矿粉掺量对混凝土性能的影响.pdf

2 0 1 1 年第 4期 4月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA C ONC RE T E AND C EME NT P R0 DUCT S 201 1 No 4 Ap r i l 矿粉掺量对混凝土性能的影响 郑 青 ， 许晓东 ， 杜 泽 ， 王 中良， 华家杰 ( 苏州混凝土水泥制品研究院检测中心 2 1 5 0 0 4 ) 摘 要 ： 研究 了矿粉掺 量对混凝 土力学性 能、 耐久性等相 关性 能的影响。试 验结果表 明 ， 在相 同水灰比条件下 ， 掺入矿粉后 混凝 土 7 d 及 2 8 d力学性能有所降低 ； 抗渗性能得 到了改善 ， 但 随着矿粉掺量 的增加 而有所降低 ； 混凝 土 塑性 收 缩增 大 ： 抗 氯 离子 渗 透 性 能 增 强 。 关键词 ： 矿粉 ； 掺量 ； 力学性能 ； 耐久性 Ab s t r a c t ： Th e i n fl u e n c e s o f d o s a g e s o f s l a g p o w d e r o n t h e me c h a n i c a l p r o p e r t y a n d d u r a b i l i t y o f c o n c r e t e a r e i n v e s t i - g a t e d T h e e x p e rime n t a l r e s u l t s s h o w t h a t wi t h t h e s a me w a t e r - c e me n t r a t i o ， a ft e r a d d i n g s l a g p o w d e r , t h e 7 d a y s a n d 2 8 d a y s me c h a n i c a l p r o p e rt i e s o f c o n c r e t e a r e c e r t a i n l y d e c r e a s e d ， t h e i mp e r me a b i l i t y o f c o n c r e t e i s i mp r o v e d ，h o w e v e r ，t h e i mp e rm e a b i l i t y i s a b i t d e c r e a s e d a c c o r d i n g t o t h e d o s a g e o f s l a g p o w d e r i n c r e a s i n g ，t h e p l a s t i c s h ri n k a g e o f c o n c r e t e i s g r e a t e r a n d t h e p e r f o rm a n c e o f c h l o ri d e i o n s p e n e t r a t i o n r e s i s t a n c e i s b e t t e r Ke y wo r d s ：S l a g p o w d e r ； D o s a g e ； Me c h a n i c a l p r o p e rty ； Du r a b i l i t y 中图分类号： T U 5 2 8 文献标识码 ： A 文章编 号： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 1 ) 0 4 2 2 一 O 3 0前 言 矿 渣 粉 是 水 淬 粒 化 高 炉矿 渣 经 粉磨 后 达 到 规 定 细度 的一种 粉 体材 料 。