室外暴露条件下掺MgO膨胀剂C70混凝土的性能.pdf
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1、2 0 1 3 年 第 1 O期 (总 第 2 8 8 期 ) N u mb e r 1 0 i n 2 0 1 3 ( T o t a l No 2 8 8 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 原材料及辅助物料 MA TE Rj AL AND ADM I NI CL E 室外暴露条件下掺 Mg O膨胀剂 C 7 0混凝土的性能 曹元辉 。邓敏 ,莫立武 ( 南京工业大学 材料科学与工程学院 材料化学工程国家重点实验室,江苏 南京 2 1 0 0 0 9 ) 摘要 : 研究 Mg O膨胀剂( ME A) 对 C 7 0 混凝土和易性 、 抗压强度和变形的影 响, ME A活性指数为 4
2、 0 、 1 3 3 S , 掺量为 O 、 4 、 6 、 8 、 1 2 。 结果表明: 外掺 ME A对 C 7 0 混凝土扩展度和坍落度影响不大。 掺 ME A 一 4 0 和 ME A 1 3 3 混凝土在掺量为 8 时 7 、 2 8 d 抗压强度最高。 ME A掺量相 同时, 掺 ME A 一 1 3 3 混凝土 7 、 2 8 d抗压强度均高于掺 ME A 一 4 0 混凝土强度。 掺 ME A对置于室外暴露 条件下 C 7 0混凝土收缩的补偿作用明显。 1 5 0 d内, 同龄期 同掺量时 , ME A 4 0对混凝土收缩的补偿效果优于 ME A一 1 3 3 。 由 1 5
3、 0 d 数据看出, 掺 6 ME A 1 3 3和掺 4 ME A 一 4 0 对混凝土的补偿效果较好 。 关键词: ME A膨胀剂 ;抗压强度 ;变形 中图分类号 : T U 5 2 8 0 4 2 4 文献标志码 : A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 1 0 0 0 6 2 0 4 P e r f o r m a n c e o f C 7 0 c o n c r e t e mi x e d w i t h MgO b a s e d e x p a n s i v e a g e n t i n o u t d o or e x p o s u
4、r e c o n d i t i o n s C A0Yu a r u i , DE NGMi n , MOLi wu ( S t a t e Ke y L a b o r a t o r y o f Ma t e r i a l s - Or i e n t e d C h e mi c a l E n g i n e e r i n g Co l l e g e o f Ma t e r i a l s S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g N a n j i n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l
5、 o g y , N a n j i n g 2 1 0 0 0 9 , C h i n a ) Ab s t r a c t : E ffe c t o f Mg O b a s e d e x p a n s i v e a g e n t( ME A) o n wo r k a b i l i ty, c o mp r e s s i o n s t r e n g t h and d e f o r ma t i o n o f C 7 0 c o n c r e t e wa s i n v e s t i g a t e di nt h i s p a p e r T h e a
6、c t i v i tyv a l u e s o f ME Au s e dwe r e 4 0 S a n d 1 3 3 S andthe a mo u n t o f ME A a d d e di n c o n c r e t ewe r e 0, 4 , 6 , 8 an d 1 2 r e s pe c t i ve l y Re s u l t s s h o we d t h a t the M EA ha d l i t t l e i nfl ue n c e o n the wo r k a b i l i t y o f C7 0 c o n c r e t e 7
