掺合料对轻集料混凝土性能的影响研究.pdf

1 4 低温建筑技术 2 0 1 0年第 3 期 ( 总第 1 4 1 期) 掺合料对轻 集料混凝土性能的影 响研究 陈金平 ， ( 1 中国石油大学储运与建筑工程学院。 山东青岛2 6 6 5 5 5 ； 王维国 2 廊坊中油管道房地产开发有限公司 ， 河北廓坊0 6 5 0 0 0) 【 摘要】 研究了矿物掺合料对轻集料混凝土物理力学性能( 干表观密度、 抗压强度、 劈裂抗拉强度和静压 弹模 ) ， 综合分析 了各种性能的影响因素及 其作用规 律 ， 寻求 轻集料混凝 土的强度 提高措施 以及轻集料 混凝土 的 配制技术， 为制备轻集料混凝土提供了重要的参考依据。 【 关键词】 矿物掺合料； 轻集料混凝土； 强度 【 中图分类号】 T U 5 2 8 0 4 1 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 0 ) 0 3 0 0 1 4 0 2 S TU DY ON THE I N l I 】 E i C =E OF A D I 【 I 瓜E S ON P 】 ( A L AND MEa ( L P ROP ERTI ES OF I I E LI I 蛋r GHT AGGREGATE CoNCRETE C H E N J i n p i n g ， WA NG We i - g u d ( 1 C o l l e g e o f T r a n s p o r t & S t o r a g e a n d C i v i l E n g i n e e r i n g i n C h i n a U n i v e r s i t y o f P e t r o l e u m， S h a n d o n g Q i n g d a o 2 6 6 5 5 5 ， C h i n a ； 2 C h i n a P e t r o l e um P i p e l i n e B u r e a u R e a l E s t a t e C o m p any ， H e b e i L a n g f a n g 0 6 5 0 0 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： Th i s p a p e r s t u d i e s t h e mi n e r a l a d mi x t u re f o r l i g h t we i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e p h y s i c a l a n d me c h a n i c a l p r o p e r t i e s( ( h y a p p a r e n t d e n s i ty， c o m p r e s s i v e s t r e n g t h ， s p l i t t e n s i l e s t r e n g t h a n d s t a t i c m o d u l u s o f e l a s t i c i ty) ， a n d c o m p r e h e n s i v e l y a n a l y s es the i m p a c t o f v a r i o u s perf o r m a n c e f a c t o r s and th e r o l e o f t h e l a w t o s e e k th e m e asu r e s fo r i m p r o v i n g s t r e n g t h and p r e p a r a t i o n t e c h n o l o g y o f l i ght w e i ght a g g r e g a t e c o n c r e t e ， t h i s p r o v i d e s a n imp o r t a n t re f e r e n c e f o r p r e p a r i n g