 硬化后混凝土的性能， 其 中矿粉分别取代水泥 1 0 ％， 1 5 ％， 2 0 ％， 2 5 ％和3 0 ％。在不同取代率时， 对坍落扩 展度进行 了测试。其高流动性 以及在工程 中的 自密 实性在工程中进行 了验证。结果可以为未来 自密实 混凝土在工程 中的应用提供参考。 1 试验方案 ( 1 ) 试验原材料及配合比。所用水泥 P ． O 4 2 ． 5 普通硅酸盐水泥， 满足 G B 1 7 5的要求。磨细水淬高炉 矿渣粉化学组成及主要技术性能见表 I 。 表 1 矿渣粉的化学组成及物理性能 所采用的粗骨料是普通碎石 ， 最大粒径 1 6 ra m， 表 观密度 2 6 6 0 k g ／ m ， 级配合理； 细骨料 为普通河砂， 细 度模 数 为 2 ． 7 5 ， 符 合 Ⅱ区中砂 的级配 ， 表 观 密度 2 6 4 0 k g ／ IT I 。其它技术性能满足 G B ／ T 1 4 6 8 5及 J G J 5 2 对砂石的质量要求。拌合用水为普通 自来水 ， 满足拌 合用水质量要求。本试验所用的外加剂为马贝建筑 材料( 上海) 有限公司生产的缓凝 型聚羧酸盐系高效 减水 剂 ， 其 含 固量不低 于 2 8 ％ ， 正 常掺 量时减 水率不 低于 2 5 ％。 通过试配与调整 ， 最 终确定 配合 比如表 2所示 。 表 2 混凝 土配合 比 ( 2 ) 试验方法。本试验就新拌混凝土的工作性 能 、 硬化混凝土的力 学性 能及 长期性 能进行 研究 。为 了着重考察矿粉对 自密实混凝土性能的影响， 配合 比 的其它要素， 如水胶 比、 骨料用量、 外加剂用量等保持 不变。新拌混凝土的工作性 主要考察其坍落度、 坍落 扩展度 、 体积密度和含气量。硬化混凝土主要测试其 立方体抗压强度和收缩变形。 2 试 验结果与分析 ( 1 ) 新拌混凝土工作性。新拌混凝土的坍落度 及坍 落扩展度如 图 1 及 图 2所示 。 图 I 结果显示 ， 以矿粉 取代 水泥后 ， 坍落度随取代 百分率的增大而增大。矿粉取代 3 0 ％水泥后， 坍落度 增大 1 2 ra m。坍落度损失明显减小 ， 取代 3 0 ％水泥后 ， 坍落度损失减小约 7 0 ％。坍落扩展度也表现 出与坍 落度相似的规律。以矿粉取代水泥 1 5 ％及以上时， 坍 矿粉对 自密实混凝土性 能的影 响 2 1 落度 、 扩展度及 1 h后的保留值均能满足设计要求。 昌 噗 { 艇 蜜 7 0 0 g 6 6 0 目 6 2 。 5 8 o 蜜 5 4 0 掺量， ％ 图l 新拌混凝土坍落度 0 l O 1 5 2 O 2 5 3 O 掺 量， ％ 图2 新拌混凝土坍落扩展度 ( 2 ) 体积密度及含气 量 。矿 粉 的密度 ( 2 8 9 0 k g ／ ) 小于水泥的密度( 3 1 8 0 k g ／ m ) ， 而矿粉细度大于水 泥细度， 矿粉颗粒与水泥颗粒一定程度上相互填充。 总体上体积密度相差不大。纯水泥作为胶结料时， 体 积 密度 2 4 1 0 k g ／ m 3 ， 以矿粉取代 水泥 后 ， 体积 密度略有 减小， 但不低于 2 4 0 0 k g ／ l r l 。 含气量对混凝土的工作性和强度均有一定影响。 以矿粉取代水泥后 ， 拌合料的含气量有所增加。取代 率从 0 ％增大到3 0 ％， 含气量从 0 ． 7 ％增加到 1 ． 7 ％。 ( 3 ) 抗压强度 。抗压强度 是评 价混凝 土质 量是 否满足设计要求的重要指标。在实验室条件下， 不同 水泥取代率的混凝 土试件抗压强度及其发展规律如 图3所示。结果显示， 当矿粉取代水泥后 ， 混凝土早期 强度较纯水泥胶结料时均有不同程度的降低， 取代量 越大 ， 降低 越 明显 。但 后 期强 度 呈 持续 发 展 的趋 势 。 取代量不超过 2 0 ％时， 后期强度甚至高于纯水泥胶结 料的混凝 土强度 。 龄期， d 图3 不同取代率时混凝土的抗压强度 比进 行 了工程 试验 ， 经钻 芯取样 进 行强度 测试 ， 试验 结果如图 4所示。结果显示 ， 矿粉取代 1 5 ％和 2 0 ％ 后， 取芯试件的后期强度均高于纯水泥胶结料时的混 凝土强度 ， 分析原因是施工时气温较高， 结构混凝土 体量较大 ， 内部温度较高。根据工程测试结果， 结构 内部温度达 到 4 0 ％ 以上。温度条 件有 利 于矿粉 的火 山灰反应 的进行 。 甜 譬 憩 幽 龄期， d 图4 取芯试件抗压强度 ( 4 ) 收缩。