矿物掺和料对高性能混凝土性能的影响.pdf

RM CM 。 。 。 异 从 而 导 致 混 凝 土 的 抗 压 强 度 有 所 不 同 实 际 应 用 中 ，建 议 采 用 矿 粉 与 粉 煤 灰 复 合 配 制 的 混 凝 土 ， 以 充 分 发 挥 二 者 的 “ 优 势 互 补 效 应 ” ， 配 制 性 能 更 为 优 异 、 成 本 更 为 经 济 的 混 凝 土 。 “ 优 势 互 补 效 应 ” 主 要 体 现在 “ 工 作 性互 补效 应 ” 和 “ 强度 互 补效 应 ” 两个 方面 。 “ 工 作 性 互补 效 应” 前 已述 及 “ 强 度互 补效 应 ” 即矿 粉 与粉 煤 灰 复 合 掺 入 可 兼 顾 混 凝 土 的 早 期 与 后 期 强 度 。 对 硬 化 混 凝 土 ， 早期 发挥 矿粉 的火 山灰 效应 ， 改 善浆体 和 集 料 的界 面 结 构 弥 补 由 于 粉 煤 灰 的 火 山 灰 效 应 滞 后 于 水 泥 熟 料 水 化 ，从 而 使 得 火 山 灰 反 应 生 成 物 和 水 泥 水 化 生 成 的 凝 胶 数 量 不 足 导 致 与 未 反 应 的 粉 煤 灰 之 间 界 面 粘 结 不 牢 引 起 的 早 期 强 度 损 失 ： 后 期 发 挥 粉 煤 灰 的 火 山 灰 效 应 所 带 来 的孔径 细 化作 用 以及 未 反应 的 粉煤灰 颗 粒 的“ 内核 作 用 ” 使 混 凝 土 后 期 强 度 持 续 得 到 提 高 。 3 3 双 掺 对 混 凝 土 耐 久 性 的 影 响 对 表 8中 的 6 种 配 合 比 混 凝 土 进 行 了5 6 d 龄 期 时 的 耐 久 性 试 验 。 试 验 结 果 如 图 2 4 所 示 。 删 恻 丑 6 融 靛 00 0 8O O 60 0 400 A l A 2 A3 A4 A5 A6 试样编号 图 2 AI A6 混 凝 土 的 氯 离 子 电 通 量 6 蔷 0 试 样 编号 圈3 A1 一 A6 混 凝 土 的相 对 动 弹 模 量 A 1 A2 A3 A4 A5 A6 试样 编号 图4 A1 A6 混 凝土 的质 量 损 失率 图 2 给 出 了6 种 不 同 配 合 比 的 混 凝 土 氯 离 子 电通 量 的 试 验 结 果 。 从 图 中 可 以 看 出 ，普 通 混 凝 土 A1 的 电通 量 较 高 而 掺 粉 煤 灰 和 矿 粉 的 混 凝 土 的 电通 量 均 有 所 降 低 ， 粉 煤 灰 和 矿 粉 掺 量 为 5 0 的 混 凝 土 A6 其 电 通 量 最 低 为 5 8 4 C， 比A1 降 低 了31 。 这 说 明 粉 煤 灰 和 矿 粉 对 于 改 善 混 凝 土 的 渗 透 性 非 常 有 利 。 双 掺 对 混 凝 土 抗 渗 透 性 能 的 改 善 主 要 取 决 于 它 的 两 个 综 合 效 应 ： 一 是 火 山 灰 效 应 二 是 微 集 料 效应 。火 山灰效 应 ： 矿粉 改变 了胶 结 料与 集料 的界 面 粘 结 强 度 ，普 通 混 凝 土 的 浆 体 与 集 料 的 界 面 粘 结 受 水 化 产 物 Ca ( OH) ， 定 向排 列 的 影 响 而 强 度 降 低 。 