养护条件对矿物掺和料混凝土吸水率和电通量的影响.pdf
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1、第 1 2卷第 5期 2 0 1 5年 1 0月 铁道科学与工程学报 J ou r n a l o f Ra i lwa y Sc ie n c e a n d E n g i n e e r i n g Vo l u me 1 2 Nu m b e r 5 Oc t o b er 2 0 1 5 养护条件对矿 物掺和料 混凝土 吸水 率和 电通 量的影响 刘宝举, 贺益田, 罗果, 梁东 ( 中南大学 土木工程学院, 湖南 长沙 4 1 0 0 7 5 ) 摘要: 采用粉煤灰和矿渣粉复掺取代 5 0 水泥, 研究养护时间、 养护湿度以及覆膜养护对混凝土吸水率和电通量的影响。 试验结果表明:
2、复掺矿物掺和料混凝土的标准养护时间越短、 养护湿度越低、 拆模前覆膜养护温度越高, 混凝土吸水率越 大, 抗氯离子渗透性越差。在相同养护条件下, 复掺粉煤灰 一矿渣粉的混凝土吸水率比单掺煤灰的小, 比单掺矿渣粉的大, 抗氯离子渗透性能比单掺粉煤灰的好, 但是比单掺矿渣粉的差。 关键 词 : 矿物掺合料 ; 养护条件 ; 吸水率 ; 电通量 中图分类号 : T U 5 2 8 文献标 志码 : A 文章编 号 : 1 6 7 2 7 0 2 9 ( 2 0 1 5 ) 0 51 0 5 80 6 E f f e c t o f c u r i n g c o n d it i o n s o n
3、 wa t e r a b s o r p t i o n r a t i o a n d e l e c t r i c f l u x o f c o nc r e t e wi t h mi xe d mi ner aI admi x t ur e L I U B a o j u , HE Y i t i a n , L U O G u o , L I A N G D o n g ( S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g , C e n t r a l S o u t h U n i v e r s i t y , C h a n
4、 g s h a 4 1 0 0 7 5 , C h i n a ) Abs t r ac t :I n t h i s pa p e r ,fly a s h a n d s l a g p o we r we r e u s e d t o r e p l a c e 5 0 p e r c e n t o f c e me nt t o p r o d u c e c o n c r e t e Th e wa t e r a b s o r p t i o n r a t e a n d e l e c t r i c fl u x o f t h e mi n e r a l a d
5、 mi x t ur e c o n c r e t e we r e t e s t e d un d e r d i f f e r e n t c o nd i t i o n s,s u c h a s d i f f e r e n t c u ring t i me,d i f f e r e n t mo i s t u r e a n d t h e i mp a c t o f c o a t e d c u ring The r e s u l t s o f e x pe r i me nt s h o w t h a t t h e wa t e r a b s o r
6、 b i n g a b i l i t y o f t h e c o nc r e t e be c o me s t r o n g e r a n d t he p r o p e r t y o f r e s i s t a nc e t o c h l o rid e i o n p e n e t r a t i o n r e s i s t a nc e b e c o me we a ke r ,i n t h e c o n d i t i o n o f h i g h t e mp e r a t u r e,s h o rte r c u rin g t i me
