高抗渗性混凝土的配制研究.pdf

第 9 卷0 2 期 2 0 1 1 年 7月 南水 北调与水 利科技 S 0 u t t o _ N o r t h Wa t e r D i v e r s i o n a n d Wa t e r S c i e n c e T e c h n o l o g y Vo 1 9 No 0 2 J n 1 2 0 1 1 高抗 渗性混凝土的配制研究 袁 宾 。 ， 翟敬栓 ， 马 峰。 ” ， 曹洪亮。 ， 杨旭辉。 ( 1 河南省人民胜利渠管理局， 河南 新乡 4 5 3 0 0 3 ； 2 新乡市水利科技推广中心， 河南 新乡 4 5 3 0 0 0 ； 3 河南省水利工程安全技术重点试验室， 郑州 4 5 0 0 0 3 ； 4 华北水利水电学院， 郑州 4 5 0 0 0 8 ； 5 河南省水利科学研究院， 郑州 4 5 0 0 0 3 ) 摘要： 在普通混凝土配合比的基础上， 掺入胶凝材料质量 0 0 1 、 0 0 1 5 00 、 0 o 2 的引气剂和 0 8 、 i X的减水剂 及 2 0 的粉煤灰 ， 组合得到了多种配合比的混凝土。然后系统研究了上述混凝土的抗渗性能， 为配制具有高抗渗 性能的混 凝土提供了技术参 考。 关键词： 高抗渗性混凝土； 引气剂； 减水剂； 粉煤灰 中图分类号 ： T V4 3 1 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 6 7 2 1 6 8 3 ( 2 0 1 1 ) 0 0 2 0 1 6 8 0 2 Re s e a r c h o n P r e p a r a t i o n o f Hi g h A n t i - S e e p a g e C o n c r e t e YUAN Bi n w。 ZHAI J i n g s hu a n Z， MA Fe n g 。 一， CAO Ho n g - l i a n g 0 一， YANG Xu - h ui。 ( 1 T h e Ma n a g e me n t B u r e a u o f Pe o p l e s V i c t o r y C a n a l o f He n a n Pr o v i n c e ， Xi n x i a n g 4 5 3 0 0 3 ， C h i n a ； 2 Wa t e r S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y E x t e n s i o n C e n t e r o f Xi n x i a n g C i t y， Xi n x i a n g 4 5 3 0 0 3 ， C h i n a； 3 He n a n P r o v i n c i a l Ke y L a b o r a t o r y o f Wa t e r En g i n e e r i n g S a f e t y T e c h n o l o g y， Z h e n g z h o u 4 5 0 0 0 3 ， C h i n a ； 4 No r t h - C h i n a I n s t i t u t e o f Wa t e r C o n s e r v a n c y a n d Hy d r o e l e c t r i c Po we r ， Z h e n g z h o u 4 5 0 0 0 8 ， C h i n a ； 5 H e na n Pr o v i n c i a l Wat e r Co n s e r v a n c y Re s e a r c h I n s t i t u t e， Zhe n gz h o u 4 5 0 0 0 3， Chi n a) Ab s t r a c t ： Ad d i n g a i r - e n t r a i ni n g a g e nt b y o O l ， 0 0 1 5 a nd 0 0 2 o f t he we ig ht o f g e l l e d ma t e r i a l ， o r wa t e r r e d u c i n g a g e n t b y o 8 a n d 1 ， o r f l y a s h b y 2 0 i n t o c o n c r e t e wi t h o r d i n a r y p r o p o r t i o n ， c o n c r e t e wi t h mu l t i k i n d s o f mi x