含气量对混凝土早期强度的研究.pdf
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1、2 0 1 5年 第 3期 (总 第 3 0 5 期 ) N u mb e r 3 i n 2 0 1 5 ( T o t a l N o 3 0 5 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 THEORET I CAL RES EARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 5 0 3 0 0 8 含气量对混凝土早期强度的研究 张凯。王起才。王庆石 , 李伟龙,李建新 ( 兰州交通大学 土木工程学院, 甘肃 兰州 7 3 0 0 7 0 ) 摘要:以引气混凝土为研究对象, 采用压汞法 、 气孔分析法测试了不同含
2、气量下混凝土的孑 L 隙结构 , 并通过混凝土的孔 隙结构 计算出混凝土的实际强度 。 结果表明 : 掺人引气剂时 , 在混凝 土含气量增加 的同时, 可使混凝土孔隙率、 总孔体积 、 总孔面积增 加 , 平均孔径、 孔间距系数减小 , 孔径均匀分布 , 显著改善混凝土的内部孔隙结构 , 但受孔隙结构的影响, 混凝土实际强度降低。 关键词 : 混凝土; 含气量 ; 孔隙结构 ; 实际强度 中图分类号 : T U 5 2 8 0 1 文献标志码: A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 0 3 0 0 2 7 0 4 E ff e c t s o f a i r
3、 c o n t e n t o n t h e e a r l y s t r e n g t h o f c o n c r e t e Z MANG Ka i ,WANG Q i c a i , WANG Q i n g s h i , L I We i l o n g, L IJ i a n x i n ( Co l l e g e o f Ci v i l E n g i n e e ri n g , La n z h o u J i a o t o n g Un i v e r s i t y, L a n z h o u 7 3 0 0 7 0, Ch i n a ) Ab s
4、t r a c t : I t t e s t e d t h e p o r e s t r u c t u r e o f c o n c r e te u n d e r d i ff e r e n t a i r c o n t e n t s b y t a k i n g a i r e n m n e d c o n c r e te a s r e s e a r c h o b j e c t a n d b y a d op t i n g me r c u r y i n t r us i o n me t h o d and p o r e an a l y t i
5、c a l me tho d An d t hr o ug h the p o r e s t r u c t ur e o f c on c r e te c a l c u l a t e d t h e a c t u al s t r e n g t h o f c o n c r e te Ex p e rime n t a l r e s ul t s s ho w tha t wh e n a i r e n t r a i n i ng a g e n t i s a d d e d an d c o n c r e te a i r c o n t e n t i s i n
6、 c r e a s e d, c o n c r e t e p o r o s i t y, t o t a l p o r e v o l u me a n d t o t a l po r e a r e a i n c r e a s e, wh i l e a v e r a g e p ore s i z e an d h ol e p i t c h c o e f fi c i e n t d e c rea s e T h e d i s t r i bu d o n o f p o r e d i a m e t e r i s u n i f o r m Th e i
7、n t e rio r p o r e s t r u c t u r e o f c o n c r e te i s i mp r o v e d s i g n i fic an t l y, bu t a f f e c ted b y the p o r e s t r u c t u r e, the a c t u a l c o n c r e t e s t r e n g t h r e d u c e s Key wor ds: c o n c r e t e; a i r c o n t e n t ; p o r e s t r uc t u r e; a c t u
8、 a l s t r e n g t h 0 引言 1 试验 随着高性能混凝土在 高层 建筑 、 桥梁 工程 、 港 口海洋 工程、 高架结构、 大跨结构、 防护工程、 地下工程等领域的 广泛应用 , 要求高性能混凝土不但具有优异 的工作性能而 且还应有 良好的强度和耐久性能 , 这对高性能混凝土提出 了更高的要求。 郭剑飞 通过建立细观结构一孑 L 结构与强 度之间的相关模型联系 , 说明了混凝土材料孔结构的两个 主要方面 : 孔隙率与孑 L 级配对混凝土强度 的影 响。 姚 晓 根据 P o w e r s - 5 理论模型 , 通过引入相对水化程度及选定 油井水泥石的本 征强度参数 ,
