粗骨料种类对高强混凝土高温爆裂性能的影响.pdf

2 0 1 1年 第 4 期 (总 第 2 5 8 期 Nu mb e r4i n 2 01 1 ( To t a l No 2 5 8) 混 凝 土 Co nc r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AL AND ADM r Nl CL E d o i ： 1 0 3 9 6 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 0 4 0 2 0 粗骨料种类对高强混凝土高温爆裂性能的影响 李友群 ，李丽娟 ，苏健波 ( 广东 业大学 土木与交通工程学院 ， 、 东 广州 5 1 0 0 0 6 ) 摘要 ： 从构成混凝 _【二 的基奉材料人 于， 研究改善高强混凝土高温爆裂性 能 ， 可降低混凝 土的材料成本 ， 简化生产工 艺。 试验证 明粗骨料 的品种成为影 响高强混凝 土高温件能最主要的 素之一 ， 如果粗骨料内含铁 死素或其他金 属矿物含 量高 ， 将加快爆裂 出现 。 以石灰石为骨 料可明显提高裂缝 f f J 现 的温度并推迟裂缝 出现的时间 ， 使得采用降温防爆措施 成为 呵能 关键词 ： 粗骨料 ；高强混凝土 ；高温爆裂 ；石灰石 中图分类号 ： TU 5 2 8 0 4 1 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 0 4 0 0 7 3 0 3 Ef f ec t of c o ar s e aggr ega t e v ar i t y on hea t bur s t pr ope r t i e s o f hi g h s t r e ng t h c onc r e t e L I Y o u q u n， L I L i -j u a n ， S UJ i a n - b o ( F a c u l ty o f C i v i l a n d T r a n s p o r t a t i o n E n g in e e r i n g ， Gu a n g d o n g Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， Gu a n g z h o u 5 1 0 0 0 6 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：Re S C a r c h o n i mp r o v e m e n t o f h e a t b u r s t pe r f o r ma n c e o f hi g h s t r e n g t h c o n c r e t e c a n r e d u c e t h e c o s t o f c o n c r e t e ma t e r i a l s a nd s i mp l i f y t h e p r o d u c t i o n p r o c e s s Va r i e t y o f c o a r s e a g g r e g a t e i s o n e of t h e mo s t i mp o r t a nt f a c t o r s f o r t h e h i g h t e mpe r a t u r e p r o p e gi e s o f h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e An d h i g h l e v e l o f i r o n o r o t h e r me t a l e l e me n t s wi l l s p e e d u p t h e a p p e a r a n c e o f b u r s t I t i s v e r i fi e d t ha t t h e t e mpe r a t u r e o f c r a c k o c c u r a n c e i s s i g n i