预湿陶粒对混凝土力学性能和自收缩的影响.pdf

高长海 ： 预湿陶粒对混凝土力学性 能和 自收缩 的影响 5 预湿 陶粒 对混凝 土力学性 能和 自收缩 的影 响 高长海 ( 齐齐哈尔市工 民建筑工程有限责任公司 。 黑龙江齐齐哈尔1 6 1 0 0 0) 【 摘要】 把预湿陶粒引入到高性能混凝土中， 通过改变预湿陶粒的取代量、 预湿陶粒的含水量来探讨这两 个因素对高性能混凝土力学性能和自收缩的影响， 从而提出一个降低混凝土早期 自收缩和增强早期抗裂性能的 方 法。 【 关键词】 白收缩； 预湿陶粒 ； 相对湿度； 抗压强度 【 中图分类号J T U 5 2 8 ． 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号J 1 0 0 1 — 6 8 6 4 ( 2 0 1 2 ) 0 5 — 0 0 0 5— 0 2 高性能混凝土具有低水胶 比的特点 ， 有时表现出严重 的早期 自收缩。后者是导致高性能混凝土开裂的一个重要 原因。混凝土具有高性能是～个发展趋势 ， 低水胶 比技术 和掺加矿物外加剂明显的增强了混凝土的工作性、 强度和 耐久性。P L u r a的研究表明混凝土的内部相对湿度的降低 源于混凝土早期的白干燥⋯ ， 同时低水胶 比也导致 了内部 相对湿度的快速降低。A B e n t u r 在混凝土中加入 了预湿轻 集料， 利用这些集料的“ 蓄水池” 作用来降低混凝土的 自收 缩， 并且已经取得了一些进展 J 。 1 试验原材料 水泥： 冀东水泥厂的盾石牌 P O 4 2 ． 5强度等级水泥； 粉煤灰： 阿城热电厂的 Ⅱ级粉煤灰 ， 比表面积为 3 8 0 m ／ k g ； 硅灰： 武汉钢铁公司的比表面积为 2 0 0 0 0 m ／ k g的硅灰； 粗骨 料： 为沈阳康家山碎石， 最大粒径 2 5 ram， 连续级配； 轻骨料 采用粒径为 5～1 6 m m， 抗压强度为 7 ． 8 MP a粘土质陶粒； 细 集料： 粒径不大于 5 m m的中砂， 细度模数为 2 ． 8 ， 含泥量小 于 l ％。减水剂： 萘系高效减水剂。水： 饮用水。 2 试验方法 2 ． 1 测试混凝土内部相对湿度的方法 试块的尺寸为 1 5 0 mm x 1 5 0 mm x 1 5 0 m m， 采用一个直径 为 3 0 m m的塑料管插入混凝土的预留测试孔中。 调整插入的 深度为 7 5 mm， 调整好之后管口用凡士林密封以免混凝土内 部和外部的水分交换。为了模拟 自收缩条件， 试件在重复 调整之后要立 即用液体石蜡密封， 养护温度为 2 0 3 ~ C， 混 凝土内部相对湿度测试设备具有 0 ． 1 ％相对湿度的精确度， 用它可以测试混凝土的内部相对湿度。当测试时， 设备的 探针插入到那个管中， 然后密封好探针和管中间的空隙， 当 管中的湿度达到一个平衡时， 开始采集数据。 2 ． 2 测试混凝土的自收缩的方法 每组浇注三个 1 0 0 ra m x 1 0 0 m m3 0 0 mm的试件 ， 在模 具里铺上一个薄膜 ， 同时浇注前在每个试样的底面固定上 两个移动的铜探针。1 d之后 ， 拆掉模具 ， 然后用液体石蜡密 封试件并且用塑料薄膜包裹上。养护温度为 2 03 ℃ 。用 一 个设备可以精确到0 ． 0 1 m m的仪器来测试 自收缩， 自收缩 的测试周期与内部相对湿度的测试周期同步进行。 3实验 结果与讨 论 3 ． 1 陶粒取代率对混凝土力学性能的影响 表 1 列出了一些供参考的混凝土的配合 比， 水胶 比是 0 ． 