p r o p o r t i o n we r e p r e p a r e d An t i- p e r me a b i l i t y o f t he a bo v e - me nt i o n e d c o n c r e t e a r e r e s e a r c h e d i n a s ys t e ma t i c wa y， t he t e s t r e s ul t c o u l d b e u s e d a s t e c h n i c a l r e f e r e n c e f o r pr e p a r a t i o n o f c o n c r e t e wi t h hi g h a nt i - p e rm e a b i l i t y Ke y wo r d s ： c o n c r e t e wi t h h i g h a n t i p e r me a b i l it y； a i r - e n t r a i n i n g a g e n t ； wa t e r - r e d uc i n g a g e nt f l y a s h 抗渗性是影响混凝土耐久性 的重要因素 ， 如果抗渗性 差， 水及其他腐蚀性介质容易渗入混凝土 内部， 混凝土受到 溶蚀破坏、 冻融破坏、 碳化及钢筋锈蚀破坏等病害侵蚀的几 率将大幅提高， 因此在水利工程、 港 口工程甚至交通与工民 建工程 中 ， 混凝土的抗渗性都是衡量混凝 土质量 的一 个重要 技术指标n ， 那么高抗渗性混凝土具有广阔的应用前景。在 高抗渗性混凝土的配制研究 中， 本文主要研究了减水剂、 引 气剂和粉煤灰对混凝土渗透性能的影响， 从而得到掺加一种 或多种外加剂及掺合料的高抗渗性混凝土的配制方法。 1 试验设计 1 1 原材料 本试验所用水泥为郑州金龙水泥股份有限公司生产的 3 2 5级粉煤灰( 3 0 ) 硅酸盐水泥， 具体物理力学指标见 表 1 。 表 1 水泥的物理力学指标 等 级袈 安霜 Z 0 用水量 凝结时 间 抗压强度 MP a抗拉强度 MP a 初凝 终凝 3 d 2 8 d 3 d 2 8 d 试验用 砂的细度 模数 为 2 8 9 ， 表观密度为 2 7 0 3 k g ， 含泥量为 1 6 5 ； 试验用石子 为 5 2 O mi l l 连续 级配 ； 引气 剂为江苏博特新材料有限公司生产的 G YQ 高性能混凝土 引气剂， 其主要成分为离子型树脂表面活性剂； 减水剂为郑 州建科混凝土外加剂有限公司生产的 J KH一1型高效减水 剂( F D N) ， 减水率为 1 8 2 5 ； 粉煤灰为南阳鸭河 口热电 厂一级粉煤灰， 细度为过 0 0 4 5 mm筛， 筛余量为 6 8 ， 需 水量 比为 9 3 6 。 1 2混凝 土配合 比 为了对比试验效果， 故设计了一个基准混凝土和 8 个掺 加减水剂、 引气剂及粉煤灰的混凝土配合比方案 ， 具体见表 2 。 收稿 日期 ： 2 0 1 1 - 0 3 0 1 修回 日期 ： 2 0 1 1 0 3 1 4 基金项 目： 河南省重点科技攻关项 目( O 9 2 1 O 2 3 1 O 1 9 3 ) 作者简介 ： 袁宾 ( 1 9 6 2 一 ) ， 男， 湖南洞县人 ， 高级工程师 ， 主要从事混凝土结构新材料的开发与应用 。E - ma i l ： y u a n q u n l 3 7 1 n e t 1 6 8 工 娃 荻 莱 袁 宾等 高抗渗性混凝土的配制研究 表 2 混凝土配合比 嫱 县 水 泥 水 砂 石 粉煤灰减水剂 引气剂 k g k g k g k g k g k g k g C 3 6 0 2 0 5 7 1 6 1 1 1 9 0 0 0 I一0 3 6 0 1 6 4 6 9 4 1 1 8 2 0 3 6 0 I一 1 3 6 0 1 6 4 6 9 4 1 1 8 2 0 2 8 8 0 0 3 6 I一 2 3 6 0 1 6 4 6 9 4 1 1 8 2 0 2 8 8 0 0 5 4 I一 3 3 6 0 1 6 4 6 9 4 1 1 8 2 0 2 8 8 0 0 7 2 一 O 2 8 8 1 6 4 6 9 4 1 1 7 9 7 2 3 6 0 一 1 2 8 8 1 6 4 6 9 4 1 1 7 9 7 2 2 8 8 0 0 3 6 I I 一 2 2 8 8 1 6 4 6 9 4 1 1 7 9 7 2 2 8 8 0 0 5 4 一3 2 8 8 1 6 4 6 9 4 1 1 7 9 7 2 2 8 8 0 0 7 2 表 2中方案 c为强度等级为 