fic a n t l Y i n c r e a s e d a n d t h e t i me o f c r a c k oc c u r a n c e i s p o s t p o n e d u s i n g l i me s t o n e a g g r e g a t e， wh i c h m a k e i t po s s i b l e t o t a k e c o o l i n g a n d e x p l o s i o n p r o o f m e a s u r e s Ke y w or ds ： c o a r s e a g g r e g a t e ； h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e ； h e a t b u r s t ； l i me s t o n e ( ) 引 言 高强混凝 土在高温作用下容易发生爆裂 ， 当受热温度越高 、 强度 等级 越高时 ， 发 爆 炸的几 率就越大 ， 而且爆 炸程度就越 剧烈 。 这一 弱点常常会影响高强混凝土耐 久性 、 抗 性 、 抗渗透 性等优势的充分发挥， 最终影响其作为建筑物结构构件的受力。 到目前为止， 综观围内外关于高强混凝土抗高温爆裂性能的研 究 J ， 主要是通过在混凝土掺加混合材料 ， 如聚丙烯纤维 、 橡胶 粉 、 刑纤维 ， 以及无 机非金属轻 质绝热颗 粒玻 化微珠 等来 改善高强混凝 土高温性 能 ， 研究表 明掺加 以上 混合材料后均有 不同程度的抗 裂效果 ， 但是每种材料 的掺加都 或多或少地仔在 一 缺陷 5 I 。 如果从构成混凝土 的胶结材料 、 粗骨料 、 细骨料 、 减 水剂等基本材料人手， 从选择基本材料方面开始来改善高强混 凝土高温爆裂性能， 不但 r 以降低混凝土的材料成本， 简化生产 工艺， 而且将会对高强混凝土高温 性能的研究产生指导性作用 。 笔者从研究玻化微珠对高强混凝土高温性能影 响 的试验 过 程巾 ， 发现石灰 石 、 角 岩两种不 同石料 品种对 混凝土 高温 力 学性能 以及不 同高温环境后 的爆裂情况有很大 的区别。 希望 能 通过本丈对今后 从事卡 H 关研究的人 员提供一些有价值 的参考 。 1 试验原材料 与方法 I i 碌械料 胶结材料： 广州石井牌 3 2 5 R矿渣水泥， 实测 3 、 2 8 d 抗折强 收稿 日期 ：2 O 1 0 - 1 1 0 I 基金项 目：国家 自然科学甚会资助项 目( 1 0 8 7 2 0 5 2) 度分别 为 3 8 2 、 7 1 MP a ， 3 、 2 8 d 抗 压强度分别 为 l 7 5 、 3 9 1 MP a ， 富余强度较多， 水泥的检验按照国家标准 GB 1 7 5 1 9 9 9 硅酸盐 水泥、 普通硅酸盐水泥 和GB 1 7 6 7 1 1 9 9 9 水泥胶砂强度检验方 法( t s o法 ) 的相关规定执行。 硅灰 ： 活性二氧化硅含量高达 9 5 以上 。 玻化微珠 ： 一种无机非金属物玻璃质绝热矿物材料 ， 呈不规 则球状体颗粒 ， 内部为空腔结构 ， 表面玻化封闭， 理化性能稳定 。 本 试验选_【 _ j 东莞京润节能科技有限公司生产 的玻化微珠 ， 粒度 0 5 1 5 mlT l ， 堆积密度 9 0 1 4 0 k g m ， 导热系数 0 0 3 2 0 0 4 5 w ( m K) ， 耐火度 1 2 8 0 M 3 6 0 。 细骨料： 河砂， 细度模数为 2 8 2 ， 中偏粗 ， 含泥量为 1 2 。 粗骨料 ： 一 种为浅灰 蓝的石灰岩 碎石 ， 粒径 为 l 0 2 0 mm， 单粒级 配 ； 另外 一种 是比常用花 岗岩颜色还要 深一些 的角岩 ， 呈 灰黑色 ， 粒径为 l O 2 0 mm， 该骨料 的针片状含量较高 。 两种 骨料都用水冲刷石粉 ， 泥粉含量低 。 外加剂： 广东江门强力建材公司的 QL 5萘系高效减水剂， 浓度为 3 0 。 1 2试 验 方 法 混凝土立方体试模为 1 0 0 mmx l O 0 m n 3 x i 0 0 rai n ， 试件测得 的强度值应乘以尺寸换算系数 0 9 5 。 