掺加矿粉和粉煤灰的混凝土渗透性能分析.pdf
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1、第 4 O卷 , 第 5期 2 0 1 5年 1 0月 公 路 工 程 Hi g h wa y En g i n e e r i n g Vo 1 4 0,No 5 Oc t , 2 0 1 5 掺加矿粉和粉煤灰的混凝土渗透性能分析 魏宏云 , 周卫峰 , 李源渊 ( 1 天津大学 管理与经济学部 , 天津3 0 0 0 7 3 ; 2 天津市市政工 程研究院 ,天津3 0 0 0 7 4 ) 摘 要 】矿粉和粉煤灰 可以有效提高混凝土的抗氯离子渗透性能 , 且掺量 、 龄期是影响混凝土抗 氯离子渗透 性的主要因素。大量试验表明: 混凝土的抗氯离子渗透性能随着矿粉 、 粉煤灰单掺掺量增多、 试
2、验龄期延长而增 强 ; 在龄期和掺量相同条件下 , 矿粉、 粉煤灰双掺 混凝土 的抗氯 离子渗 透性 能最 好 , 矿粉单 掺次之 , 粉煤 灰单掺 最 差; 试验龄期对粉煤灰单掺混凝土的抗氯离子渗透性能影响最大, 矿粉、 粉煤灰双掺次之, 对矿粉单掺混凝土的抗 氯离子渗透性 能影 响最小 。 关键词】矿粉 ; 粉煤灰 ; 混凝土 ; 氯离子渗透 中图分类号U 4 1 4 1 文献标识码 A 文章编号 】1 6 7 4 0 6 1 0 ( 2 0 1 5 ) 0 5 0 1 5 0 0 5 M i x i n g S l a g Po wd e r a n d Fl y As h Co n c
3、 r e t e Pe r me a b i l i t y An a l y s i s W EI Ho ng y un ,ZHOU W e i f e ng ,LI Yuan yua n ( 1 C o l l e g e o f Ma n a g e m e n t a n d E c o n o m i c s ,T i a n j i n U n i v e r s i t y , T i a n j i n 3 0 0 0 7 3 ,C h i n a ; 2 T i a n j i n Mu n i c i p a l H i g h w a y E n g i n e e r
4、i n g R e s e a r c h I n s t i t u t e , T i a n j i n 3 0 0 0 7 4, C h i n a ) A b s t r a c t S l a g a n d fl y a s h c a n i m p r o v e c o n c r e t e r e s i s t a n c e t o c h l o r i d e i o n p e n e t r a t i o n , a n d t h e d o s a g e,a g e i s t he ma i n f a c t o r a f f e c t i
5、ng t h e c o n c r e t e r e s i s t a n c e t o c h l o r i d e i o n pe n e t r a t i o n wi t h t h e i n - c r e a s e o f s l a g,fl y a s h,t e s t a g e e x t e n de d, r e s i s t a n c e t o c h l o r i d e i o n p e r me a b i l i t y o f c o n c r e t e r e i n f o r c e d; u n d e r t h
6、e s a me c o n d i t i o n s,a g e a n d d o s a g e,i t i s t he be s t wh e n a d d i n g b o t h s l a g p o we r a n d fly a s h,i t i s g o o d wh e n a d d i n g o n l y s l a g p o we r ,a n d i t i s p o o r wh e n a d d i n g o n l y f l y a s h;f o r t h e i n flu e n c e s o f t h e t e s
7、 t a g e o n t h e c o n c r e t e s r e s i s t a n c e t o c h l o r i d e i o n p e n e t r a t i o n,i t i s ma x i mum wh e n a d d i n g o n l y fly a s h,i t i s mo de r a t e wh e n a d d i ng b o t h s l a g p o wd e r a n d fly a s h,a n d i t i s mi n i mu m wh e n a d d i ng o n l y s l
8、a g p o we r Ke y w o r d s s l a g p o w e r ; fl y a s h ;c o n c r e t e ;c h l o r i d e i o n p e n e t r a t i o n 0 引言 水 泥混 凝 土作 为 大量 应 用 的工 程材 料 , 其 耐久 性问题越来越引起人们的重视。对在役桥梁破坏状 况的调研结果表明, 由于氯离子侵蚀引起的钢筋锈 蚀破 坏 已经成 为桥梁 工程 破坏 的主要形 式 。土质 和 水质中富含氯离子和混凝土本身抗氯离子渗透性能 不良是引起上述破坏的主要原因。如何提高混凝土 本身抗氯离子渗透性能是解决 问
9、题的关键 , 针对该 问题国内外学者开展 了大量的研究工作 , 已取得的 科研成果表明提高混凝土 中胶凝材料用量、 降低水 胶比、 在混凝土中掺加矿物掺合料等方式均可 以改 善混凝土本身抗氯离子渗透性能。 本 文在 借鉴 已有研 究 成 果 的基础 上 , 固定 水 胶 比( 0 4 0 ) 和胶凝材料总量 ( 4 0 0 k g m ) 选取了矿粉 和粉煤灰两种常见的矿物掺合料作 为研究对象 , 通 过试验研究掺加方式、 掺量和试验龄期对混凝土抗 氯离子渗透性能的影响及其规律性 , 期望为设计高 耐久性 混凝 土提供 借 鉴 , 尤其 是 处 于 氯 离子 环境 中 的混凝 土 。 1 原材
