矿渣微粉掺量对混凝土力学性能的影响.pdf

第 3 3卷第 2期 2 0 1 2年 4月 华北水利水电学院学报 J o u r n a l o f No ah Ch i n a I ns t i t u t e o f W a t e r Co ns e r va n c y a nd Hy dr o e l e c t r i c Po we r Vo I _ 33 No 2 Ap r 2 01 2 文章编号 ： 1 0 0 2 5 6 3 4 ( 2 0 1 2 ) 0 2 0 0 6 2 0 3 矿渣微粉掺量对混凝土力学性能的影响 解伟 ，王 朋 ，李树 山 ( 华北水利水 电学院 河南省高校水 工混凝土材料 与结构工程技术研 究中心， 河南 郑州 4 5 0 0 1 1 ) 摘 要 ： 通过对不同水胶 比的矿渣微粉混凝土力学性能进行试验研究 ， 分析 了矿渣微 粉掺量对混凝 土的抗压 强度、 劈裂抗拉强度 、 抗 折强度以及静力抗 压弹性模量 的影响 试验结果 表明 ， 矿渣微 粉掺量对混凝 土力学性 能影响显著 ， 随着矿 渣微粉掺 量增加 ， 混凝 土 7 d强度指 标有降低 趋势 ， 但 9 0 d强度 增长较快 ， 适 宜掺量可 达 3 0 关键词 ： 矿渣微粉 ； 水胶 比； 力学性能 ； 掺量 矿渣粉用作混凝土掺合料 ， 比粉煤灰具有更高 的活性 ， 而且品质和均匀性更易得到保证 矿渣粉掺 人混凝土 中不仅可 以节约水 泥， 降低胶凝材料的水 化热 ， 而 且可 以改善 混凝 土 的某些性 能 ， 如显 著提高 混凝土的强度 、 降低混凝土的绝热温升等 而这些性 能的改善均与矿渣粉 的掺量有关 笔者对不同矿 渣微粉掺量的混凝 土进行 了力学性能试验研究， 分 析了混凝土中矿渣微粉的适宜掺量 ， 可为矿渣微粉 混凝土的设计及工程应用提供试验参考 1 试验概况 1 1原材 料 试验采用 4 2 5级普通硅酸盐水泥 ， 其物理力学 性能见表 1 采用粒径为 5 0 3 1 5 mm连续级配碎 石 砂 子为 中砂 ， 细度 模数 为 3 0 ， 含 泥 量 为 3 9 选用 $ 9 5级矿渣微粉， 其物理性能见表 2 外加剂为 河南省建材院生产 的 J K H一1型高效减水剂 ， 减水 率为 1 8 2 5 ， 适宜 掺量 为 0 5 1 0 表 1 水泥物理力学性能 表 2矿渣微 粉物理性 能 1 2试验 方案 该试 验 中 ， 昆 凝 土 的各 力学 性 能指 标 均按 照文 献 23 中的方法进行测定 混凝土立方体抗压强 度试验采用边长 为 1 0 0 m m 的立方体试块 ， 每组 3 个 ； 劈裂抗 拉 强 度试 验 采 用 边 长 为 1 5 0 m m 的立 方 体标准试块， 每组 3个； 抗折强度试验采用 1 0 0 mm 1 0 0 m m 4 0 0 m il l 的棱柱体试块 ， 每组 3个 ； 静力 抗压 弹性模量 试验 采用 1 5 0 m m 1 5 0 m m 3 0 0 m m 的棱柱体试块 ， 每组 6个( 其 中3个用于先行测量轴 心抗压强度) 以上试块均在养 护室按标 准试验条 件进行养护 水胶比分别为 0 5 0 ， 0 4 0 ， 0 3 2 ； 每个水胶比的矿 渣微粉掺 量 均分 别 为 0 ， 1 5 ， 3 0 ， 4 5 ； 共 1 2组 试验 采用矿渣微粉等量替代水泥的方法， 研究不 同 收稿 日期 ： 2 o 1 2一 O 1 0 7 基 金项 目： 河南省科技创新杰出人才计划 ( 0 9 4 2 0 0 5 1 0 0 1 1 ) ； 郑州市科技领军人才培育计划 ( 1 1 2 P L J R C 3 5 4 ) 作者简 介 ： 解伟 ( 1 9 5 9 一 ) ， 男 ， 河南开封人 ， 教授 ， 博士 ， 主要从事混凝土材料 与结构性能方面 的研究 第 3 3卷第 2期 解伟 ， 等 ： 矿渣微粉掺量对混凝 土力学性 能的影 响 6 3 龄期矿渣微粉掺量对混凝土力学性能的影响， 尤其是 对立方体抗压强度的影响 混凝土配合比见表 3 表 3混凝土试验配合 比 2 试验结果 分析 2 1立 方体 抗压 强度 