3 4 ， 水泥和粉煤灰 的量分别是 4 2 3 ． 5 k g ／ m 和 1 0 5 ． 9 k g ／ m ， 陶粒取代率分别是 1 0 ％ ， 2 0 ％， 3 0 ％和 4 | D ％。如表 1所 示 ， 掺加陶粒的混凝土2 8 d抗压强度和弹性模数均下降， 尤 其是取代率达到 2 0 ％， 下降趋势非常明显。随着陶粒取代 3结语 ( 1 ) 天然骨料与再生骨料的冻胀系数不同， 故 3 0 ％粗 骨料取代率的再生混凝土抗冻性能最差， 冻融过程中表面 剥落现象严重， 其质量损失也为正值， 且随冻融次数增加， 损失值增大。1 0 0 ％取代率的再生混凝土抗冻性能最好。 ( 2 ) 1 0 0 ％取代率的再生粗骨料混凝土相对动弹模略 高于天然粗骨料混凝土， 其它取旗率 的再生粗骨料混凝土 相对动弹模均低于天然粗骨料混凝土 ， 其中 3 0 ％取代率的 最低， 且其相对动弹模随着再生粗骨料取代率的增加而呈 现下降趋势。 ( 3 ) 此次试验研究 了未添加掺和料的寒冷地区再生 混凝土的抗冻性 ， 试验证明， 在寒冷地区经过数次冻融的混 凝土建筑 ， 仍然可以变废为宝 ， 制成再生混凝土进行循环利 用， 走可持续发展的道路。 参考文献 [ 1 ] 陈德玉， 刘来宝， 严云， 等． 不同因素对再生骨料混凝土抗冻性 的影响[ J ] ． 武汉理工大学学报， 2 0 1 1 ， 3 3 ( 5 ) ： 5 4- 5 8 ． [ 2 ] 冯嘉， 李秋义， 宋菁， 张健． 再生粗骨料混凝土抗冻性试验研究 [ J ]． 青岛理工大学学报， 2 0 1 1 ， 3 2 ( 4 ) ： 4 4 — 4 8 ． [ 3 ] 王军强， 陈年和， 蒲琪． 再生混凝土强度和耐久性能试验[ J ] ． 混凝土 ， 2 0 0 7， ( 5 ) ： 5 3— 5 6 ． [ 4 ] 毛添钿， 熊国繁， 肖慧莎． 再生混凝土的耐久性能研究 [ J ] ． 山 西建筑 ， 2 0 0 9， 3 5 ( 9 ) ： 1 6 4—1 6 5 ． [ 5 ] 王立久， 汪振双， 崔正龙， 等． 再生混凝土抗冻耐久性试验研究 [ J ] ． 低温建筑技术， 2 0 0 9 ， 3 1 ( 7 ) ： 1 — 2 ． [ 收稿日期] 2 0 1 1 — 1 2— 2 7 [ 作者简介】 郑秀梅( 1 9 7 6 一) ， 女， 黑龙江兰西人， 剐教授， 硕 士， 主要从事高性能混凝土耐久性研究。 6 低温建筑技术 2 0 1 2 年第 5 期( 总第 1 6 7 期) 率的升高， 混凝土的抗压强度和弹性模量越来越低。 表 1 陶粒对混凝土力学性能的影响 3 ． 2 陶粒取代率对混凝土内部相对湿度的影响 图I陶粒取代率对混凝土内部相对湿度影响 图 1 显示了 5 组混凝土的内部相对湿度随着养护龄期 的增长而下降的规律。在相同养护龄期的条件下 ， 掺加陶 粒的混凝土的内部相对湿度均高于作为参考的空 白混凝 土。这说明在水泥水化过程中陶粒中的水分被释放出来， 起到了自我修复的作用， 从而推迟了内部相对湿度的降低 过程。同样从 l和表图 1中， 可以看出， 被引进的水量越多， 这种推迟作用就越明显。例如空白混凝土中内部相对湿度 从 1 0 0 ％降到9 0 ％发生在 1 4 d时 ， 而1 0 ％取代混凝土因为通 过预湿陶粒吸收了3 ． 0 5 k g ／ m’ 的水， 所以它的内部相对湿度 从 1 0 0 ％降到 9 o ％大约需要2 0 d 。