掺合料对轻集料混凝土抗渗性的影响.pdf

郑 秀华等 ： 掺合料对轻集料混凝土抗渗性的影响 掺合料对轻集料 混凝 土抗渗性 的影 响 郑秀华 ， 杨文萃 ， 蔡小平 ( 哈尔滨工业大 学交通 科学与工程学院 哈尔滨1 5 o o 9 0 ) 【 摘要】 研究了单掺粉煤灰及粉煤灰、 沸石粉 、 硅粉复掺对轻集料混凝土抗渗性与孔结构的影响， 并将轻 集料混凝土抗渗性与普通混凝土做了对比。结果表明， 掺加矿物掺合料轻集料混凝土将获得更高的抗渗性 ； 复掺 对轻集料混凝土抗渗性更有利； 轻集料混凝土抗渗性优于相同强度等级普通混凝土； L C 4 0轻集料混凝土抗渗性与 C 6 0普通混凝土抗渗性相当。掺加矿物掺合料能明显改善轻集料混凝土的孔结构， 小孔增多， 总孔隙率降低。 【 关键词】 轻集料混凝土； 粉煤灰； 沸石粉； 硅粉 【 中图分类号l 5 2 8 0 4 1 【 文献标识码1 A 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 3 ) 0 3 0 0 0 1 0 3 玎 PERM EAB I TY AND PoRE S TRUCTURE oF L、 VA CoNCRETE 、 ) l Tnl M 眦RAL ADM TURE ZHENG Xi u h ua， YANG W e n c ui ， CAI Xi a o p i n g ( S c h o o l o f T r a f fi c S c i e n c e a n d E n g i ， H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ， H a r b i n 1 5 0 0 9 0， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e e x p e r i me n t a l r e s e a r c h o f i mp e r me a b i l i t y a n d p o r e s t r u c t u r e o f l i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e w a s c a r r i e d o u t ， w i t h t h e s i n g l e mi x i n g fl y a s h a n d c o mp o s i t e a d d i t i o n o f mi n e r a l a d mi x t u r e ( fl y a s h ， z e o l i t e p o w d e r ，s i l i c o n p o w d e r )a n d o r d i n a r y c o n c r e t e a r e c o mp a r e d T h e r e s u l t s s h o w t h a t a d d i n g m i n e r a l a d mi x t u r e l i g h t we i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e wi l l g e t h i g h e r i mpe r me a b i l i t y；i mp e r me a b i l i t y o f l i g h t - t we i g h t a g gre g a t e c o n c r e t e i s mo r e a d v a n t a g e o u s ；i mp e r me a b i l i t y o f l i g h t w e i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e i s b e t t e r tha n t h a t o f t h e s a me s t r e n g t h gra d e o r d i n a ry c o n c r e t e ；L C 4 0 l i g h t w e i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e i mp e r me a b i l i t y i s the c o mmo n c o n c r e t e q u i t e Ad d i n g mi n e r a l a d mi x t u r e c a n o b v i o u s l y i mp r o v e p o r e s t r u c t u r e o f t h e l i g h t we i g h t a g g r e g a t e c o nc r e t e，s ma l l p o r e i nc r e a s e d，t he t o t a l p o r o s i t y r e du c e Ke y wo r d s： l i g h t we i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e；f l y a s h；z e o l i t e p o wd e r；s i l i c o n po wd e r 已有研究表明： 掺加适量的磨细掺合料能显著提 高普通混凝土的多项性能 ， 尤其是耐久性 “ 。