试配确定 C 6 5 高强混凝土 基准配合 比 ， 水胶 比为 0 2 7 ， 砂 率 3 2 。 由于玻化微珠颗粒大小 与试验用 中砂接近， 而自身强度很低， 如果掺加的玻化微珠完 73 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 全体积替代砂， 抗压强度将会大幅降低， 因此试验时根据玻化 微珠所占细骨料体积百分比适当减少砂的体积用量 ， 玻化微珠 所占细骨料体积百分比分别为 0 、 2 0 、 4 0 、 6 0 时，砂体积百 分比相应减水 0 、 5 、 1 0 、 2 0 。 基准配合比见表 1 。 表 1 高强混凝土基 准配合 比 在混凝 土的诸 多强度指标 中， 抗 压强度是 混凝 土最基本的 重要力学性能指标 。 因为它不光是确定混凝土强度等级的唯一 依据 ， 还是确定其他力 学特性 的主要 因素 。 加载试验机设备 型 号为 Y E S 一 3 0 0 0 。 文献 7 】 指 出， 发 生火灾 时的在役构件可能使用 了几年甚至 几十年 了， 混凝土 内部 自由水少到 可以忽略 ， 但高温试验 的试 件较高的含水量首先影响温度场的分布， 容易引起混凝土的爆 裂， 还会影响构件的变形和热力学性能。 为了减轻含水率的影响， 本试验作高温性能试验的试件养护 2 5 d后， 放进 6 0恒温干燥 箱烘干 3 d ， 再称量混凝土试件的质量， 然后进行高温试验。 试 验升温设备 为天津华北试验 仪器公 司的 KS P 一 8 D 一 1 8箱 式电阻炉( 如图 1 所示) ， 由X C T 一 1 0 1 型控温仪器配用热电偶来 对温度进行测量指示， 调节与自动控制相结合， 额定功率为 8 k W， 额定 电压 2 2 0 V， 频率 5 0 6 0 H z ， 最高温度可达 1 8 0 0。 该炉体 柜内装有温度指示调节仪、 电流表、 电压表、 分接开关调压手轮 及通 电开关等 。 由于建筑 物发生火灾 的情况千差万别 ， 不 同的 升温速率 ， 对结构的影响就不 同。 文献表 明 ， 在最高温度一定的 情况下， 加热速率越大， 其残余强度就越大 ， 而且不同强度等 级的混凝土在不 同升温速率 的自由膨胀有明显 的差异 。 为 了试 验结果 的再现 性和通用性 提供一个统一 的可以进行 比较 的依 据 ， 国际标准化组织 ( I S O8 3 4 ) 制定 了建筑构件抗火试验标准的 火灾高温一 It IN曲线， 其计算式如下： T - T o = 3 4 5l g ( S t +1 ) ( 1 ) 式中 ： 升温时间 ， mi n ； 时刻的炉温 ， ； 炉内初始温度 ， 。 图 1 K S P 一 8 D 一 1 8箱 式 电阻 炉 本试验参照这一标准， 把试件放入电阻炉内进行加温， 按 大约 1 0C mi n速率升温 ， 恒温时间人工计时， 电阻炉在设定温 度后能 自动升温及恒温。 试验设计加热温度分别为 2 0 0 、 4 0 0 、 6 0 0 、 8 0 0， 当达到设定 温度后 ， 恒温 1 5 h ， 然后炉 冷却至常温 ， 再 进行相关试验 。 2 试验结果分析 2 1 试件高温前后外观与质量变化 由于进行高温试验前的所有试件都经过烘 干处理 ， 故 随着 7 4 炉内温度 的升高 ， 没有 出现很多文献 1 0 一 l 3 描述 的有大量 汽从高温炉中冒出的现象。 试件经高温作用后 ， 其外观色 发生 了一些 变化 。 试件外表颜 色 由原来 的深灰 色变为灰 E 色泽变浅 ， 由压碎后 的试件断 面可以看到 ， 试件 内部 的浆 色变成 了浅灰 色 ， 较 试件表面颜 色稍微深一些 ， 从试件 断 发现骨料的颜色也 比常温时浅了， 以石灰石骨料变得更白。 试验发现粗骨料的品种不同， 发出爆裂声的温度区域 裂纹大小也不一样 。 以石灰石为骨料的素高强混凝土在 6 0 0 温时 听见轻微爆裂声 ， 掺加 6 0 玻化微珠的混凝土则在 8 ( 恒 温时才 出现微 裂缝 ； 而以角岩 为粗 骨料 的素高强 混凝 3 5 0时就开始发出轻微的爆裂声， 掺加 6 0 玻化微珠 的试 4 0 0时也发 出了爆裂声。 