通过比较， 2 0 ％和 3 0 ％取 代混凝土引进了更多的水量， 内部相对湿度降到相同的值 时， 需要的时间就更长， 大约 3 0 d 。 含水量／ k g m 图2 不同龄期时吸收与相对湿度的关系 通过图 2可看出， 混凝土内部相对湿度在 7 d以内下降 的速率远远高于 7 d 后的， 这是由于7 d以内水泥发生大量的 水化反应。在相同龄期时， 混凝土内部相对湿度与陶粒含 水量成线性关系， 1 d ， 3 d ， 7 d ， 1 4 d和 2 8 d的内部相对湿度随 着含水量的增加而增大。显然， 含水量对不同龄期的内部 相对湿度的影响是不同的。随着水泥水化的进行 ， 陶粒含 水量对混凝土内部相对湿度的影响作用越来越明显。在 1 4 ～ 2 8 d龄期间混凝土内部的相对湿度可以通过调整陶粒含 水量而保持在一个定值上。通过以上的分析可以看出陶粒 含水量对混凝土内部相对湿度的影响在早期 比后期敏感。 3 ． 3 陶粒取代率对混凝土自收缩的影响 3 0 o 宝 2 0 0 瓣 篓1 0 0 皿 0 - - 5 0 龄期， d 图3陶粒取代率与混凝土 自收缩 的关系 从图3中可看出， 随着养护龄期的增加混凝土 自收缩 逐渐增大。作为参考系的空白混凝土在 2 8 d 龄期时自收缩 率达到3 0 0 1 0 ～， 和它相比1 0 ％和2 0 ％取代混凝土自收缩 率相对下降， 因为它们掺入了预湿陶粒。陶粒含水量越大 ， 混凝土的自收缩率越小。例如， 3 0 ％和 4 0 ％取代混凝土早 期产生一些微膨胀， 这些膨胀来 自轻集料 中水的释放和陶 粒的吸水膨胀。在低水胶比和密封条件下， 混凝土内部相 对湿度随着龄期的增长而急剧下降。浆体中的水消耗殆尽 时， 在预湿轻集料中的水被释放出来， 从而降低或推迟了混 凝土中的白干燥。被引进的水量越多， 水被释放的时间越 长， 减小自干燥的作用越明显 ， 因此自收缩就越小。 4结语 混凝土的内部相对湿度随着养护龄期的增长而下降， 1 ～ 7 d内的下降速率尤为明显。预湿陶粒中水分推迟了内部相 对湿度的下降过程， 同时增大了不同龄期时的内部相对湿度。 在同一养护龄期时， 随着含水量的增加， 内部相对湿度增加。 随着预湿陶粒含水量的增加， 在相同龄期的条件下， 自收缩率 下降， 含水量越大， 混凝土的自收缩率越小。在陶粒含水量、 内部相对湿度、 自收缩之间建立了定量关系， 通过控制陶粒含 水量可以调节内部相对湿度和减小 自收缩。 参考文献 [ 1 ] P L u r a ． A u t o g e n o u 8 d e f o r m a t io n a n d i n t e rna l c u r i n g o f c o n c r e t e [ J ] ． D e l f t ： D e l f t U n i v e r s i t y P r e s s ， 2 0 0 3 ． [ 2 ] 董淑慧， 等．低水灰比混凝土内部相对湿度变化规律研究[ J ] ． 武汉理工大学学报， 2 0 0 9 ， 3 1 ( 7 ) ： 8 4～ 盯． [ 3 ] 江亚千， 许中梓 。 吴剑林 ． 高性能混凝土中泡沫轻集料的内部 修复作用[ J ] ． 混凝土与水泥报刊， 2 0 0 3 ， ( 5 ) ： 1 3 一l 5 ． [ 收稿日 期】 2 0 1 1 - 0 3 一 o 7 【 作者简介] 高长海( 1 9 6 4一 ) ， 男， 山东利津人， 工程师 ， 从事 施工管理与施工技术研究工作。 承、 避嘣靛 ％／ 毯 靛罂