本项 目对取代水泥0 ％、 1 5 ％和2 0 ％ 的试件在实验室条件下进行了为期 2 8 d的干缩试验 ， 试验结 果如图 5 所示 。 g ● g 耄 } } 娶 龄期， d 图5 矿粉取代水泥后混凝土的干缩 干缩试验结果显示 ， 矿粉取代水泥后早期收缩与 纯水泥胶结料的混凝土较为接近。7 d收缩值增大约 1 5 ％， 2 8 d收缩值增大约 3 2 ％ ～ 3 8 ％。后期收缩增大 明显 。这 与矿 粉后期 的火山灰反应有关 。 3结语 在 自密实混凝土中加入矿粉取代水泥， 对提高混 凝土的工作性减小工作性损失作用明显。尤其有利 于保持混凝土的工作性 ， 对实际工程有积极意义。取 代水泥后 ， 新拌混凝 土的体积密度与含气量变化不 大。在取代率不超过 2 0 ％ 时， 早期抗压强度略有降 低， 但后期强度能够持续增长甚至超过纯水泥胶结料 的混凝土 ， 5 6 d 抗压强度提高 1 0 ％以上。取代量 2 5 ％ 以及上时 ， 早期强度降低较明显， 2 8 d及后期强度也会 受到影响。矿粉 的掺入， 干缩增大， 2 8 d干缩值增 大 3 0 ％ 以上 ， 在工程应用 中应 引起注意 。 参考文献 工程中， 仅对取代率分别为 0 ％ 、 1 5 ％和 2 0 ％的配 [ 1 ] 张嘉新， 高小建， 王子龙， 朱卫中．自 密实混 凝土模板 侧压力测 B d 善 疆出 低温建筑技术 2 0 1 4 年第 8 期( 总第 1 9 4期) 水管冷却对混凝土温度及徐变应力的影响 李全海 ( 河海大学力学与材料学院 。 南京2 1 0 0 9 8) 【 摘要】 水管冷却是混凝土坝重要的温控方法， 对混凝土温度和温度徐变应力影响较大。根据某常态混 凝土坝的详细施工进度， 采用三维有限单元法对典型坝段进行施工期仿真分析。对不同通水冷却方案进行对比 分析， 从理论上量化通水冷却对坝体内温度场和温度徐变应力场的影响。 【 关键词】 水管冷却； 混凝土温控； 仿真分析 ； 温度应力 【 中图分类号】 T U 5 2 8 ． 0 【 文献标识码】 A 【 文章编号】 1 0 0 1 — 6 8 6 4 ( 2 0 1 4 ) 0 8 — 0 0 2 2— 0 3 EFF ECTS oF PⅡ， E CooLI NG oN CoNCRETE T EM P ERATURE AND THERM AL CRE EP S TRES S L I Q u a n — h a i ( I n s t i t u t e o f me c h a n i c s a n d ma t e ri a l s ，H o h a i U n i v ． ， N a n j i n g 2 1 0 0 9 8 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： P i p e c o o l i n g i s a n i mp o r t a n t me a s u r e f o r t e mp e r a t u r e c o n t r o l o f c o n c r e t e d a ms ，w h i c h h a s g r e a t i n fl u e n c e o n c o n c r e t e t e mp e r a t u r e a n d t h e r ma l c r e e p s t r e s s ．B y me a n s o f t h r e e — d i me n s i o n fi n i t e e l e - me n t s me t h o d a n d a c c o r d i n g t o t h e d e t a i l e d c o n s t r u c t i o n p r o g r e s s ，s i mu l a t i o n a n a l y s i s for t h e t y p i c a l mo n o l i t h s d u ri n g the c o n s t r u c t i o n p e ri o d i s p e r f o r me d ．