可见粗骨料种类对高强混凝土高 能有很大的影响。 不管哪种骨料 ， 在 8 0 0恒温环境下都出 大或小的裂缝 ， 但很少 出现断角或爆裂成很多碎块的情况 ， 完整性较好。 部分高温后试件见图2 。 ( a ) ( b ) ( c ) 图 2高温后混凝士试件外观 高温 后试 件质量也 出现变化 ， 不 同粗 骨料品种 、 不 同 掺量 的玻化微珠高强混凝土历经 8 0 0高温后 ， 混凝土立 试件的质量损失程度各不相同， 见表 2 。 这种质量变化在物 学性能方面均有改变。 具体表征为胶凝浆料的自由水、 化学 水的蒸发和碳酸盐的分解等物质成分改变， 其中物质分解 同时也是胶凝 浆体 的变化 ， 包括胶凝 浆体毛细孑 L 的粗化 、 变形 、 水化凝胶晶体的转型以及镶嵌于无定形凝胶水化物 位置变化等【 H 】 。 表 2混凝土立方体试件在高温后的质量损 失 注 ： A编号 的粗骨料为石灰石 ， B编号为角岩。 由表 2可以看出， 以石灰石为粗骨料的混凝土试件 8 0 0高温后试件质量损 失比例较大 ， 大约在 1 0 6 一 l 2 以角岩为骨料的混凝土质量损失约为 5 ， 比以石灰石为骨 混凝 土损 失少很多 。 以石灰石为骨料的混凝土试件的质量损失比例较大， 与石灰石经过高温煅烧反应有关。 文献 1 5 1 显示， 因为石灰 主要成分为 C a C O ， 在电阻炉内高温烟气条件下 ， 石灰石 高温环境会生成生石灰并放出二氧化碳， 其主要化学反应： Ca CO3 -+ Ca O+ CO2 t 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m Ca O+S O2 +1 2 02 - + Ca S O4 ( 3) 化学反应( 2 ) 为石灰 煅烧分解为 C a O和 C O 的分解反 应 ， 化学 反应( 3 ) 为石 灰石煅烧生成 的 C a O 气 中 S O 的反 应 ， 即高 温脱硫反应 开始分解温度都 为 6 0 0。 C 左有 ， 在 7 8 0 左有分解速率最快， 至 8 5 0左右分解结束。 而角岩( h o r mf e l s ) 又称角页岩 原岩主要为黏土岩 、 粉砂岩 、 火成岩和各种火山碎鹏岩。 变质后全部重结品， 一般不具有变余 结构。 本试验用的角岩经地矿局检测 巾心切片检测 ， 其主要含有 云 、 辉石等成分 ， 岩 石外表 为深灰 黑色 ， 颜色随铁元素 含量增 高而加深 ， 质地致密坚硬 ， 高温性能稳定 。 试件 高温的质 量损 失 主要因为试件内部的自由水 、 化学结合水的蒸发和水泥浆体碳 酸盐的分解等物质成分改变引起。 2 2 高温前后试件力学性能 高强混凝土的力学性能随受热温度的升高而劣化 ， 试件在 不同温度区域的力学性能变化情况见表 3 。 表 3 高温前后高强混凝土抗压强度变化 由表 3可见， 随着玻化微珠掺量的增加 ， 常温下 2 8 d抗压 强度缓慢降低。 高强混凝土经过不同高温作用后， 抗压强度呈下 降趋势 ， 但不同温度作用后强度降幅差别 明 。 石灰石粗骨料混 凝土在 4 0 0以内， 强度波动幅度不 大， 在 6 0 0 8 0 0后衰减 明 显， 8 0 0 C时混凝土试件的残余强度约为常温时的 3 5 4 0 。 而 以角岩为 骨料 的高强混 凝土 的抗 压强度 则 2 0 0 - 4 0 0。 C区间 就开始迅速减弱 ， 8 0 0降幅最 大可达 3 0 。 文献 1 6 表明， 煅烧温度对石灰石煅烧后生成的 C a O孔隙 结构影响非常大 ， 6 0 0左右开 始分解 ， 在 7 5 0 8 5 0 ， C O， 开 始大量释放 ， 形 成多孑 L 结 构 ， 是石灰石表 面积 的形成 阶段 。 由于 石灰石煅烧过程中生成的小孑 L 隙非常多， 使得比表面积大 、 表 面 自由能大 ， 烧结程度严 重 ， 当煅烧温度 升高超过 8 5 0。 C时烧 结加重 ， 导致其 脱硫活性 和煅 烧特性较 差 ， 许多d , f L 隙闭塞或 消失而导致 比表面积减小 ， 烧 结加重 ， 石灰石 内部孑 L 隙分 布特 性恶化 。 