7、 da y a nd 28 da y S t o m- p r e s s i o n s t r e n g t h o f a d d i ng wi t h M EA一 40 a n d MEA 1 3 3 c o nc r e t e wa s t h e ma x i mu m wh e n the a mo un t o f MEA wa s 8 Co mp r e s s i o n s tre n g t h o fc o nc r e t e c o n t a i ni n g M EA 1 3 3 wa s g r e a t e r t h an tha t c o n
8、 t a i n i ng MEA- 4 0 wh e n the c o n t e n t o fMEA wa s the s a me Ad d i ng MEA i n C7 0 c o nc r e t e h a d o b v i o us s h r i n ka g e c o mpe n s a t i n g wh e n i t wa s i n o ut d o o r e x p os u r e Shri n ka g e c o mp e n s a t i ng e ffe c t o fMEA- 4 0 c o n c r e t e wa sb e tte
9、 rtha ntha t o fM EA- 1 3 3 c o n c r e t e a t t he s a me a g ean dthe s a me a mo un t o fM EA Th e d a ta o f1 5 0d a ys s h o we d, s hri n ka g e c o mp e n - s a t i n g e ffe c t wa s pr e f e r a b l e wh e n a d d i ng wi t h 6 MEA- 1 3 3 and 4 M EA一 4 0 K e y wo r d s : Mg O- b a s e d e
10、x p ans i v e a g e n t ; c o mp r e s s i v e s t r e n gth; d e f o r ma t i o n 0 引言 混凝土的开裂是现代混凝土工程存在的一大通病 , 也 是诱发混凝土结构长期 耐久性 和使用寿命降低 的主要 因 素 1 。 传统混凝土 的收缩主要是 指因表 面水分蒸发引起 的 干燥收缩 , 当这种收缩受到外界约束时便产生约束拉应力 , 当这种拉应力达到一定程度时便引起混凝土开裂。 对 于高 性能混凝土来说 , 混凝土收缩除了水分蒸发引起 的干燥收 缩之外 , 还包括混凝土 中水泥不断水化引起的 自收缩 , 收缩 的大小与
11、混凝 土龄期等 因素直接相关回 。 在混凝土中加入膨胀剂是 目前解决混凝土开裂 的主 要措施之一。 我 国对 Mg O混凝土的研究始于 1 9 8 2 年建成 使用的吉林 白山水电站混凝土重力拱坝 3 1 。 白山水电站地 处严寒地区 , 但坝体危害性裂缝却很少。 经研究发现 白山大 坝所用水泥熟料中的 Mg O含量较高 , 混凝土具有微膨胀性 能 , 补偿 了混凝土的收缩和温度变形 , 减少 了裂缝 的出现。 此后 , 科 研人员对 Mg O水泥 与混凝土 的膨胀机理 、 Mg O 膨胀剂 的制备 、 Mg O砂浆与混凝土的各种性能、 Mg O混凝 土 的应力补偿 理论等进行 了大量研究工作
12、 , 取得了丰硕成 果 。 近 2 0 年来 , Mg O混凝土 已在我国近 2 0座大中型水 利水 电工程 中成 功应用 , 但 Mg O膨胀剂在 高强度混凝 土中的应用研究较少 。 本试验主要研 究 Mg O膨胀剂对 高 强混凝土的拌和性能、 强度和体积变形的影响。 1 原材料及 试验 方法 1 1 原材料 水泥 : 中国水泥厂海螺牌 P I I 4 2 5 级水泥 ; 粗集料 : 南 京天宁采石场 5 2 0m m 和 2 0 4 0i l r n 石灰石 ; 细集料 : 河 收稿 日期 : 2 0 1 3 - 0 4 1 6 基金项 目: “ 十二五” 国家科技支撑计划项 目( 2 0
