双膨胀水泥混凝土的膨胀性能.docx
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1、双膨胀水泥混凝土的膨胀性能摘要双膨胀水泥是在中热和低热矿渣硅酸盐水泥基础上,同时利用了钙矾石与氧化镁二者的膨胀。本文对此种水泥拌制的混凝土的自生体积变形、在钢筋约束下的膨胀应力以及约束试件的强度进行了试验。结果表明,双膨胀水泥混凝土具有较好的微膨胀性,在早期与后期均能产生一定的膨胀,在钢筋约束条件下能够产生比较稳定的预压应力,约束试件的强度比没有约束时有所提高,适用于具有一定约束条件的水工混凝土。关键词双膨胀 混凝土 自生体积变形 预压应力双膨胀水泥,包括双膨胀中热硅酸盐水泥与双膨胀低热矿渣硅酸盐水泥,其主要特点是,在中热或低热矿渣硅酸盐水泥的基础上,同时利用了水泥中钙矾石与水镁石两者膨胀,钙
2、矾石膨胀主要发生在早期,水镁石膨胀主要发生在后期,两者取长补短,以获得适宜的膨胀量与膨胀分布1。因此,双膨胀水泥不仅保留了中热或低热矿渣硅酸盐水泥低水化热等的全部优点,同时又具备较好的微膨胀性能,适合于在水利水电工程中基础约束区、导流洞及导流底孔回填等具有一定约束条件的部位中应用。在浙江大学实验室研究的基础上,湖南特种水泥厂生产了一批双膨胀水泥,并由长江科学院进行全面的混凝土性能方面的试验,本文主要介绍双膨胀水泥混凝土的自生体积变形、约束条件下的膨胀应力及其强度的试验情况。1 试验过程 配制混凝土的原材料 (1)525双膨胀中热水泥和425双膨胀低热矿渣水泥,由湖南特种水泥厂1997年4月生产
3、,这两种水泥都符合中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥的国家标准GB200-1989,同时熟料中的MgO含量和水泥中石膏(SO3)掺量较高,其中熟料中的MgO接近%,水泥中石膏(SO3)的掺量接近%.该水泥强度、水化热与净浆自由膨胀率见表1.(2)粗骨料采用三峡工程使用的花岗岩人工骨料,密度为/cm3,骨料级配为三级配,大中小502030.(3)细骨料以砂为主,再掺11%的石粉,密度为/cm3,细度模数为(4)外加剂,采用三峡工程使用的减水剂ZB-1和引气剂DH9S. 混凝土配合比 分别用双膨胀中热水泥和双膨胀低热矿渣水泥配制90d龄期标号为250和200的混凝土,配合比见表2,减水剂掺量为%,
4、引气剂掺量为/万。 试验方法 自生体积变形试验按水工混凝土试验规程SD105-82进行,试件尺寸为20cm50cm的圆柱体。常规测试的养护温度为201。另外考虑到氧化镁水化反应与温度关系密切,为了了解较高温度下的膨胀性能,又作了一组前后两种温度的养护的试验,龄期40d前为201,之后为381。表1 双膨胀水泥强度与膨胀率抗折强度/Mpa抗压强度/Mpa水化热/(J/g)净浆膨胀率/(10-6m/m)水泥名称3d28d3d28d3d7d7d28d90d180d525双膨胀中热水泥23126561092011401380425双膨胀低热水泥1812137308809601010表2 双膨胀混凝土配
5、合比混凝土材料用量/(kg/m3)代号设计标号水泥品种水灰比砂率(%)塌落度/cm含气量(%)水泥水砂石M250R90=250525中热3120010064814945L200R90=200425低热311789865115065钢筋约束膨胀应力的试件为15cm45cm的圆柱体,中部对称布置两根钢筋,钢筋两端与限制膨胀的钢板相连,在两根钢筋之间放置一电阻应变计。养护温度为201。当混凝土膨胀时,试件全端面受到两端压板的约束,试件中钢筋、混凝土与应变计三者基本一致,这样应变计测得的应变可以代表钢筋的应变,由此可推算钢筋的拉应力与混凝土的预压应力。所有试件都进行了密封处理,试验过程中保持绝湿状态。
6、所用电阻应变计的型号为DI-25,以1d龄期的测试值为基准值。对两种混凝土在约束条件下养护与无约束条件下养护的抗压和劈拉强度进行对比试验,养护龄期有28d和90d,试件尺寸为10cm10cm10cm立方体,约束方式为特制大钢度试模,约束试件成型后带模养护至测试龄期拆模。2 试验结果 自生体积变形 图1为M250与L200的自生体积变形随时间和养护温度的变化情况。由图可见,两者在2d龄期内自生体积膨胀率发展都较快,而后膨胀速率明显降低,养护温度提高,膨胀速率都明显加快。但较早龄期的膨胀,M250比L200要小些,而40d至180d龄期间的膨胀增量,20时M250比L200略小,38时M250比L
7、200明显要大。 钢筋约束膨胀应力 图2为含筋率在%和%的条件下M250与L200的预压应力曲线。M250与L200在最初的2d龄期内都产生一个相对较大的预压应力,之后一段时间中预压应力略有下降,在1015d左右走入低谷,过后又逐渐回升。但两者也存在差别,L200形成的低谷比M250深,走出低谷后形成的预压应力,也比M250明显要小。以含筋率都为%的情况为例,M250在早期2d龄期产生的预压应力为,10d左右预压应力最低,约为,而后逐渐回升,到28d、90d和180d龄期时,预压应力分别达到、和;L200在前2d龄期产生的预压应力与M250大致相同,15d左右走入低谷,其预压应力只有,在28d
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