混凝土抗压强度随矿渣微粉掺量的变化情况如 图 1 所示 7 d龄期 时 ， 掺 有矿 渣 微 粉 的混 凝 土 的抗 压 强度 均 比不 掺矿 渣 微 粉 的基 准 混 凝 土低 ， 且 掺量 越大 ， 抗压强度越低 ； 2 8 d龄期时， 掺量为 1 5 的矿 渣微粉混凝土强度发展较快， 且超过了基准混凝土 ； 6 0 d龄期与 9 0 d龄期时， 掺量为 3 0 的矿渣微粉混 凝土强度超过了其他掺量的混凝土强度， 掺量为 4 5 5 5 5 0 室 4 5 j 40 嘣3 5 3 O 2 5 2 O 蠡 营 的矿渣微粉混凝土的抗压强度也已接近或超过 了基 准混凝土 矿渣微粉取代少量水泥时， 早期强度略有 提高， 主要是矿渣微粉 的微填充效应和形 貌效应在 起作用 当取代量增大时， 矿渣微粉的微填充效应和 形 貌效应 不 足 以补 偿 因水泥 大量减 少而对 混凝 土早 期强 度 的影 响 混 凝 土后 期 强 度 的提 高 是 由于矿 渣 微粉与 C a ( O H) ： 发生二次水化反应 ， 减少C a ( O H) ： 晶体在集料 一 水泥石界面的富集 ， 降低 c a ( O H) 晶 体尺寸 ， 提高界面的致密性 ， 从而有效地改善了集料 一 水泥石界面结构所致 ( b )B 系 列 图 1 矿渣微粉掺对混凝土抗压强度的影响 2 2 劈裂 抗拉 强度 混凝土的劈裂抗拉强度随矿渣微粉掺量的变化 情况 如 图 2所示 水胶 比越 小 ， 混凝 土 的劈裂 抗拉 强 度越 大 3个 系列 中混 凝 土 的劈 裂 抗拉 强 度 随着 矿 渣微粉 掺量 的增 加 ， 先 增 大后 减 小 4系列 中 ， 矿 渣 矗 憩 翠 暖 75 7 0 6 5 6 0 强 5 5 5 0 4 5 4 0 矿渣微粉掺 量 ( c )C系列 微粉掺量为 3 0 时最大 B系列与 C系列 ， 矿渣微 粉掺量对混凝土劈裂抗拉强度的影 响规律相似， 掺 量 为 1 5 时最 大 9 0 d龄 期 时 ， 掺有 矿 渣 微 粉 的 混 凝土劈裂抗拉强度均超过了基准混凝土 0 1 5 3 0 45 矿渣微粉掺量 ( b )B系列 5 螽 曩 s 3 图 2矿渣微粉掺量对混凝 土劈裂抗拉 强度的影响 0 1 5 3 0 4 5 矿 渣微粉掺量 0 0 ( c )C系列 华北水利水电学院学报 2 0 1 2年 4月 2 3抗折强 度 2 8 d龄期 抗折强度随矿渣微粉掺量 的变 化情 况如图 3所示 水胶 比越小 ， 抗折强度越大 A系列 中， 矿渣微粉掺量为 1 5 时抗折强度 最大； B系列 中， 掺量为 3 0 时最大 ； C系列中， 掺量为 4 5 时最 8 0 7 0 螽 o 嘿5 0 暴 o 3 0 大 矿渣微粉混凝土抗折强度均大于基准混凝土 2 4静力抗 压弹性 模量 2 8 d龄期混凝 土静力抗压 弹性模 量随矿渣微 粉掺量的变化情况如图4所示 由图可知 ， 矿渣微粉 掺量应控制在 1 5 左右 虽 5 0 豳 4 5 4 o 35 3 0 25 盎 图 3 矿 渣微粉掺量对 混凝 土抗折强度 的影响 图 4 矿渣微粉掺量对混凝土静力抗压 弹性模量 的影 响 3 结语 1 ) 混凝土的早期抗压强度随矿渣微粉掺量 的 增加而下降 ， 后期抗压强度增长较快 部分矿渣微粉 混凝土的后期强度增长 明显 ， 矿渣微粉的最佳替代 率可 达 3 0 2 ) 水胶 比越小 ， 混凝 土抗 压强度、 劈裂抗 拉强 度、 抗 折强 度 以及 静力 抗 压弹 性模 量越 大 ， 且 影 响显 著 3 ) 矿渣微粉混凝土后期强度增长 时间较长 ， 而 这里研究的只是短期强度增长规律 ， 缺乏长期 的数 据 ， 所以仍需要对矿渣微粉混凝 土的长期强度进行 研 究 参考 文 献 1 杨华全 ， 李文伟 水工混凝 土研究与应 用 M 北京 ： 中 国水利水 电出版社 ， 2 0 0 5 2 中国水利 水 电科 学研 究 院 S L 3 5 2 -2 0 0 6水 工混凝 土 试验规程 s 北京 ： 中国水 利水 电出版社 ， 2 0 0 6 3 南京水利科 学研究 院 ， 中国水利水电科学研究 院 D L T 5 1 5 0 -2 0 