13、 1 1 B A E 2 7 B 0 1 ) ; 国家重点基础研究发展计J ( 9 7 3 计划 ) 资助项 目( 2 0 1 0 C B 7 3 5 8 0 1 ) ; 长江学者 和创新 团队发展计划“ 无机非金属材料及应用” 项 目( I R T 1 1 4 6 ) 62 砂 , 细度 模数 为 2 6 ; 粉煤灰 : 华能 电厂 I 级 灰 ; 氧 化镁 : ME A 4 0 、 ME A 1 3 3 , 采用柠檬酸法测定 9 测定的活性指数 为 4 4 、 1 3 3 s ; 减水剂 : 江苏博特新材料有 限公司产 P C A I 型 聚羧酸高性能减水剂 。 原材料化学成分见表 1 。
14、 表 1 原材料的化学成分 1 2试 验 方 法 试验选取活性指数 为 4 0 、 1 3 3 S 的 Mg O膨胀剂 , Mg O 膨胀剂采用外掺方式 , 以胶凝材料总量计掺量为 4 、 6 、 8 、 1 2 。 混凝土的配合比见表 2 。 表 2 混凝土配合 比 k g m 1 2 1 混凝 土和易性测试和抗压强度试件 的制备与养护 坍落度和扩展度按 G B T 5 0 0 8 0 - - - 2 0 0 2 进行 ; 混凝土的 抗压强度按 G B T5 0 0 8 1 -2 0 1 0 进行 , 采用 1 5 0 m m x 1 5 0 mm x 1 5 0 m m 立方体试件 , 试
15、件置 于相对湿度为 ( 9 5 5 ) 、 温度 为( 2 0 3 ) 的养护室 中养护 至测试龄期, 并测试混凝土 抗压强度 。 1 2 2 室外暴露试验用混凝土试件的制备 与养护 试验采用 规格 为 1 0 0 0 m mx 1 0 0 0 m mx l 0 0 mm 的 自 制试模 , 所用钢板 为 Q 2 3 5 钢 , 钢板厚度 5 m m, 试模四周离 边框 1 0 0 n l H l 处每隔 2 0 0 m m加焊铆钉 , 如图 1 所示 。 按 照 混凝土配合 比配料后在室外成 型 , 试 件内部埋设 v wS 1 0 型振弦式应变计 。 成型后覆盖薄膜养护 2 4 h 后进行
16、室外暴 露试验 , 试验数据采集过程 中用衡欣 A Z 9 6 7 1 温度风速仪 记录室外风速 、 温度 、 湿度 。 图 1 自制室外暴露试验模具 混凝土的应变量按式( 1 ) 计算 1 l l : 8 m = k ( F - F 0 ) + ( 6 一 ) ( T - T o ) ( 1 ) 式 中: 被测物的应变量 , 1 0 ; 应变计的测量灵敏度 , 1 0 卯 ; b 应变计的温度修正系数, 1 0 -6 C; 被测物 的线膨胀系数 , I O - * C; F 、 应变计 的实时测量值、 基准值 , F ; 、 温度的实时测量值、 基准值, 。 应变计 自身温度修正系数 b =
17、 1 3 5 1 0 , 由混凝土配 合 比和强度等级可知口 a = l O 0 1 0 4 C, 养护 2 4 h时应变计 测量值作为基准值。 2 结果与讨论 2 1 Mg O 膨胀 剂对 C7 0混凝 土 扩展 度 与坍 落度 的 影 响 图 2为掺不 同掺量 ME A 4 0和 ME A 1 3 3 混凝土 的坍 落度和扩展度 。 从 图中看到未掺 ME A混凝土初始扩展度 为 4 9 3 m m, 掺 8 ME A 4 0混 凝 土 的扩 展 度最 大 , 达 到 5 5 0 mm。 除掺 4 ME A 1 3 3 混凝 土扩展 度小于未掺 ME A 混凝土外 , 其余各组扩展度 均有
18、一定改善 。 ME A掺量大于 8 后 , 混凝土扩展度相 比掺 8 混凝 土减小 。 ME A掺量相 同时 , 掺 ME A 4 0混凝 土扩 展度大于掺 M E A 一 1 3 3 混凝 土 的扩展度。 ME A掺量, ME A掺量 ( a ) 混凝土扩展度 ( b ) 混凝土坍落度 图 2 掺不同活性和掺量 ME A混凝土的扩展度与坍落度 6 3 未掺 ME A时混凝土的坍落度为 2 3 4 m m, 掺加 ME A 后 , 混凝 土的坍 落度有少量改善 , 增大量在 1 0 m m 以内 。 其 中掺 8 ME A一 4 0 混凝土的坍落度最大 ,为 2 4 3 mm。 ME A 掺
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