l i ght w e i ght a g g r e g a t e c o n c r e t e Ke y w o r d s ： min e r a l a d m i x t u r e ； l i ght w e i ght a g g r e g a t e c o n c r e t e ； s t r e n g t h 轻集 料 混凝 土具有 轻质 高强 、 高工作 性 、 良好体 积稳定性 、 优 良耐 久性、 高 抗震 性和 综合 造价 低等特 点， 特别适用于大跨度桥梁以及处于严酷环境下的海 洋结构物 ， 其应 用于桥梁工程具 有巨大 的技 术经 济优 势 和非常广阔的前景。 1 原材料与试验方法 1 1 主要原材料及其性质 水泥 ： 山铝水 泥有 限公 司 P 0 4 2 5 ； 粉 煤灰 ： I 级 灰 ， 细度 O 0 4 5 ra m筛余为 1 0 5 ； 矿渣 ： 莱芜 产的 S 1 0 5 级矿渣 ， 比表面积 6 0 0 m 2 I 唔， 需水 比 1 0 4 ， 密度 2 8 cm 3 ； 硅 灰 ： 淄博 产 硅灰 ， 比表 面 积 1 8 0 0 0 m 2 k g ， 密 度 2 2 g c d ； 砂 ： 河砂 ， 细度模数 2 8 ， 含泥量小 于 0 5 ， 属 区中砂； 轻集料： 5 2 0 m m连续级配的粉煤灰陶 粒； 外加剂： F D N高效减水剂。 1 2 试验方法 轻集料混凝 土抗压 强 度、 劈 裂抗 拉 强度 、 弹性 模 量均依据 G B 5 0 0 8 1 2 0 0 2 ( 普通混凝土力学性能试验 方法 进 行 试 验。抗 压 与 劈 裂 抗 拉 强 度 试 件 均 为 1 5 0 m m1 5 0 m m1 5 0 ra m立方 体 ； 轴压 强度 与静力 受压 弹性模量试件均 为 1 5 0 m m 1 5 0 m m3 0 0 ra m棱柱体 。 2 矿物掺合料对轻集料混凝土的性能影响研 究 2 1 粉煤灰掺量的影响 由表 1 可知 ， 粉 煤灰 等质量取代 水泥后 对其 干表 观密度影响 不明显 。当粉 煤灰的掺量 2 0 时 ， 随着 掺量的增 加 ， 轻集料混凝土 的 7 d 抗压强度和劈裂 抗拉 强度与空 白组 f 1D比略微降低 ， 但 2 8 d 后其 强度赶上甚 至超过空白组 f D ， 这是 因为粉煤 灰在混凝土硬 化早期 主要发挥 的是微集 料填充 效应 ， 到 了后期 粉煤灰 的 活 性效应 才被 激 发 出来造 成 的 1 。当粉 煤灰 掺量 达 到 3 0 时 ， 其 7 d 和 2 8 d 强度 均低于空 白组 F o的强度 ， 这 是因为粉煤灰的胶凝活性 远 比不上水 泥 ， 取代 量过 大 后造成混 凝土力 学性 能的下降 。随着粉 煤灰 的掺 入 ， 混凝土的弹性模 量变化不大。 2 2矿渣 的影响 本试 验 以碎石型页岩 陶粒、 磨细矿渣 等 为主要 原 料 ， 研究了不同掺量 的矿 渣对轻集料混凝 土力 学性 能 的影响规律。掺矿渣 的轻集料混凝土配合 比及物理 力学性能试验结果见表 2 所示 。 赵联桢等 ： 矿物掺合料对砂浆早期力学性能影响 1 5 表 1 掺粉煤灰的轻集料混凝土配合比及性能结果 注： 水胶比O 2 9 ， 体积砂率0 3 9 ， 外加剂 掺量以 控制坍落度在j j o n n为准。 表 2 掺矿渣的轻集料混凝土配合比及性能结果 C 编号 ， k g m B s 干表观密度 抗压强度， 劈拉强度， h 28d 2 8 d 弹性模量 ， ， l【 g m 一 7 d 2 8 d 7 d 2 8 d 拉压比 G Ih 姗 0 1 8 6 9 5 0 1 6 o 1 3 5 l4 3 4 1 1 3 8 3 0 1 S 1 4 0 0 1 0 1 8 6 5 5 1 3 6 3 8 3 7 0 4 6 3 1 1 3 8 3 1 3 3 5 o 2 0 1 8 6 0 5 1 8 6 3 1 3 7 3 4 5 4 1 1 3 9 2 8 5 3 0 0 3 0 1 8 5 3 4 8 1 6 2 2 3 4 7 4 3 9 1 1 4 2 2 9 3 注_ 水 胶比0 2 9 ， 体积砂率0 3 9 ， 外加剂掺量以 控制坍落度在l B O l O m m 。 