C 2 5的基准混凝土， 水 灰比为 0 5 7 ， 砂率为 0 3 9 ； 方案 I一0为水泥用量不变掺 加减水剂的混凝土， 水灰 比为 0 4 5 ， 砂率为 0 3 7 ， 减水剂用 量为胶凝材料质量的 1 ， 减水率为 2 0 ； 方案 I一1 I 一 3为掺加减水剂和引气剂的混凝土， 引气剂用量分别为胶 凝 材料质量 的 0 O 1 、 0 0 1 5 、 0 0 2 ， 由于 引气剂 具有 减 水 作用 2 ， 故 此时减水剂用量调整 为胶凝材 料质量的 0 8 o ； 方案 一0为掺加粉煤灰和减水剂 的混凝 土 ， 粉煤灰掺 量 为胶凝 材料质 量 的 2 0 ， 减水 剂 用 量为 胶凝 材 料质 量 的 1 ； 方案 一1 一3为掺加粉煤灰、 减水剂和引气剂的 混凝土， 粉煤灰掺量为胶凝材料质量的 2 O ， 引气剂用量分 别为胶凝材料质量的 0 O 1 、 0 0 1 5 、 0 0 2 ， 减水剂用量 为胶凝材 料质量的 0 8 。 2 试 验结果分析 抗渗试验参考水工混凝土规范， 采用渗透深度来衡量混 凝土的抗渗性能。试验结果包括减水剂对混凝土渗透性的 影响、 引气剂对混凝土渗透性的影响和粉煤灰对混凝土渗透 性的影响 。 2 1 减水剂对混凝土渗透性的影响 在 图 1中 ， 相对于方案 C， 方案 I一0和 一0的渗 透深 度分别降低了 5 4 9 和 5 1 5 。因为减水剂的使用可以减 小混凝土 的用 水量 ， 减小 了水 灰 比， 混凝 土 中的水 化和蒸 发 水分所遗留的孔隙和总孔隙相应减少， 硬化后能够使水泥石 更密实， 更好地阻碍了有害气体的渗入； 由于减水剂的减水 作用， 提高了混凝土内部的均匀性， 而且引入的大量微气泡 阻塞 了连通毛细管 的通 道 ， 变开 放孔 为封 闭孔 ， 更好 地 阻碍 了有 害液体 的渗 入 。故 掺加减 水剂 可 以提高混 凝土 的抗 渗 性 能 。 图 1 减 水剂 对混凝土抗渗性影响 2 2 引气剂对混凝土渗透性的影响 由图 2 可知， 引气剂掺量对混凝土抗渗性能有显著影 响。当引气剂掺量为胶凝材料质量的 0 0 1 时， 相对于不掺 引气剂的情况， 工一系列和 一系列混凝土的渗透深度分别 降低了 1 5 6 和 1 7 7 。因为引气作用可以改善混凝土的 和易性， 降低水灰比， 减少了毛细孔的体积， 引人大量的微小 封闭气泡能截断毛 细孔结 构 、 增加孔 隙 的曲折度 、 阻 断混凝 土中的毛细孔通道， 抑制渗水作用 3 。故引气剂可以降低混 凝土的渗透深度， 增加混凝土的抗渗性能。 但当引气剂的掺量增加到胶凝材料质量的 0 0 1 5 和 0 0 2 时， 相对于不掺引气剂的情况 ， I一系列混凝土的渗 透深度分别增加了 3 4 和 6 8 7 ， 一系列混凝土的渗透 深度分别增加 了 4 3 O 和 7 2 2 00 ， 这种特点与所使用的引 气剂 的品种有关 。 U 0 0 L 0O1 ) U02 引气 剂含量 ( ) 图 2 引气剂含量对混凝土渗透深度的影响 2 3 粉煤灰对混凝土渗透性的影响 优质粉煤灰的使用一般可以增加混凝土的抗渗性能 4 ， 其微细颗粒均匀分布在水泥浆内， 可充填孔隙， 改善混凝土 孑 L 结构， 具有紧密堆积效应。图 3说明掺加粉煤灰之后， 一 系列混凝土的抗渗性能均较 I一系列有所降低， 这和水泥 用量减少从 而减少水 化产物 有关 。而粉煤 灰 的二 次水化 作 用需要较长龄期， 而该抗渗试验龄期只有 6 0 d ， 故粉煤灰改 善混凝土抗渗性能 的特性没有发挥 出来 。 3 0 2 5 | 2 0 1 5 1 0 5 0 0 0Ol 0O1 5 00 2 引气 剂含量 ( ) 图 3 粉煤灰对混凝土渗透深度 的影 响 3 结语 掺加胶凝材料质量的 1 的高效减水剂后， 混凝土的 抗渗性能较不掺加减水剂的情况提高 5 0 左右。 在引气 剂用量为胶凝材料质量的0 0 1 时， 混凝土的抗渗性能较不 掺加减水 剂 的情况 提高 2 0 左右， 但 当 引气剂用 量 为 0 0 1 5 和 0 0 2 时， 混凝土的抗渗性能降低。 优质粉煤 灰的紧密堆积效应具有增大混凝土密实性的作用， 但因粉煤 灰的二次水化作用需要较长时间， 因此龄期只有 6 0 d ， 掺入 粉煤灰混凝土的抗渗性能也不理想。 I一1混凝土配合 比方案具有高抗渗性能， 即配合 比为水泥 ： 水 ： 砂 ：石一 3 6 0：1 6 4： 6 9 4：1 1 8 2 ， 减水剂和引气剂的掺量分别为胶凝 材料质量的0 8 0 和 0 O 1 。 l王 _娃 l吱 l采 1 6 9 1 g s | | | t | | * | a 加 m 0 越隧煅 蜂 m 0 斡