7、 a n d l o we r c u r i n g mo i s t u r eAt t h e s a me c u r i n g p r o c e s s,t h e wa t e r a bs o rpt i o n r a t i o o f t h e c o n c r e t e mi x e d wi t h fly a s h a n d s l a g po wd e r i s l o we r t h a n t h e c o n c r e t e o n l y mi x e d wi t h f l y a s hHo we v e r ,t he wa
8、 t e r a b s o rpt i o n r a t i o o f t h e c o n c r e t e mi x e d wi t h f l y a s h a n d s l a g p o wd e r i s h i g h e r t h a n t h e c o n c r e t e o n l y mi x e d wi t h s l a g p o wd e r Mo r e o v e r ,t h e p r o p e r t y o f r e s i s t a n c e t o c h l o ri d e i o n p e r me a
9、 b i l i t y i s o p p o s i t e a s t h e wa t e r a b s o rpt i o n r a t i o Ke y wo r ds:mi n e r a l a d mi x t u r e;c urin g ; wa t e r a bs o rp t i o n r a t i o;e l e c t ricfl u x 水泥基胶凝材 料的水化需要在一定温度 和湿 度环境下才能很好地发挥 , 良好的养护条件有利于 混凝土强度的发展和耐久性能的提高 , 可以有效地 改善混凝土的微观孔结构 , 增强混凝土抵抗外部介 质侵蚀 的能力。对于大掺
10、量矿物掺合料的混凝土 , 由于其矿物成分的水化活性比水泥要低 , 更需要 良 好 的养护环境激发其活性 , 有效发挥掺合料对混凝 土的改善效果 卜 。国内外学者已进行 了很 多养 收稿 日期 : 2 0 1 5 0 1 0 4 通讯作者 : 刘宝举 ( 1 9 7 0一) , 男 , 安徽全椒人 , 副教授 , 博士 , 从事乳化沥青 、 高性能混凝土 的研究 ; Em a i l : b j l i u c s a e d u c n 第 5期 刘宝举 , 等: 养护条件对矿物掺和料混凝土吸水率和电通量的影响 1 0 5 9 护条件对普通混凝 土和掺矿物掺合料混凝土性 能 影响的研究。葛兆庆
11、等 研究 了不 同早期养护方 式对混凝土抗渗性和抗氯离子的影响 , 混凝土在不 同养护 条件 下其 渗透 性 能有 显著 差别。刘 运 江 等 对高掺量粉煤灰和矿渣粉混凝土性能的研 究 发现 , 矿物掺合料混凝土 比普通混凝土对养护环境 的温 、 湿度更 敏感 。P a g e等 在研究 矿物掺 合 料混凝土的相关性能时发现 , 在充分养护条件下 , 掺矿物掺合料混凝土的氯离子渗透系数显著减小 。 刘竞等 。 。 研究湿养护时间对普通混凝土和单掺矿 渣粉混凝土的影响时发现 , 湿养护时间的延长对混 凝土强度 、 耐久性和护筋性能的改善有 良好的促进 作用 , 尤其对掺矿渣粉混凝土抗渗性和早期收
12、缩的 影响更加明显 。目前 工程上使用 的混凝土大多为 掺矿物掺合料混凝土 , 且实际工程中常常不重视混 凝土的养护 , 因养护造成 的工程问题也层出不穷 , 因此有必要研究养护条件对于大掺量矿物掺合料 混凝土渗透性能 的影响 。本文 主要研究不同养护 时间、 养护湿度以及覆膜养护对粉煤灰和矿渣粉复 掺混凝土吸水率和电通量的影响。 1 试 验概况 1 1 试验原材料 水泥 ( C) : 湖南 长沙坪塘水 泥厂生产 的 4 2 5 级普通硅酸盐水泥 , 其 2 8 d抗压强度为 4 8 6 MP a 。 粉煤灰( F A) : 湖南省湘潭电厂生产的 级粉煤灰 , 比表面积 5 1 0 m k g
13、 , 密度为 2 4 1 g c m 。粒化高 炉矿渣粉 ( G G B F S ) : 湖南华新 湘钢水泥有 限公 司 生产 $ 9 5级粒化高炉矿渣粉 , 密度 2 8 7 g c m , 比 表面积为 4 4 0 m k g 。细骨料 ( S ) : 河砂 , 中砂 , 区级配合格。粗骨料( G) : 51 5 m m碎石 , 表观密 度为 2 6 7 g c m , 堆积密度为 1 4 3 0 k g m , 空隙率 为 4 6 。聚羧酸系高性能减水剂 ( S P) : 武汉格瑞 林建材科 技股 份有 限公 司生产 , 水剂 , 减 水率 为 3 0 。 1 2 配合比设计及试件制作