10、料与试验口 】 1 1试验材 料 水泥 : 振兴正通 P 0 4 2 。 5级水泥 ; 细集料 : 马各 庄河砂, 细度模数 2 9 ; 粗集料 : 三河 5 2 5 mm连续 级配碎石 ; 粉煤灰 : 天津津盛 运维 I I 级粉煤灰 ; 矿 粉 : 天 津京 裕 正大 $ 9 5矿粉 ; 减 水 剂 : 北京 方 兴 聚羧 酸 高效减 水剂 ; 拌 和水 : 自来 水 。 1 2试验 设计 选取天津地 区某高速桥梁工程中承台部位的施 收稿 日期 】2 0 1 4 - 0 5 1 5 作者简 介魏宏云 ( 1 9 6 3 一) , 男 , 江苏人 , 教授级高级 工程 师, 从事工程项 目管
11、理与工程结构材料研究。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5期 魏宏云 , 等 : 掺加矿粉和粉煤灰的混凝土渗透性能分析 l 5 l 工配合比作为基准配合 比。该配合比参数为胶凝材 料总量 4 0 0 k g m , 水胶 比 0 4 0 , 粉煤灰掺量 1 5 , 矿粉掺量 1 5 。本文在基准配合 比基础上 , 胶凝材 料总量保持不变 , 矿物掺合料 掺量选 取 0 、 1 0 、 2 0 、 3 0 、 4 0 , 5 0 , 掺加方式选取矿粉单掺、 粉 煤灰单掺和矿粉、 粉煤灰复掺( 按照质量比 1: 1 ) 进 行了试验设计 。试验龄期选取 2 8
12、、 5 6 , 8 4 d 。具体试 验设计结果见表 1 。 表 1试验设计结果 Ta b l e 1 Te s t de s i g n r e s u l t s 编号 水胶比 K1 I( 2 K 3 0 4 0 胶材总量 ( k gn l ) 水 ( k g m ) 石 子 ( k g n l 一 ) 砂 ( k g I n 一 ) 减水剂 K 4 K5 O 5 l O l 5 2 O 2 5 l 6 O l 0 9 5 7 9 5 7 9 5 1 O 1 3试验 方 法及试 件 制作 目前关于混凝土抗氯离子渗透试验方法主要有 快速氯离子迁移系数法和电通量法。快速氯离子迁 移系数法是有唐
13、路平提 出, 该方法在我 国得到了一 定的应用 , 已经积累了较 丰富的经验。电通量法是 目前国际上应用最为广泛的混凝土抗氯离子渗透性 的试验方法 , 国内外使用该方法积累了大量 的宝贵 数据和经验 , 实践证明, 该方法适用于大多数普通混 凝土且与其他电测法有很好的相关性。本文选取电 通量法 , 依据试验结果对混凝土抗氯离子渗透性能 进行 评价 分析 。 按照表 1 设计配合 比制作 1 5 0 X 1 5 0 X 1 5 0立方 体试块( 未采取标准推荐尺寸 , 1 , 1 o o1 0 0和 b 2 0 0 1 0 0 , 主要原因为采用标准推荐尺寸由于圆柱形侧壁 的约束作用 , 成型后
14、试件侧面经常存在明显的缺陷, 影响试验结果) , 试件成型后 l d拆模 , 放在标准养 护室养护池进行水中养护 , 标养 2 l 、 4 9 、 7 7 d后按照 G B T 5 0 0 8 2 2 0 0 9 普 通 混 凝 土长 期 性 能 和 耐 久性 能试验方 法标 准之 7 1之 7 1 4加工 成厚 度为 5 0 mi l l , 直径为 1 0 0 Il l n l 的试件 , 进行 电通量试验 , 具 体试验方法参考 G B T 5 0 0 8 2 2 0 0 9 普通混凝 土长 期性能和耐久性能试验方法标准 之 7 2 。 2试验 结果及分析 电通量与氯离子渗透性之间对应关
15、 系见表 2 , 一 般氯离子环境下要求混凝土本身氯离子渗透性为 很低 , 电通量指标要求 4 o o O 2 O o o 一4 o 0 O 1 0 o o 一2 o o 0 1 0 0 1 O o o l o o 高 中等 低 很低 可忽略 2 1 矿粉掺 量 对 电通 量 的影响 胶凝材料 中的矿粉掺量对 2 8 、 5 6 、 8 4 d龄期时 混凝 土 电通量 的影 响见 图 1 所 示 。 由图 l 可 见 : 矿粉掺量 O 时 , 混 凝 土电通量 数 值最大且随着龄期增长电通量数值变化小 ; 矿粉取 代水泥后 , 2 8 、 5 6 、 8 4 d龄期时混凝 土电通量随矿粉 掺量
16、的增加而降低且 变化 幅值逐渐减小 , 当矿粉掺 量由 4 0 增加至 5 0 时, 电通量的变化幅值并不明 显 ; 电通量随试验龄期的增加而降低 , 随矿粉掺量的 增加变化幅值逐渐增大, 试验龄期 由2 8 d增加至 5 6 d时电通量的变化幅值明显 , 试验龄期 由5 6 d增加 至 8 4 d时电通量变化幅值较小。 由于矿粉具 有较 高 的活性 , 矿粉 中活性成 分 ( 玻璃态的活性铝 和活性硅 ) 与水泥水化产物反应 一 一 一。 。 。 。 。 料 一 一 合 一 一 一 一蝴 一坶 加 如 m 加 如 0 5 m 加 n 阱2 m m 学兔兔 w w w .x u e t u t
17、 u .c o m l 5 2 公路工程 4 0卷 2 2 5 0 20 0 0 l 7 5 0 u 1 5 0 0 1 2 5 0 昭 1 0 0 0 印 7 5 0 5 0 0 2 5 0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 矿粉 掺量 图 1 矿 粉掺量与 电通量关系曲线 Fi g u r e 1 Re l a t i o n c u r v e s o f s l a g p o wde r c o nt e n t s a n d e l e c t r i c flu x ( 称为二次反应) , 在表面生成具有胶凝性能的水化 硅酸和水化铝酸钙胶凝物质填充水泥毛细孔 ,
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