近 年来 随 着 矿渣 磨 细技 术 的不 断发 展 。 矿 渣被磨 至 相 应细 度 的 能耗 越来 越 低 ， 并且细度也可达到 4 0 0 m g以上 ， 为矿粉的大 量 应用 打 下 了 良好 基 础 ： 矿 粉 与水 泥 存 在一 定 的价 差 ， 等量取代后其经济效益是显而易见的。因此 ， 矿 粉 已成为理想的掺合料逐渐被广大混凝 土企业 采 用 。本 文 对各 掺 量 矿 粉 混 凝 土 进 行 了一 些 试 验 工 作 ， 为 粒化 高 炉矿 渣粉 的技 术 研究 及 工 程应 用 提供 了有参考价值的相关技术参数。 1 试 验原 材料 矿粉 ： $ 9 5级。 其性能见表 1 。 表 1矿粉 性 能 水泥 ： 基准水泥。 砂 ： 天然河砂 ， 其主要性能见表 2 。 表 2 砂 的 主要 性 能 一 2 2一 碎 石 ： 5 - 2 5 mm 连续 级 配碎 石 ，其 主 要性 能 见 表 3 。 表 3 碎石 的主要性能 外加剂 ： j c 一 2高效标准型减水剂 。 掺量为 1 5 时 ， 减水 率为 2 1 8 。 2试 验配 合 比 试验用 C 3 0混凝土配合 比见表 4 。 表 4 试验用 C 3 0混凝 土配合 比 k g m 。 3试 验结 果与 分析 采用表 4混凝 土配合 比，按 G B T 5 0 0 8 0 2 0 0 2 普 通 混 凝 土 拌 合 物性 能 试 验 方 法 标 准 、 G B T 5 0 0 8 1 2 0 0 2 4 普通混凝土力学性能试验方法标准 和 G B T 5 0 0 8 2 2 0 0 9 4 普通混凝土长期性能和耐久性 能试验方法标准分别进行混凝土拌合物性能 、 力 学性 能 、 长期性 能 和耐久性 能试 验 ， 如下所 示 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 郑青， 许晓东 ， 杜泽 ， 等 矿粉掺量对混凝土性能的影响 3 1 混凝土拌合物性能 混 凝土 拌合 物性 能见 表 5 。 表 5 混凝 土坍 落度 及凝 结时间测试结果 从 表 5可 以看 出 掺 人 矿 粉 能 够有 效 改 善 混凝 土的坍落度 和流动性 ， 具有 一定 的减水效果 ； 在相 同水灰 比条件下 ， 随着矿粉 掺量的增 加 ， 混凝 土出 现泌水现象 ， 粘 聚性增强 ， 和易性变差 ； 掺入矿粉的 混 凝 土较 基 准混 凝 土 有一 定 的缓 凝效 果 ； 随 着 矿粉 掺 人 量 的增 加 ， 其 对 凝 结 时 间影 响程 度 增 加 ， 效 果 比较 显 著 。 3 2 混凝 土力 学性 能 混凝 土力 学 性 能测试 结果 见表 6 。 表 6混凝 土抗折强度及抗压强度 从表 6试 验 结 果 可 以看 出 ： 掺 矿粉 后 对 混 凝 土 的抗 折强 度 影 响不 大 ，而 随着 矿 粉掺 量 的增 加 ， 混 凝土 7 d和 2 8 d抗压强度较基准混凝土逐渐降低。 3 - 3 混凝 土长 期性 能 和耐 久性 能 3 3 1 抗渗性能 采用渗水高度法测试混凝土的抗水渗透性能。 试 件 为 上 口 内 部 直 径 1 7 5 mm、 下 口 内 部 直 径 1 8 5 ram、 高 度 1 5 0 m m 的 圆 台体 ， 水 压 在 2 4 h内恒 定 控制在 ( 1 2 + 0 0 5 ) MP a ， 试验结束 后等 间距 测量 1 0 个测点的渗水高度值 。 以一组 6个试件 渗水高度的 算术平均值作为该组试件 渗水高度的测量值 结果 见 表 7 。 表 7混 凝 土 抗 渗 性 能 试 验 结 果 从表 7试验结果 可以看出 ： 掺入矿粉后 ， 混凝 土的抗渗性能较基准混凝土有所增强 。