另有文献指出 1 ， 以质量 热容较 大的石灰石为骨料的 比以花岗岩为骨料 的高强混凝 十构件具有更好 的耐高温性能 。 6 0 0 - 8 0 0， 石灰石骨料煅烧 ， 吸收热量 ， 而质量热容较低 ， 减缓了 试件内的温度升高， 使强度损失减慢 ， 弹性模量 E C变化也很小 。 笔者试验分析认 为， 正是 由丁石灰石的这一高温反应 ， 使得 石灰石 内部结 构变化 ， 增加 了渗透性 ， 抑制 了高强混凝 土内部 气压的增 加 ， 使得 以石灰石为骨料 的高强混凝 土表 现在 6 0 0 前表现明 的抗爆 裂性 能 ， 虽然温度到达 8 0 0恒 温后烧 结加 重， 引起混凝土的抗拉强度下 降并在低于其热应 力时出现裂纹 。 但有理 由认为在 火灾高温环境下 ， 石灰石可明显提高 裂缝 出现 的温度并推迟 裂缝 出现 的时间 ， 使 得降温 防爆成为可能 ， 也就 是说， 裂缝现前， 有更多的时问可以开展救火降温防爆等措施。 而以角岩为骨料的高强混凝土的抗压强度则在 2 0 0 4 0 0 区J 日 J 就开始迅速减弱， 到 8 0 0。 C时混凝土试件的残余强度率与 以石灰石为骨料的混凝土差别不大， 究其原因可归结到角岩的 铁元素等矿物含量高 ， 导热性能好较好 ， 质量热 容小 ， 无论 是由 蒸气引起的内部应力还是从温度梯度引起的热应力都会激烈 增 大 ， 当它们其 中一个 大于混凝 土抗 托强度时 ， 裂缝就会 产生 。 由于 8 0 0与 2 0 0 4 0 0的导热性能没有太大 的区别 ， 因此其 后来的强度下降速度减弱了。 以角岩为骨料的高强混凝土 8 0 0 后的残余强度约为常温时的 3 0 4 0 ， 略低于 以石灰石为骨料的 混凝土。 与石灰石比较 ， 以角岩为骨料的高强混凝 土发生火灾后 ， 其裂缝f I 现的温度和时间较快， 使得降温防爆措施难以开展。 3结论 ( 1 ) 从构成混凝土基本组分考虑 改善高强混凝 土高温爆裂 性能， 不但可以降低混凝土的材料成本， 简化生产工艺。 粗骨料 的品种成为影响高强混凝土高温性能最主要的因素之一 ， 对防 爆要求很高的T程， 应严格选择粗骨料的品种。 ( 2 ) 以石灰石 为骨料 的高强混凝土在火灾高温环境 下可明 显提高裂缝 出现 的温度并推迟 裂缝 出现 的时间 ， 使得救 火降温 防爆成为可能 ， 这 与石 灰石在高温环境所发生 的分解反应形 成 多孔结构有很大 的关系 。 ( 3 ) 料 骨料化学成 分 中含铁 元素或其 他金属矿 物含量 高 ， 将加快混凝土的传热速度， 使得混凝土爆裂温度区域明显降低， 容易发生爆 炸事故 。 因此 ， 应选择外表色泽较浅 ， 含铁元素或其 他金属矿物含量较低的粗 骨料 。 参考文献 ： 李丽娟， 谢伟峰， 陈智泽， 等 橡胶粉改性高强混凝土高温前后性能 研 究l J 1 混凝土 ， 2 0 0 7 ， 2 0 8 ( 2 ) ： 1 1 1 5 2 1吴 波 ， 洪洲 高 强混 凝土柱 的 耐火极 限 J I 同济大 学 学报 ， 2 0 0 6 ， 3 4 ( 1 1 ) ： 6 4 6 8 【 3 朱江 ， 文周礼 ， 等 聚丙烯 纤维混杂橡胶粉对高强混凝土 高温性 能的 影响 J f 新型建筑材料 ， 2 0 0 8 ( 4 ) ： 5 1 - 5 5 4 H E RN A N D E Z OI I VA R E S F ， b A RL U E N G A G F i r e p e r f o r m a n c e o f r e c y c l e d r u b b e r f i l l e d h i g h s t r e n g t h c o n c r e t e J C e me n t a n d c o n c r e t e R e s e a r c h 2 0 0 4( 3 4 ) ： 】 O 9 一 l 】 7 5 李友群 ， 而健波 高强混凝土的抗火灾高温性能研究概述l J I _ 新型建 筑材 料 ， 2 0 0 7 ( t 1 )： 5 9 6 2 6 李 友群 ， 李丽娟 ， 苏健波 玻 化微珠对 高强混 凝土 高温性 能影响 研 究 J 1 混凝土 ， 2 0 0 9 ( 4 ) ： 5 1 