粉煤 灰、 矿渣、 沸石粉和硅灰是常用的矿物掺合料 ， 它们在 普 通混凝 土中的应用非 常普遍 ， 但 对轻集 料混 凝土 的 应用及理论研究还很 少。国外研究者研究 了掺加粉 煤灰、 硅灰 、 矿 渣 的轻集 料混 凝 土的抗 渗性 ， 国 内 也主要进行了宏观性能研究 ， 但对其作用机理很 少做深入研究。本节研究粉煤灰、 沸石粉和硅灰三种 矿物掺合料对轻集料混凝土抗渗性及孔结构的影响。 1 原材料 水泥： 哈尔滨水泥厂生产 P 0 4 2 5水泥。矿物 掺合料为 I 级粉煤灰 ， 磨细沸石粉及硅灰。细集料 ： 河砂 ， 视密度 2 6 5 g e ra ， 堆积密度 1 5 5 0 k g m ， 细度模 数 2 4 5 ； 粗集料 ： 1 h吸水率为 7 1 的页岩陶粒 ， 最大 粒径 2 0 m m； 外 加剂： U N F一5高效减水剂 和 S J一2 引气剂 。 基金项 目 黑龙江省交 通厅 重点科技项 目( MH 2 0 0 6 0 0 5 1 ) 2实验方法和研究方案 ( 1 ) 抗渗性采用氯离子快速渗透法测定 。 ( 2 ) 确定混凝土基准配合 比。 混凝土基准 配合 比水 泥 5 2 0 k g m 3 ， 水 1 6 0 k g m 3 ， 砂 7 2 0 k g m ， 陶粒 5 5 0 k g m ， 减水 剂 1 2 ； 在 基准 配 合 比基础上 ， 保 持胶 凝材 料 总量 为 5 2 0 k g m ， 单 掺 粉 煤灰或复掺矿物掺合料， 调整减水剂用量以保持和易 性基本不变， 含气量控制在 3 0 一 4 0 。 ( 3 ) 为与普通混凝土做对 比， 设计一组相同强 度等级普通混凝土配合 比P l 及一组与 S 0集料体积相 同的普通混凝 土配合 比 P 2 。 3试验结果和分析 3 1 单掺粉煤灰轻集料混凝土的抗渗性 本试验所用配合 比及各试样氯离子扩散 系数结 果见表 1 。由表 1可知， 单 掺粉煤灰轻集料混凝 土 ( s 1 ) 的抗渗性较未掺( S O ) 的有一定程度的改善， 氯离 2 低温建筑技术 2 0 1 3 年第3期( 总第 1 7 7 期) 子扩散系数降低了 1 2 。 在相同强度等级下， s l 与 P l比， 2 8 d时的氯离子 扩散系数降低 3 8 ， 9 0 d时的氯离子扩散 系数降低 6 8 ， 说明轻集料混凝土 比普通混凝土抗渗性好。随 养护龄期的延长， 轻集料混凝土其抗渗性提高幅度越 大， 9 0 d氯离子扩散系数较 2 8 d的降低了5 8 ， 掺粉煤 灰对提高抗渗性越有利。 在体积配合比相同的条件下， L C A 0轻集料混凝土 ( S 1 ) 与 C 6 0普通混凝土( P 2 ) 抗渗性相当。 3 2 掺复合矿物掺合料轻集料混凝土的抗渗性 掺复合矿物掺合料的轻集料混凝土 s 2一 s 5的氯 离子扩散系数明显低于单掺粉煤灰 s 1的， 这表明掺人 复合矿物掺合料对提高抗渗性十分有利。粉煤灰， 沸 石粉分别与硅灰复合的试样 S 2 、 S 4 、 s 5氯离子扩散系 数为单掺粉煤灰 s l的 1 0 0 4 1 8 。粉煤灰与沸 石粉复掺的 s 3氯离子扩散系数较单掺粉煤灰的s l降 低了近 1 2 ， 而复掺硅灰的 s 2氯离子扩散系数较 s 1 的降低了近 3 4， 由此说明， 复合矿物掺合料对抗渗性 的改善程度硅灰最优， 沸石粉又优于粉煤灰。这除与 矿物掺合料的火山灰效应， 密实效应， 填充效应相关 外， 还与硅灰具有更强的抗氯离子渗透能力有关。复 合掺人粉煤灰、 沸石粉和硅灰的试样 s 5 氯离子扩散系 数最小 ， 仅为 0 2 3 1 X 1 0 c m s ， 抗渗能力最强， 这说 明粉煤灰 ， 沸石粉和硅灰复掺更能发挥超叠加效应， 使轻集料混凝土的微观结构更密实， 使其抗氯离子渗 透能力得到显著改善。按照 N E L法评价指标评 ， 掺人 复合矿物掺合料的混凝土的渗透性均属“ 可忽略” 的 水平 ， 说明其具有极强的抗氯离子渗透能力。 表 1 复合掺合料混凝土配合比及氯离子扩散系数 3 3 孔结构分析 试样 S 0 、 s 1 、 s 3 、 s 5养护2 8 d 龄期的孔结构测试结 果见 表 2 。掺 入矿 物掺 合料 后， 各试 样水 泥 石 中 1 0 0 n m以上的有害孔所 占比例减少 ， 而 5 0 n m 以内的 无害孔所占比例增加， 大孔变小， 总孔隙率降低， 平均 半径及最可几半径均减小。