由于矿粉等 量取代水泥掺人 ， 使混凝土结构 中细小颗粒 的数量 增 多 ， 填充 了混凝土中的空隙 ， 混凝土密实度增加 ， 有 利于提高混凝土抗渗性能 。随着矿粉掺量的增 加 混 凝 土 的抗 渗 性 能 相 对 变 差 ， 这 可 能 是 由于 矿 粉的掺人 。 早期 收缩有所增大 ， 硬化时产生 了一些 微通道 ， 使水渗透 高度增 加 ， 不利 于抗 渗性能的提 高 。 3 3 2收缩 采用接触法测定无 约束 和规定温湿度条件 下 硬 化 混 凝 土 试 件 的 收 缩 变 形 性 能 。 试 件 尺 寸 为 1 0 0 m mx 1 0 0 mmx 5 1 5 mm的棱柱体 ， 在 卧式收缩仪上 读 取试 件 的长度 ， 试 验 结果 见表 8 。 表 8混凝 土 2 8 d收缩性能 从 表 8试 验 结 果 可 以看 出 ： 掺 入 矿 粉 后 ， 混 凝 土 2 8 d塑 性 收 缩 较 基 准 混 凝 土 均 有 不 同程 度 的增 大 。 3 3 3 碳 化 采 用 在 一 定 浓 度 的二 氧 化 碳 气 体 介 质 中 测 定 混 凝 土 试 件 的 碳 化 程 度 试 件 尺 寸 为 1 0 0 m mx 1 0 0 m m 3 0 0 m m， 采用石蜡密封 ， 试验结果见表 9 。 表 9 混 凝土碳化试验结果 从表 9试验结果 可以看 出： 基准混凝土及掺矿 粉 后 的混凝 土 2 8 d内基 本 无碳 化 ， 混 凝 土 的抗 碳 化 性能未随着矿粉的掺人而降低 。 3 3 4 抗 氯离 子渗 透 采 用 混 凝 土试 件 的 电通量 为 指 标 ， 测 定 混 凝 土 的抗氯离子渗透性能 。将质量浓度为 3 0 的 N a C 1 溶液 和摩 尔浓 度为 0 3 mo l L的 N a 0 H溶 液注入试 件两侧 ， 每隔 1 0 m i n记录一次 电流值 ， 直至通 电 6 h ， 试验 结果 见 表 l 0 。 表 1 O混 凝 土 2 8 d抗 氯 离 子 渗 透 性 能 编 号G # 1 # 2 # 3 # 氯离 子渗透( 电通量) ， c 1 6 8 5 1 3 8 7 1 1 9 9 8 5 7 从 表 l 0试验结果可以看 出掺矿粉后能有效 一 23 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1 年第 4期 混凝土与水泥制品 总第 1 8 0期 改善混凝土抗氯离子渗透性能， 随着矿粉掺量的逐 步增加 ， 混凝土抗氯离子渗透性能显著增强 3 3 5 混 凝土 中 的钢 筋锈蚀 采用 尺 寸 为 1 0 0 m m 1 0 0 r n m 3 0 0 mm 的棱 柱 体 试件， 每组 3块 。 试件中预埋直径为 6 5 ra m 的 Q 2 3 5 普通低碳钢热轧盘条钢筋 ， 成型试件移入标准养护 室养 护 2 8 d后 进行 碳化 ， 碳 化 时间 为 2 8 d ， 碳 化 处 理 后立 即移人 潮 湿环境 中 ，放置 5 6 d后 取 出破 型 先 测其碳化深度 ，然后进行钢筋锈蚀程度的测定 试 验结 果见表 1 1 。 表 1 】 混凝土 中的钢筋锈蚀 从 表 1 1 试 验结 果 可 以看 出 ： 基 准 混凝 土 和掺 矿 粉 的混 凝 土 破 型 后 基本 无 碳 化 ，钢 筋 无 锈 蚀 的痕 迹 。究其原 因， 一方 面由于水泥水化 ， 生成氢氧化 钙 ，碱性环境下混凝土中钢筋表面生成层稳定 、 致密 、 钝化 的保护膜 ， 使钢筋不易锈蚀 ； 另一方面 ， 由 于 矿粉 的掺 人 ， 混 凝 土结 构更 加 密 实 ， 能 有 效 阻 止 空 气 中二 氧化 碳 的侵 入 ， 有 效地 保 护 了混 凝 土 中 的钢筋 。 