5 3 7 张焱 ， 徐志胜 钢筋混凝土结构抗火灾性能试验 中存在问题 的思考f J I 土木工程学报 ， 2 ( ) 1 0 ， 4 3 ( 4 ) ： 7 6 8 4 【 8 J吴宏 江 加 热条件对 混凝 土物理 力学性 能的 影响 D 】 郑州 ： 郑州 大 学， 2 0 0 6 9 倪健 刚 ， 时旭东 不同升温 速率下各种强度等 级混凝 土的自 由膨 胀 变形l J 工业建筑 ， 2 0 0 7， 3 7 ( 1 2 ) ： 1 0 0 1 0 3 1 O lJ 静 冈筋混凝土梁火灾试验研 究【 D】 长沙 ： 中南大学 ， 2 0 0 3 1 1 郑文忠 ， 候晓盟 ， 许名鑫 不 同升温速率下各种强度等级混凝土的 自 由膨胀变形l J 1 建筑结构学报， 2 0 0 6 ， 2 8 ( 5 ) ： 4 8 5 9 1 2 1 吴波 ， 徐 玉野 高温下 钢筋混凝土异 型柱的试验 研究的 自由膨胀变 形l J I 建筑结构学报， 2 0 0 7 ， 2 8 ( 5 ) ： 2 4 3 1 下转第 9 6页 75 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 按 G B T 1 7 6 7 1 - 1 9 9 9标准方法成型 、 养护 ， 测其 3 、 2 8 d抗 折、 抗压强度。试件尺寸为 4 0 mmx 4 0 mmx 1 6 0 mm。 2试验 结 果 2 1 S i O： 掺 量对试 件抗折 、 抗 压 强度 的影响 从表 1 可知 ， 采用 高剪切混 合乳化机高速研磨搅拌方法进 行分散时 ， 3 试件( S i O 掺量为 l ) 的抗压 、 抗折强度最 高。 4 试 件 ( S i O 掺量 为 1 5 ) 3 d抗折 、 抗压强度 比 2 试件 ( S i O ， 掺量 为 0 5 ) 略高， 但 2 8 d抗折 、 抗压强度都略低； 与 3 试件相比 3 、 2 8 d抗折、 抗压强度都有所降低。 表 1 高速研磨搅拌分散条件下不同 8iO 掺量试验结果 从表 2 可知 ， 采用高速研磨搅拌 +超声波方法进行分散时 ， 随着 S i O 掺量 提高 ， 抗折 强度 略有提高 ， 但抗 压强度提高不 明 显甚至略有 降低 。 表 2 高速研磨搅拌+ 超声波分散条件下不同 8 iO 掺量试验结果 编 号 分 散 方 法 o 掺 量 堑 堡 壁 垫 堡 鏖 3 d 2 8 d 3 d 2 8 d 5 高速研磨搅拌 +超声波0 5 4 5 5 7 1 8 2 2 6 6 41 9 3 6 高速研磨搅拌 +超声波 1 0 4 3 7 7 4 8 2 2 8 6 4 O 3 8 7 高速研磨搅拌 +超声波 1 5 4 7 3 7 7 5 2 2 4 0 4 1 3 3 2 2 不 同分散 方 法对试件 强度 影响 从表 3可知 ， 与 0 试件 ( S i O 掺量 为 0 ) 相 比， 1 试件 ( S i O 掺 量为 1 ， 手工 搅拌 ) 3 d抗折 、 抗压 强度 分别 提高 ： 8 4 和 4 7 ， 2 8 d抗折、 抗压强度分别提高 ： 3 和 6 7 ； 3 试件( S i O 2 掺量为 1 ， 高速研磨搅拌 ) 3 d 抗折、 抗压强度分别提高 ： 2 6 和 2 1 ， 2 8 d抗折 、 抗压 强度分 别提高 ： 1 1 3 和 1 7 ； 5 试件 表 3 不同分散方法试验 结果对 比 编号 分散方法 S i O 掺量 抗折强度 MP a抗， 科虽 度 MP a 3 d 28 d 3 d 28 d 上接 第 7 5页 1 3 李守雷 轴心受压足尺钢筋混凝土柱高温力学性能研究【 D l_ 长沙： 中 南大学， 2 0 0 5 【 l 4 1 游有鲲， 钱舂香， 缪昌文 掺聚丙烯纤维的高强混凝土高温性能研 究l J l _安全与环境工程 ， 2 0 0 4， 1 1 ( 1 ) ： 6 3 - 6 6 【 l 5 1 董建勋， 张悦， 冯兆兴， 等石灰石高温煅烧固硫性能的热分析试验 研究【 J ll l热力发电， 2 0 0 5 ( 2 ) ： 4 0 4 2 1 6 1 张淑新 ， 齐庆杰， 刘建忠， 等 石灰石的孔隙结构特性及对固氟反应 的影fi NJ 燃料化学学报， 2 0 0 2 ( 8 ) ： 3 1 1 - 3 1 5 1 7 】 张雷， 程世庆， 田园， 等 贝壳类脱硫剂的微观结构与脱硫性能研究【 J l1 96 ( S i O 掺量 为 0 5 ， 高速研 磨搅 拌 +超声波 ) 3 d抗折 、 抗压强 度分别提 高： 2 7 r i 1 9 3 ， 2 8 d 抗 压 、 抗折 强度分别 提高 ： 1 3 和 21 。 