0 1水工混凝土试 验规程 s 北 京 ： 中国 电力 出版社 ， 2 0 0 2 4 张彩霞 ， 秦学政 ， 吴蓉 ， 等 矿渣微 粉在高性 能混凝 土中 的应用 J 混凝 土 ， 2 0 0 4 ( 1 1 ) ： 7 8 7 9 5 马安 矿渣微粉混凝土试验研究 J 混凝土与水泥制 品， 2 0 0 3 ( 6 ) ： 1 9 2 O I n flue nc e s o f Fi ne Sl a g Po wde r Co nt e n t on t he M e c ha n i c a l Pr op e r t i e s o f Co nc r e t e XI E We i ，W ANG P e n g，LI S h u- s h a n ( H e n a n I n s t i t u t i o n o f Hi g h e r L e a r n i n g E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y R e s e a r c h C e n r o f H y d r a u l i c C o n c r e t e M e ri M s a n d S t r u c t u r e s ， N o a 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 H y d r o e l e c t r i c P o w e r ， Z h e n g z h o u 4 5 0 0 1 1 ， C h i n a ) Abs t r ac t：Th e pa pe r s t ud i e s t he me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f fine s l a g p o wd e r c o n t e n t wi t h di f f e r e nt wa t e r - c e me n t r a t i o s，a nd a n a l y z e s t he i nfl ue n c e o f fine s l a g po wd e r c o n t e nt o n c o n c r e t e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h，s pl i t t i n g t e ns i l e s t r e ng t h，fle xu r a l s t r e n g t h a nd s t a t i c e o mp r e s s i v e mo d u l u s o f e l a s t i c i t y Th e r e s ul t s s ho w t ha t t he fin e s l a g p o wd e r c o nt e n t ha s s i g ni fic a n t e f f e c t o n the me c h a ni c a l pr o pe r t i e s o f c o n c r e t e，a n d t h e 7 d s t r e n g t h i nd e x o f c o n c r e t e d e c r e a s e s wi t h t h e i n c r e a s e o f fin e s l a g p o wde r c o nt e n t ，y e t 9 0 d s t r e n g t h g r o ws f a s t ，a nd t he a p p r o pr i a t e p o wde r c o n t e n t c o u l d r e a c h 3 0 Ke y wo r ds：f i ne s l a g po wd e r；wa t e r - c e me nt r a t i o；me c ha n i c a l p r o p e rty；c o n t e n t ( 责任编辑 ： 陈海涛 )