如复合掺加粉煤灰和沸 石粉试样 s 3 ， 5 0 0 n m以上孑 L 所 占比例仅为 3 8 ， 而 5 0 n m以下孔所 占比例达到了9 1 9 ； 复合掺加粉煤 灰、 沸石粉硅灰试样 s 5 ， 5 0 0 n m以上孔所 占比例仅为 2 6 ， 而5 0 n m以下孔所 占比例达到了9 4 3 。 表 2 孔结构测试结果 试验结果表明， 陶粒 内养护作用， 使水泥石水化 程度增加， 并使胶凝材料的火山灰反应进行得较充 分 ， 反 应产 物填 充在 水泥 石 中的毛细孔 中， 使 大孔 减 小， 小孔消失， 从而使水泥石孔隙率和平均孑 L 径显著 降低 ， 最终在陶粒周围形成一层孔隙率低、 结构致密 的水泥石结构层。水泥石填充在陶粒表面的凹陷和 孔洞中， 消除了陶粒表面的应力集 中现象， 弥补陶粒 自身的原始缺陷， 促使界面增强效应的发挥， 进而增 加了轻集料混凝土的力学性能。同时， 由于陶粒处于 致密水泥石包裹 中， 所 以轻集料混凝土渗透性 比较 低， 且随粉煤灰、 沸石粉和硅灰的加入而进一步降低。 4结语 轻集料混 凝 土抗 渗 性能 优 于普 通混 凝 土。同强 度等级下， 轻集料混凝土2 8 d和 9 0 d的氯离子扩散系 数比普通混凝土分别降低 3 8 和 L C 4 0轻集料混凝土 抗渗性与 C 6 0 普通混凝土抗渗性相当； 单掺 2 0 粉煤 灰及复合矿物掺合料能明显改善混凝土抗渗性， 且当 水胶比较大或养护龄期延长时， 其效果愈显著； 复掺 矿物掺合料可进一步提高轻集料混凝土抗渗性， 复掺 1 0 粉煤灰 +5 沸石粉 +5 硅灰 复掺 1 0 沸石 粉 +1 0 硅灰 复掺 1 0 粉煤灰 +1 0 硅灰 复掺 1 0 粉煤灰 +1 0 沸石粉 单掺 2 0 粉煤灰； 掺加粉 煤灰 、 沸石粉、 硅灰能够使水泥石 中孔细化， 且总孔隙 率降低 。 宋术杰等 ： 掺矿物掺合料轻集料混凝土的强度特征 3 掺矿物掺合料轻 集料混凝土的强度特征 宋术杰 。 ， 郑秀华 ， 董淑慧 l 1 呼伦贝尔职业技术学校 内蒙 古呼 伦贝尔0 2 1 0 0 0； 2 哈尔滨- re , 学交通科学与工程学院 。 哈尔滨1 5 0 0 9 0) 【 摘要】 文章研究分析了粉煤灰、 沸石粉、 硅粉在不同水胶t T单掺及复掺对轻集料混凝土抗压强度的影 响， 结果表明在低水胶比下， 掺矿物掺合料后的轻集料混凝土将获得更高的抗压强度 ； 复掺矿物掺合料对轻集料 混凝土抗压强度更有利。 【 关键词】 轻集料混凝土； 粉煤灰 ； 沸石粉； 硅粉 【 *ll t 类号】 T U 5 2 8 0 4 【 文献标识码】 A 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 2 0 1 3 0 3 0 0 0 3 0 3 EXP ERI M口 E c N I IAL oN CoM P RES S I 、 1 E S TRENGTH oF LI GHT W EI GHT AGGREGATE CoNCRETE W I TH M D t AL AD XTURE S O N G S h u - j i e Z H E N G X i u h u a D O N G S h u h u i ( 1 V o c a t i o n a l T e c h n i c a l S c h o o l o f H u l u n b u i r ， I n n e r M o n g o l i a Hu l u n b u i r 0 2 1 0 0 0， C h i n a ； 2 S c h o o l o f T r a f fi c S c i e n c e a n d E n g i ，Ha r b i n I n s ti t u t e o f T e c h n o l o g y，Ha r b i n 1 5 9 0 ，C h i n a ) A b s t r a c t ： T h e i n fl u e n c e s o f f a c t s s u c h a s t y p e s o f a d m i x t u r e s ( n y a s h， z e o l i t e p o w d e r ， s i l i c o n pow d e r )， d i ff e r e n t w a t e r c e me n t r a t i o a n d c o m p o s i t e a d d i t i o n a d mi x t u r e r a ti o e t c o n c o m p r e s s i v e s t r e n g t h o f l i g h t t w e i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e we r e s t u d i e d a n d a n a l y z e