14、试验固定水泥 、 骨料、 用水量和减水剂的用量 , 矿物掺合料取代 5 0 的水泥 , 分别变化粉煤灰 和 矿渣粉的掺量 , 混凝土配合 比见表 1 。 表 1 混凝土配合 比 Ta bl e 1 Mi x p r o p o r t i o n o f c o n c r e t e k g m 2 0 9 0 5 0 2 0 9 0 5 0 2 0 9 0 5 0 2 0 9 0 5 0 2 0 9 0 5 0 2 0 9 0 5 O 吸水率试验每组成型 3块 1 0 0 r u m X 1 0 0 mm x 1 0 0 m m的立方体试件 , 电通量测试每组成型 3个 直径为 1 0 0
15、 1T i m, 高为 5 0 1 T I IT I 的圆柱体试件。 1 3 试 验方 法 1 3 1 吸水 率测试 将试件放入 1 1 05 烘箱 中烘干 4 8 h , 冷却 至室温后称试块质量 m。 , 然后将试块浸泡于水 中 3 d ( 水面至少超过试块面 2 c m) , 称量试件饱和面 干质量 m 。 吸水率 的计算公式如下 : : 二 1 0 0X = m O 式中 : O L 为混凝土吸水率 , , 精确到 0 1 ; m 为试 件浸泡后的饱水质量 , g ; m 。为试件浸泡前的干燥 质量 , g 。 混凝土吸水率 以 3个试件 的吸水率平均值作 为测定结果。 1 3 2电通
16、 量测试 电通量法采用 A S T M C 1 2 0 2标准 , 通过测定 6 h内通过混凝土试件 的总库伦电量 , 取 3个试件的 平均值来表征混凝土的氯离子渗透性能 。 1 4 试件养护制度 研究养护时间的影响时 , 试件成型后采用 4种 养护制度 : 2 8 d室 内养护 、 3 d标准养护后在室 内 养护至2 8 d龄期 、 7 d标准养护后在室内养护至 2 8 d龄期和 2 8 d标准养护 , 室内平均气温为 3 0 , 平 均相对湿度为 8 0 。标准养护条件是温度为 2 0 3 相对湿度 I9 0 。养护完毕后进行吸水率和电 通 量测试 。 研究养护湿度影响时 , 试件成型后采
17、用 3种养 护制度 : 室内养护至 2 8 d ( 室 内平均气温为 2 &C, 平均相对湿度 为 7 0 ) 、 温度为 2 0 c = 相对湿度为 6 0 的环境 中养护至 2 8 d和温度为 2 0 相对湿度 为 9 0 的环境中养护至 2 8 d 。 O O O O O 0 8 8 8 8 8 8 O O O O O O O O O O O O 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 o 强 0 O 0 0 0 O O 9 9 9 9 9 9 u 1 0 6 0 铁 道 科 学 与 工 程 学 报 2 0 1 5年 1 0月 研究覆膜养护温度影响时 , 试件成型后采用 3 种养
18、护环境 : 室 内养护 、 2 0 C覆膜养护和 3 5 覆膜 养护, 养护 2 4 h后拆模 , 在室内继续养护至 2 8 d龄 期 , 试验期间室内平均气温为 3 O , 平均相对湿度 为 8 0 。 2 试验结果与分析 2 1 养护时间对混凝土吸水率和电通量的影响 2 1 1 养护 时间对混凝土吸水率的影响 为了研究矿物掺合料复掺和养护时间对混凝 土开 口孔隙的影响 , 通过测试混凝的吸水率来研究 混凝土的密实性 。养护时问对混凝土吸水率的影 响如图 1 所示。 4 5 4 O 誉 3 5 艟 * 3 0 2 5 2 0 0 2 4 6 8 l 0 l 2 I 4 1 6 I 8 20
19、22 2 4 2 6 2 8 30 标准养护时间 图 1 标准养护时间和矿物掺合料复掺对混凝土吸水 率的影响 F i g 1 E f f e c t o f s t a n d a r d c u r i n g t i me a n d mi x e d mi n e r a l a d mi x t ur e s o n wa t e r a bs o r pt i o n o f c o n c r e t e 从图 1可以看出, 混凝土的吸水率随标准养护 时间的延长而下降, 单掺粉煤灰混凝土的吸水率最 大 , 单掺矿渣 粉混凝土最小 。当湿养护 时间较短 时 , 由于养护不充分 , 矿