矿 粉 吸 收 水 泥 水化 时形 成 的c a ( 0H ) ， 并 进 一步水 化 生成 更 有利 的C S H 凝 胶 ， 使 界 面 区 的 Ca ( OH) 晶 粒 变 J ， 改 善 了混 凝 土 的 微 观 结 构 ， 使 水泥 浆体 的孔 隙率 明显 下 降 强化 了集料 界面 的 粘 结 力 ， 从 而 使 混 凝 土 的 抗 渗 性 能 提 高 。 微 集 料 效 应 ： 混 凝 土 体 系 可 理 解 为 连 续 级 配 的 颗 粒 堆 积 体 系 粗 集 料 间 隙 由细集 料 填 充 细 集料 间 隙 由水泥 颗 粒填 充 。 水 泥颗 粒 之 间 的 间 隙 则 由 更 细 的 颗 粒 填 充 。 矿 粉 或 粉 煤 灰 等 掺 和 料 可起 到填 充 水 泥颗 粒 间 隙 的微 集 料作 用 ，从 而 改善 了混凝 土 的孔 结构 ， 降低 了孔 隙率 ， 并 减 少 了最 大孔径 的 尺 寸 使 混 凝 土 形 成 了 密 实 填 充 结 构 和 细 观 层 次 的 自 紧 密堆 积 体 系 这样 就 大大减 小 了离 子 的扩散 率 ， 大 幅度 提 高 了 混 凝 土 的 抗 渗 透 性 能 ， 进 而 获 得 优 良 的 抗 冻 性 、 抗 侵 蚀 性等耐 久 性能 ， 同时也 防止 了泌水 、 离 析 。 图3、 4 给 出 了 6 种 不 同 配 合 比 下 混 凝 土 的 相 对 动 弹 模 量 和 质 量 损 失 率 的 试 验 结 果 。 试 验 结 果 表 明 ， 粉 煤 灰 、 矿 粉 等 矿 物 掺 和 料 对 混 凝 土 的 相 对动 弹 模 量 、质 量 损 失 率均 有不 同程 度 的 改 善 ， 矿 物 掺 和 料 的 复 合 掺 入 比 单 掺 具 有 更 加 良 好 的 效 果 。另 外 在 观 察 试 件 的 表 面 结 构 时 发 现 ， 掺 有 粉 煤 灰 、 矿 粉 的 试 件 表面 裂纹 较 少 部 分试 件 甚至 用 肉眼 看 不 到 裂纹 ， 但 普 通 混 凝 土 试 件 表 面 有 明 显 的 裂 纹 。这 主 要 是 由 于 多 元复 合 胶 凝 材 料 可 以 发挥 不 同 类 别 的胶 凝 材 料 在 组成 和 结 构 上 的 特 点 ， 从 而 在 混 凝 土 中 发 挥 交 互 叠 加 效 应 ， 实 现 优 势 互 补 在 混 凝 土 中 掺 入 矿 粉 或 粉 煤 灰 等 矿 物 掺 和 料 ，还 可 以 可 有 效 抑 制 碱 和 骨 料 发 生 反 应 。 这 主 要 是 由 于 磨 细 矿 粉 中 的 活 Is i o， 和 Al ， 0 会 和 水 泥 水 化 所 产 生 的 Ca ( OH) 及 水 泥 、 外 加 剂 等 材 料 带 入 的 碱 发 生 二 次 水 化 反 应 ， 使 混 凝 土 中 的碱 全部 或 大部 分参 加 反应 ，生成 不溶 性有 水 硬性 凝 胶 体 孔 隙 中 没 有 游 离 状 态 的 碱 和 富 余 的 碱 存 在 ， 所 以 也 就 不 会 发 生 碱 一骨 料 反 应 。 另 一 方 面 掺 磨 细 矿 粉 的 混 凝土 ，其 致 密 的结 构和 优 异 的抗 渗性 能 限制 了 自由水 分 进 入 混 凝 土 的 毛 细 孔 道 ， 造 成 发 生 反 应 的 外 部 条 件 ( 潮 湿 的环 境) 不具 备 ， 致 使 碱 一 骨 料 反应 的 各种 条 件 和 渠 道都 被 切 断 ， 混 凝 土 中 无 法 再 发 生 碱 一骨 料 反 应 。 所 以磨 细 矿 粉 和 粉 煤灰 等 矿 物 掺和 料被 称 为碱 一 骨 料 反 应 的优 良抑 制 齐0