4结语 ( 1 ) 矿粉的掺入 ， 对混凝土具有一定 的减 水效 果 ， 并有缓凝的功效 ， 但会降低混凝土 7 d及 2 8 d抗 压 强度 。 ( 2 ) 矿 粉 的掺入 对 混 凝 土 的耐 久 性 能有 一 定 程 度的改善。随着矿粉掺量的提高 ， 混凝土抗渗性能 有所降低 ， 但较基准混凝土仍有提高 ， 混凝 土抗氯 离 子渗透 性 能增强 。 ( 3 ) 矿粉 的掺 人 ， 增 加 了混 凝 土 的 硬化 收 缩 ， 一 定程 度上 可能会 造成 混凝 土 的早期 开裂 。 收 稿 日期 ： 2 0 1 1 一 O 2 2 5 作者简介 ： 郑青 ( 1 9 8 4 一 ) ， 男 ， 助理工程师。 通讯地址 ： 苏州市三香路禾家塘岸 6 4号 联 系电 话 ： 1 3 8 6 2 5 5 4 4 01 譬 业 自 鞋 叠 业龆专妊 专 毫 妇 业毫 妇毫妊 窜 穹妊 窜 窜妊 专 船s 妇 出专 毫 业誊 业啦 ， 叠 妊 幸 夸l ( 上接第 2 1页 ) 【 3 王迎飞， 周丽美， 李超 ， 等 混凝 土抗裂能力评价模型的解 析fJ 中国港湾建设， 2 0 0 9 ， 1 ( 1 5 9 ) ： 1 3 1 7 【 4 】 刘数华， 方坤河， 曾力 ，等 混凝 土抗裂评价指标综 述 】 混凝土。 2 0 0 4 ， 5 ( 1 7 5 ) ： 3 2 3 3 5 孙海燕， 何真 混凝土抗裂性能的评价指标及其提高措施 J 1 水利水 电工程设计， 2 0 0 9 ， 1 ( 2 8 ) ： 4 5 4 8 【 6 杨树涛， 凌刚 防止大体积混凝土裂缝措施及其T程应用 J 】 浙江水利水 电专科学校学报， 2 0 1 0 ， 2 ( 2 2 ) ： 1 8 2 1 【 7 】 覃善总， 姚金根 聚丙烯纤维与膨胀剂“ 双掺 ” 技术在地下 室施工 中的应用 J 浙江建筑， 2 0 0 8 ， l ( 2 5 ) ： 5 6 5 8 8 】 林政， 季斌 纤 维在地下结 构混 凝土 中阻裂 效应 的研究 J 1 混凝土， 2 0 0 8 ， 1 1 f 2 2 9 ) ： 6 5 6 7 9 庞迎波， 湛志宏 某工程大 体积混凝土 底板裂缝 的成 因 及 控制方法 J 1 中国建设教育， 2 0 0 8 ( 1 2 ) ： 5 0 5 2 1 0 谷党 国 浅谈筏 板基础 大体积混 凝土 的裂缝 防治措施 J 1 山西建筑， 2 0 0 9 ( 2 ) ： 1 3 5 1 3 6 f 1 1 任昭君 对聚丙烯纤维增强混凝 土耐久性 的研究 J l _ 第 一 2 4一 六届全 国高强与高性能混凝土会议集， 2 0 0 7 ： 2 9 9 1 2 】禹凯等 聚丙烯纤维 对混凝 土早期 收缩影 响 的试验研 究 【 J J 混凝土， 2 0 0 7 ( 5 ) ： 6 4 1 3 】张艳玲 ，等 混凝 土早期开裂 因素 的初 探 J 混 凝土， 2 0 0 5 ( 5 ) ： 1 8 1 4 张涛 ， 等 混凝土早期开 裂敏感性 评价 J 】 混凝土， 2 0 0 5 f 1 0、 ：1 6 【 l 5 】王铁梦 工程 结构裂缝控制 M1 北京： 中国建筑工业 出 版社 ， 2 0 0 4 收 稿 日期 2 01 1 一 O 2 1 5 作者简介 ： 何冬 明( 1 9 7 1 一 ) ， 男 ， 高级工程师 。 通讯地 址 ： 上海实浦 东新 区三林 沿江路 3 4 9号 ， 隧道股 份 混 凝 土分 公 司 ( 覃 爽 ) 联 系 电 话 ： 1 3 7 6 4 1 4 2 0 4 3。 0 21 5 0 1 7 5 3 8 1 E -ma i I ： q i n s h u a n gl 1 O 5h o t ma i l c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m