9、结合 B a l s h i n 方 程和 S c h i l l e r 方程 , 建立 了低温条件下油井水泥石孔结构和抗压 强度 的 数学模 型。 吴 中伟 认为优 良的孔结构 , 即低孔 隙率 、 小的 孔径与适 当的级配 、 圆形孔 多等 , 是高强度 和高 耐久性 的 必要条件。 张子明 研究 了混凝土 的宏观 强度特性 , 揭示 了混凝土的强度主要取决于其孔隙率 , 水灰 比决定 了混凝 土的孔隙率和强度 。 强度是混凝土 的最重要 的力学性质 , 这是 因为任何混凝 土结构物主要都 是用 以承受荷 载和抵 抗各种作用力 。 在一定情 况下 , 在 工程上还要求 混凝土具 有其他性
10、能 , 如不透水性 、 抗冻性等 , 但是这些性质与混凝 土强度之间往往存在着密切的联 系 。 1 1 试验原材料 水泥采用甘肃永登祁连 山水 泥有限公 司生产 的 4 2 5 级普通硅酸盐水泥 , 各项性能满足标准要求 。 砂子采用庄 浪河砂 , 中砂 , 细 度模数 为 2 6 8 , 含 泥量 1 6 , 表 观密度 2 6 6 0 k g m , 堆 积密度 1 5 6 0 k g m ; 矿物 掺合料 是 由粉 煤灰、 矿粉按 1 : 1比例配合而成。 粉煤灰采用兰州热电 厂的I 级粉煤灰 , 比表面积为 2 8 6 m k g ; 矿粉为安徽朱家 桥水泥 有 限 公 司 生 产 的
11、 级 磨 细 矿 粉 , 比 表 面 积 为 4 9 2 m , 性能满足要求 , 检测依据为 G B f F 1 8 7 3 6 -2 0 0 2 高强高性能混凝 土用矿 物外加剂 。 所掺化学外 加剂有 减水剂和引气剂。 减水剂为江苏博特新材料有限公司生产 的 P C A I 聚羧酸高性能减水剂 , 引气剂为液体 s J 一 2型 引气剂。 1 2混 凝 土 配合 比 经过反复试配 , 确定了混凝土最终 的配合 比, 见表 1 。 其 中 J C系列 为基 准混凝土 ( 不掺 引气剂 ) ; J C 1 系列微掺 入 l 引气剂混凝土; J C 2为掺入 2 7 I 气剂混凝土; J C
12、3为 掺入 3 引气剂 混凝 土。 新拌 混凝 土 的坍 密度 落度 达到 1 4 0 -1 8 0 mm 收稿日期: 2 0 1 4 0 8 - 2 7 基金项 目: 长江学者和创新团队发展计划资助( I R T 1 1 3 9 ) ; 国家自然科学基金资助项 目( 5 1 2 6 8 0 3 2 ) ; 铁道部科技研究开发计划项 目( 2 0 1 0 G 0 1 9一 A ) 2 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 1 混凝土配合比 1 3试验 方 法 1 3 1 含气量测试方法 参照 G B T 5 0 0 8 0 -2 0 0 2 普通 混凝 土拌
13、合物性 能试 验方法, 含气量采用 S A N Y O直读 式精密混凝 土含气量 测定仪测定 。 1 3 2 强度测试方法 根据 J T G E 3 0 -2 0 0 5 ( 公路工程水泥及 水泥混凝土试 验规程 中混凝土强度检测 方法 ( I S O) 成 型试件 , 并测定 其相应龄期 的抗压强度 , 试件 尺寸 为 1 5 0 m i l l X 1 5 0 mm x 1 5 0 mm, 在标准养护室内养护 , 龄期分别 为 7 、 1 4 、 2 8 d 。 1 3 3 孔结构测试方法 本试验选用气孔分析 ( A V A) 和压汞法 ( MI P ) 对孔结 构进行测试。 对于压汞法,
14、 仪器使用 由美 国 MI C R O ME R I T I C S I N S T RU ME N T C OR P OR AT I ON生产的 Au t o P o r e I V 9 5 0 0全 自动压 汞仪 , 测 孔试 件采 用净浆 成 型。 混 凝土 试验时从其 中取净 浆制 成试 件 , 1 d后拆 模放 置 于标 准 养护室养护 , 分别养护 7 、 1 4 、 2 8 d后去 除样 品表 面 , 敲为 尺寸均匀 的数 m m 的小块其体积略小 于测孑 L 仪的样 品管 体积, 置人广 口瓶中用无水乙醇中止水化 , 测孔前将试 样在9 O的烘箱 中烘 4 5 h , 冷却 至
15、室温后 放入 干燥箱 中备用 ; 对于气 孔分 析 , 采 用 由标准养 护 2 8 d的立 方体 试块切割成 的厚 度 为 1 2 c m 试 件 , 经 打磨 、 抛 光、 清 洁 并喷涂荧光剂 , 待 干燥后 放 入试 验 台测试 。 在 测试 软 件 中, 输入混凝土水胶比、 测试范围、 阈值等参数, 并用模板 标定尺 寸 后 , 由硬 化 混 凝 土气 孔 结 构 分析 仪 自动 采 集 数据。 1 4试验结果及 分析 1 4 1 不同含气量下混凝土 的抗压强度 表 2为不 同含气量标准养护下 混凝土各龄期 的抗压 强度 。 表 2混凝 土抗压 强 度 MP a 由表 1 、 2可知
16、 , 在相 同配合 比条件下 , 引气剂 掺量越 多 , 混凝土含气量越 高, 这说 明控 制引气剂掺量能 够改变 混凝土含气量 ; 同一配合 比下 , 对于 2 8 d 混凝土 , 含气量为 5 6 的 J C 3的抗压强度 为基准混凝土抗压强度 的 6 9 , J C 2 的抗压强度比 J C 1 和 J c的抗压强度分别减少了6 4 MP a 和 4 4 MP a , 说明 同一龄期下 , 引气剂掺 量越多 , 混凝土抗压 强度越低 , 这是由于在相同配合 比条件下 , 含气量越 高 , 其 内部引入的均匀球形气泡数量也就越多 , 这些气泡的存在 增大 了混凝土 的孔隙率 , 有效承载力
17、截 面减少和受力时孔 隙附近应力集 中, 引起 了混凝 土强度的降低 , 随着气泡数 量的增多 , 混凝土强度损失越多。 1 4 2 不 同含气量下混凝土孑 L 结构结果及分析 ( 1 ) 不同含气量下混凝土净浆孔结构试验结果 不 同含气量混凝 土净浆孑 L 结构试验结果见表 3 , 图 1 、 2 。 由图 1 、 2及表 3可得 出 , 与基 准混 凝土净浆相 比, 在 同 一 龄期下 , 引气剂掺人量越多 , 混凝土净浆总孔体积、 总孔 面积 、 孔 隙率 、 孔 的比表面积及骨架密度均增大 ; 在同一含 气量下 , 随着龄期 的增长 , 其总孔 面积 、 比表面积增 大 , 总 孔体积
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