20、物掺合料无法发挥其火 山 灰效应 , 水化不完全 卜 J , 而后期又在高温 、 干燥 的室内养护, 混凝土内部自由水转化为表面吸附水 而蒸发丢失 , 造成混凝土疏松多孔 ; 当标准养护7 d 或 2 8 d时 , 矿物掺合料水化充分 , 生成的水化产物 将会填充在混凝 土的孔 隙中, 降低混凝 土 的孔 隙 率 , 混凝土的吸水率也随之降低 。 2 1 2 养护时间对混凝土 电通量的影响 标准养护时间对混凝土电通量的影响见 图 2 。 随着通过混凝土的总电量增加 , 混凝土的氯离子渗 透系数越大 , 混凝 土抗氯离子渗透性能越差 , 抗氯 离子渗透等级 降低 。试 验结果表 明: 随着标准
21、养护时间的增加 , 混凝土的电通量 降低 ; 标准养护 7 d和 2 8 d , 电通量相近 , 这表明早 期的湿养护对 于提高混凝土的密实性至关重要 。另外 , 对 比标准 养护 3 , 7和 2 8 d混凝土 , 随着矿物掺合料 中矿渣 粉掺量 的增加 , 混凝 土的电通量逐渐下降 , 抗氯离 子渗透性能上升 , 大掺量单掺粉煤灰混凝土的抗氯 离子渗透性能要 比复掺矿物掺合料和单 掺矿渣粉 混凝土差。这是 因为矿渣粉具有很好的吸附氯离 子能力 , 且其活性 比粉煤灰好 , 水化生成更多的水 化产物填充在混凝土内部孔隙, 可以更好的阻止氯 离子扩散或渗透进入混凝土 ; 矿渣粉在复掺中的掺 量
22、越多 , 效果也越明显。 0 2 4 6 8 l 0 l 2 t 4 l 6 l 8 2 ( )2 2 2 4 2 6 2 8 3 ( ) 标准养护时间 图2 标准养护时间和矿物掺合料复掺对混凝土电 通量的影响 F i g 2 E f f e c t o f s t a n d a r d c u ri n g t i me a n d mi x e d mi n e r a l a d mi x t u r e s O n e l e c t ri cfl u x o f c o n c r e t e 2 2 养护湿度对混凝土吸水率和电通量的影响 水泥在水中或潮湿环境下 , 能有足够的水分
23、使 水泥进行水化 , 水化产物不断填充 毛细孔 ; 为了提 高水泥的水化程度 , 减少混凝 土中的孔隙和缺陷 , 必须保持环境的高湿度和适 当的温度 。 2 2 1 养护湿度对混凝土吸水率的影响 养护湿度对混凝土吸水率 的影 响见 图 3 。试 验结果表明: 养护湿度对混凝土的吸水率有很大影 响。L 1 L 6组混凝 土在 9 0 湿度环境 养护时 的 吸水率较 6 0 湿度环境养护 的混凝 土分别下降了 2 3 2 ,1 9 2 ,1 5 3 ,1 2 9 ,1 5 1 和 1 6 2 , 室内空气养护混凝土 的吸水 率较 6 0 湿 度环境养护混凝土分别下降了 1 1 8 , 1 3 4
24、, 枷瑚 啪鲫枷瑚 啪 2 2 2 l 鲻固脚 第 5期 刘宝举 , 等: 养护条件对矿物掺和料混凝土吸水率和电通量的影响 1 0 6 1 9 4 , 7 6 , 8 3 和 6 1 。混凝土养护湿度越 低 , 其吸水率越高 , 大掺量矿物掺合料混凝土 中水 泥含量相对减少 , 早期 的水化产物少 , 对混凝土毛 细孔 的堵塞能力较弱 , 在低湿度条件下养护的混凝 土 , 对矿物掺合料的二次水化更加不利。这表明保 证一定湿度对于提高混凝土密实度, 特别是表面密 实度有利 。 混凝土吸水率随着矿渣粉掺量的增多而逐渐 下降, 单掺矿渣混凝土( L 6组) 的吸水率远比单掺 粉煤灰混凝土( L 1组
25、) 小 , 这 主要 因为粉煤活性 比 矿渣 粉低 , 早期 水化程 度很低 。另外 , L l L 3组混凝土的吸水率降幅较大 , L 4L 6组混凝 土 变化不大 , 这表明试验采用的复掺矿物掺合料 中矿 渣粉与粉煤灰之 比大于 2 : 3时混凝土结构密实 , 对混凝土吸水率降低效果最好。 5 5 5 0 4 5 镁 4 0 * 3 5 3 O 2 5 L1 L2 L3 L4 L 5 L6 试 件编 号 图 3 养护湿度和矿物掺合料 复掺对混凝土吸水率的 影响 Fi g 3 E f f e c t o f c u rin g h u mi l i t y a n d mi x e d mi
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