d T h e r e s u l t s s h o w t h a t l i g h t t we i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e w i t h mi n e r a l a d mi x t u r e wi U g e t h i g h e r s tre n g t h i n l o w wa t e r c e me n t r a ti o ；c o mp r e s s i v e s t ren g t h o f l i g h t t w e i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e wi t h c o mp o s i t e a d d i t i o n a dm i x t u re i s mo r e a d v a n t a g e o u s K e y w o r d s ： l i ght t w e i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e ； fl y a s h ； z e o l i t e p o w d e r ； s i l i c o n p o w d e r 随着我国经济的不断发展， 大量新型高层建筑和 大跨度桥梁不断涌现 ， 由于轻集料混凝土较普通混凝 基金项目】 黑龙江省交通厅重点科技项 目( M H 2 0 0 6 0 0 5 1 ) 参考文 献 马强， 朋改非， 谢永江， 朱长华 双掺硅灰、 粉煤灰对青藏铁路 用高性能混凝土性能的影响 J 混凝土， 2 0 0 4 ， 1 7 3 ( 3 ) ： 4 5 高 相东 ， 王新友 粉煤灰 、 矿渣双掺 高性能砂浆 与混凝 土的强 度与耐氯离子侵蚀性能研究 c 高强高性能混凝土第四届 学术讨论会文集 2 0 0 1 ： 3 0 93 1 5 傅杰 多掺料在高强轻集料混凝土中的应用性能 J 中国高 新技术企业 2 0 1 0， 1 3 6 ( 1 )： 1 4 81 4 9 刘娟红 ， 宋少民 粉煤灰 和磨 细矿渣 对高强轻 骨料混凝 土抗渗 及抗冻性能的影 响 J 硅酸盐学 ， 2 0 0 5， 3 3 ( 4 ) ： 5 2 85 3 2 T Y I o，H Z C u i ，Z G L i I n flu e n c e o f a g g r e g a t e p r e w e tt i n g a n d F l y A s h O il m e c h a n i c a l p ro p e r t i e s o f l i g h t w e i g h t c o n c r e t e j Wa s t e Mana g e m e n t 。 2 0 O 4， 2 4 ( 4 )： 3 3 33 3 8 K S C h i t。M H Zh ang Wa t e r p e r me a b i l i t y a n d c h l o r i d e p e n e t r a - b i l i t y o f h i gh s t r e n g t h l i ghtwe i ght a g g r e g a t e c o n c r e t e J C e m e n t an d Co n c ret e Re s e a r c h 2 0 0 2。3 2：6 3 96 45 E 7 泰伦斯， c赫兰 关于硅灰和高性能混凝土的一些思考 J 混凝 土， 2 O O 4 1 7 9( 9 ) ：1 0一l 2 8 】 赵顺增， 文 U 立， 杨亚晋高性能轻集料混凝土的耐久性试验 研究 c 】 新型高性能混凝土耐久性的研究与工程应用 北 京 ： 中国建材 出版社 ， 2 0 O 4 ： 4 8 4 4 8 8 9 3 杨正宏 轻集料混凝土气渗性研究 M 新型高性能混凝土 耐久 性 的 研 究 与 工 程 应 用 北 京 ：中 国 建 材 工 业 出 版 社 ， 2 0 D 4 1 0 李翠玲， 路新佩， 张海霞 确定氯离子在水泥基材料中扩散系 数的快速试验方法 J 工业建筑， 1 9 9 8 ， 2 8 ( 6 ) ： 4 1 4 3 1 1 金伟良， 等 混凝土结构耐久性 M 北京： 科学出版社， 2 0 0 2 1 2 J黄士元， 蒋家奋， 杨南如近代混凝土技术 M 西安： 陕西 科学 技术 出版社 ， 1 9 9 8 ： 8 2 1 3 胡红梅， 马保国 矿物功能材料改善混凝土氯离子渗透性的 试验研究 J 混凝土， 2 0 0 4 ， 1 7 2 ( 2 ) ： 1 5 2 0 收稿 日 期】 2 0 1 2 1 2 - 2 1 作者简 介】 郑 秀华 ( 1 9 6 5一) ， 女 ，河北阜 城人 ， 博 士，研 究 方向： 混凝土组成结构与性能。 1 J 1J 1 1J I=I