3结论 及 分 析 在水泥基材料 中掺加纳米 S i O 已有一定研究 ， 从报道数据 看 ， 用手 工搅 拌或传统 的混 凝土搅拌机搅拌 的方法 ， 其 7 、 2 8 d 抗压 、 抗折强度增长一般都在 1 0 以内 ， 效果并不明显。 主要原 因在于纳米粒子粒径小， 表面能高， 具有 自发团聚的趋势， 而团 聚的存在 又大 大影响纳米粉体材 料优势的发挥 。 因此纳米粉 体材料 在液柑介质 中的分散程度及稳 定性 是决定其增 强效果 的关键 冈素。 本试验 采用 高剪切混合乳化机高速研磨搅拌 ， 搅拌叶片转 速为 1 0 0 0 0转 mi n ， 纳米 S i O 在高速研磨搅拌过程中得到较好 的分散 。 经过高速研 磨搅拌 的拌 和水 置于超声场 中进行超声波 分散， 在超声波空化作用下， 纳米 S i O 表面能被削弱， 有效地防 止 了颗粒 的团聚并使之充 分分散 。 在拌和水 中掺入的减水剂 作 为一种表 而活性剂 ， 同时也起 了化学分散 剂的作用 ， 它能吸 附任经高速研磨 搅拌或高速 研磨搅拌 +超声波 分散后的纳米 S i O 颗粒表面 ， 改变颗粒性质 ， 从而改变颗粒与液相介质 、 颗粒 与颗粒之 间的相互作用 ， 使 颗粒间有较强 的排斥力 ， 这种抑制 料浆絮凝的作 更 为持 久。 因此 ， 本试验采用物理分散 ( 高速 研磨搅拌 ， 高速研磨搅拌 +超声波 ) 和化学分散( 减水剂 ) 结 合， 利用物理手段解 团聚 ， 加入化学分散剂减水剂实现料浆稳 定 化 ， 可 以达到较好的分散效果。 本项 目试验数据表明 ， 3 试件 ( S i O 掺量为 l ， 高速研磨搅拌 ) 3 d 抗折 、 抗压强度分别提 高 ： 2 6 和 2 I ， 2 8 d抗折、 抗压强度分别提高： 1 1 3 和 1 7 ， 而采 用高速研磨搅拌 +超声波分散的方法， S i O 掺量比 3 试件少 5 0 的 5 试件 ， 其抗 、 抗折强度仍略高 于 3 试件 ， 3 d抗折 、 抗 斥强度分别提高 ： 2 7 和 1 9 3 ， 2 8 d 抗压 、 抗折强度分别提高 ： l 3 和 21 参考文献 ： 1 J 高濂， 孙静， 刘阳桥 纳米粉体的分散及表面改性 M 】 北京 ： 化学工业 出版社 ， 2 0 0 3 作者简介 联 系地址 联 系电话 董健苗( 1 9 7 2 一 ) ， 女 ， 工学硕士 ， 副教授 ， 从事建筑材料 教学 及科研工作。 厂西柳州市东环路 2 6 8号 厂西工学院教务处 ( 5 4 5 0 0 6 ) 0 7 7 2 - 2 6 8 7 6 3 6 煤炭学报， 2 0 0 5 ， 3 0 ( 2 ) ： 2 2 4 2 2 8 f 1 8 HO F F G C， B I L OD E A U A， MA L HO T R A V ME l e v a t e d t e m p e r a t u r e e l - - ( t s o n HS C r e s i d u a l s t r e n g t h J 1 C o n c r e t e I n t e r n a t i o n a l ， 2 0 0 0 ， 2 2 ( 4 ) ： 4l - 4 7 作者简介 联 系地址 联 系电话 李友群( 1 9 6 8 一 ) ， 女 ， 高级试验师， 硕士， 主要从事高强混凝 土高温防爆 技术及新型建材研究。 厂州市大学城厂东工业大学土木与交通工程学院 ( 5 1 0 0 0 6 ) 0 2 0 3 9 3 2 2 9 0 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m