由表 2 可知， 矿渣的加入对轻集料混凝土的干表 观密度 、 拉压 比基本没 有影响 ， 当矿 渣掺量 3 0 时， 与空 白组 S 0 混凝土相 比， 随矿 渣掺量 的增加 ， 轻集料 混凝土 7 d 抗压和劈裂抗 拉强度 略有增 加( 3 0 掺量除 J l- ) ， 2 8 d抗压 和劈 裂抗 拉 强度 均 大 于空 白组 S o 。总 之 ， 矿 渣掺量为 2 0 时较为适 合。这是 因为加入 的矿 渣细度达到了 6 0 0 m 2 k g ， 所以其活性很高， 在早期就表 现出了明显的活性效应 ； 从 2 8 d 的强度结果可 以知道 ， 加入矿渣后的强度 已经 超过 了空 白组 S 0的强度 。由 此可见 ， 高细度的矿渣具有显著的增强作用 。 2 3 复合掺合料 的影响 表 3 复掺掺合料 的轻集料混凝土配合 比及性能结果 编 号 干 飙触 茎 塑 捌 弹 性 髓 - 3 l cg I ll 一 F A B s S F ， l【 g m 一 7 d 2 8 d 7 d 嚣 d I G P a 本试验设计了以下多组配合比研究粉煤灰、 矿渣 以及硅灰等矿物掺合料对轻集料混凝土物理力学性 能的影响规律。复掺矿物掺合料的轻集料混凝土配 合 比及物理力学性能试验结果见表 3所示 。 由表 3 可知 ， 相 比基准 混凝 土 C o ， 复合 掺加 1 0 矿渣和 1 0 粉煤灰 的 c I 混凝 土的抗压 强度 和劈裂 抗 拉强度均有提高； 单掺 1 0 硅灰的混凝土 C 5 虽然大 大增加了强度， 但在拌制混凝土的过程中发现加入硅 灰后轻集料混凝土的流动性大大降低， 不利于混凝土 的泵送施工。当采用 5 一1 0 的硅灰与粉煤灰、 矿 渣复掺时， 可在总矿物掺合料掺量达 2 5 的前提下， 配制 2 8 d 抗压 强度高达 7 0 M P a 以上 ， 且流 动性 和 匀质 性 良好 的 高强 混 凝 土， 如 c 8其 2 8 d强 度 达 到 了 7 0 1 MP a 。 另外 ， 比较 C 7和 C 6 2 8 d 抗 压 强度 大小 可 知 ， 随硅 灰掺量的提高， 由 5 提高到 1 0 ， 混凝土的抗压强度 增加幅度不大。这是因为轻集料混凝土的最 高强度 受限于轻集料强度 ， 当混凝土的强度接近其极限时， 继续增加硅灰 的掺量 ， 作用 也不 明显。 以上 试验 结果 说明， 硅灰有显著的增强作用， 通过掺入 5 1 0 的 硅 灰 ， 可以配 制出 L C S O的高强轻集料混凝 土 。 比较辅助胶凝材料对轻集料混凝土拌和物流动 性 和稳定性 的综合 作用效 果可知 ， 掺 加硅 灰 和 细度 较 细 的矿渣能够显著 提高拌 和物的稳 定性 ， 但 硅灰 掺 入 后会严重降低拌和物的流动性， 而掺加粉煤灰则能增 加混凝土拌和物的流动性， 所 以复合掺加粉煤灰、 矿 渣 和硅灰 ， 利用 它们 对于混凝 土拌 和物稳 定 性 和流 动 性方面的互补作用 ， 可最终配制出高工作性与高强度 的轻集料混凝 土。本 试验 结 果 为配 制 流 动 性 和 稳 定 性优良的轻集料混凝土提供了较好的技术思路 。 3 结语 轻集料混凝土的物理力学性能与矿物掺合料有 密切的联系。采用 以下措 施 可 提高 轻 集 料 混 凝 土 的 强度： 连续级配的粉煤灰陶粒， 控制其最 大粒径不超 过 2 0 m m， 使用前经过预湿处理； 较低的水胶比， 加入高 效减水剂并复合掺入粉煤灰和矿渣或硅灰。 参考 文献 1 吴中伟 高性能混凝士及其矿物细掺料 J 建筑技术， 1 9 9 9 ， ( 3 ) ： 1 6 o一1 6 3 2 吴 中伟 ， 廉惠珍 高性能混凝 土 M 北京 ： 中 国铁 道 出版社 ， 1 9 9 9 3 谭克锋 轻集料及高性能轻集料混凝土的性能研究 J 同济 大学学报， 2 0 0 6 ， ( 4 ) ： 4 7 24 7 5 【 收稿 日期 】 2 0 0 9 一l 2 一l 5 作者简介】 陈金平( 1 9 8 o 一) ， 男。 安徽潜山人 ， 讲师， 硕士， 从 事土木工程的教学与研究工作。