T h e c o mp a r a t i v e c a l c u l a t i o n s a r e ma d e b y v a ri o u s c ool i n g me t h o d s ，a n d t h e n t h e e f f e c t o f t h e c o o l i n g me tho d b y i n t e r n a l t e mp e r a t u r e fi e l d a n d the rm a l c r e e p s t r e s s fi e l d o f t h e d a m i s t h e o r e t i c a l l y q u a n t i fie d ． Ke y wo r d s： pi pe c o o l i n g；c o n c r e t e t e mp e r a t u r e c o nt r o l ；s i mu l a t i o n a na l y s i s；t h e rm a l s t r e s s 水管冷却是 目前普遍采用且非常有效的温控手 段之一。其中， 一期通水冷却主要是为了削减混凝土 初期水化热温升 ， 控制混凝土的最高温度； 中期通水 冷却主要是控制混凝土温度回升； 二期通水冷却是将 混凝土温度降低到封拱温度。人们过去对混凝土坝 后期冷却重视不够， 实践经验证明， 后期冷却可能引 起严重裂缝 。 由于每个工程的地理位置、 气候环境 、 坝型结构、 混凝土材料性能等条件都不尽相同， 所以采用的的施 工方法和 温控措 施 也 各具 特 色。而 坝体 混凝 土 通水 冷却是混凝土坝温控防裂关键技术之一 ， 因此对其施 工工艺和方法的研究十分重要。文中根据某常态混 凝土坝的详细施工进度 ， 采用三维有限单元法 ， 重点 研究该混凝土坝典型坝段分别采用不 同的通水冷却 方案后混凝土温度场和温度徐变应力场的分布情况， 从理论上量化通水冷却对坝体内温度场和温度徐变 应力场 的影 响。 1 计算原理 关 于混凝 土 温度 场 和温度 徐 变应 力 场 的有 限元 计算原理， 在很多文献和教科书中都有详述 ， 如文献 [ 3 ] ， 在此不再重复。 2 有热源的水管冷却 问题 试方法研究[ J ] ．低温建筑技术， 2 0 1 2 ， ( 9 ) ： 6 — 8 ． [ 2 ] 刘运华， 谢友均， 龙广成．自密实混凝土研究进展[ J ] ． 硅酸盐 学报 ， 2 0 0 7， 3 5 ( 5 ) ： 6 7 1—6 7 6 ． [ 3 ] 崔五亮， 陈健民， 王子龙． 石灰石粉对自密实混凝土性能的影 响[ J ] ． 低温建筑技术 ， 2 0 1 3 ( 8 ) ： 2 1 — 2 2 ． 1 4 ] Y o u u s i A，T u r c r y P，R o z i e r e E，A i t —Mo k h t a r A，L o u k i l i A． P e r f o r ma n c e— b a s e d d e s i g n a n d c a r b o n a t i o n o f c o n c r e t e wi t h h i g h fl y a s h c o n t e n t[ J ] ．C e m C o n c r C o mp o s ， 2 0 1 l ， 3 3： 9 9 3—1 0 0 0 ． [ 5 ] H a b e r t G ， R o u s s e l N ．S t u d y o f t w o c o n c r e t e m i x — d e s ig n s t r a t e — g i e s t o r e a c h c a r b o n m i t i g a t i o n o b j e c t i v e s [ J ] ．C e m C o n c r C o m — p o s ， 2 0 0 9 ， 3 1 ( 6 ) ： 3 9 7— 4 0 2 ． [ 6 ] Mu c t e b a U， Yi l m a z K e m a l e t t i n ．E ff e c t o f mi n e r a l a d mi x t u r e s o n p r o p e r t i e s o f s e l f —c o mp a c t i n g c o n c ret e [ J ] ．C e m C o n c r C o mp o s ， 20 1 l， 3 3： 7 71～6 ． [ 收稿 日期] 2 0 1 4— 0 3 — 2 0 [ 作者 简介] 杨利雄 ( 1 9 6 8一) ， 男 ， 湖北仙 桃人 ， 高 级工程 师 从 事建筑工程技术管理 工作 。