高钙低钙粉煤灰对混凝土制品体积稳定性影响的研究.pdf

浙江 建筑 ， 第 3 0卷 ， 第 1 1期 ， 2 0 1 3年 1 1月 Z h e j i a n g C o n s t r u c t i o n ，Vo 1 3 0，No 1 l，N o v 2 0 1 3 高钙低 钙粉煤灰对混凝土制品体 积稳定性影响的研 究 S t u d y o n t h e I mp a c t o f Hig h a n d L o w Ca l c i u m F l y As h o n Co n c r e t e Bl o c k Vo l u me S t a b i l i t y 杜 国龙 ， 周芬 明 ， 王莉瑛 DU Gu o l o n g，ZHOU Fe n mi n g，WANG Li y i n g ( 杭 州二建建设有限公司 ， 浙 江 杭州 3 1 0 0 0 5 ) 摘要 ： 针对 目前混凝土制 品体积稳定性差的现状 ， 以提高混凝土材料的耐久性为 目标 ， 研究 高 、 低钙粉煤灰对 混凝土制品体 积稳定的影 响。通过在不同养护温度下对干燥收缩 、 自收缩指标 的分 析， 探讨 高 、 低钙粉煤灰在 不同水化 阶段时的矿 物火山灰反 应特点 ； 根据其不 同的水化特点及对体 积稳 定性 的影响 ， 可设计 水泥 的水化 历程 ， 形成较 为优化 的水 泥石结 构 ， 从 而减小 收缩 变形。 关键词 ： 高钙粉煤灰 ； 低钙灰； 自收缩 ； 干燥收缩 中图分类号 ： T U 5 2 8 2 文献标 志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 83 7 0 7 ( 2 0 1 3 ) 1 1 0 0 5 80 3 粉煤灰的形 态效应 、 活性效应 、 微集料效 应是 其 “ 三大 效 应 ” ， 在 提 高 混 凝 土诸 多 性 能 上 带 来 了 显 著 的 正 效 应 ， 例 如 大 掺 量 粉 煤 灰 或 矿 粉 对 于 水 泥混凝土抗氯离 子渗透 、 抗硫 酸盐侵蚀 以及抵 抗 碱集料反应等耐 久性指 标的显著 改善作用 等 ； 但 是 ， 其中也存 在显著 的问题是 矿物掺合 料对 收缩 变形性能 的影 响 ， 故对 其正 负效应存在 着较 大 的 争 议 ， 不 同 的 研 究 人 员 所 得 出 的 研 究 结 果 各 不 相 同 ， 甚 至存 在 着相 反 的结论 。 文献研究 I 4 认为掺入 优质粉煤灰 的混 凝土 干 缩 随其 掺 量 的增 加 而 减 小 ， 国 外研 究 显 示 ， 粉 煤 灰 混凝 土 的极 限 收 缩 值 低 于 基 准 混 凝 土 ， 也 有 略 高 于基 准 混 凝 土 的 。粉 煤 灰 对 收 缩 的影 响 与水 泥 用量有关 ， 粉煤灰 的掺人 会降低混凝 土 的干燥 收 缩 。 国家 建 筑 材 料 科 学 研 究 院 研 究 认 为 ， 火 山灰 质 混合 材 料 内比表 面积 是 影 响 水 泥 干 缩 性 的 主 要 因素。也有研究结果认为粉煤灰 的掺人对混凝 土 的收 缩 影 响不 大 。在 宏 观 表 象 的研 究层 次 上 所 得 出的研究结果本 身 即存在 较大 的分歧 ， 并且未 见 到有关其影响机 理 的微 观分析 ， 这些都 大大 限制 了矿 物掺 合 料在 实 际工 程 中的应 用 。 1 试 验 1 1 试 验原 材料 高钙灰 、 低钙灰： 浙江电厂粉煤灰， 具体化学成 分 见表 1 。 水 泥 ： P 0 4 2 5硅 酸 盐 水 泥 ，比 表 面 积 为 3 3 5 m。 k g ，化学成 分及物 理参 数见 表 2 。 表 1 不同工业废渣的化学成分分析 表 2 矿物掺合料化学成分及物理参数 收稿 日期 ： 2 0 1 3一 O 73 1 作者简介 ： 杜 国龙( 1 9 6 5 一) ， 男， 浙 江杭州人 ， 工程师 ， 从 事建筑工程管理工作。 第 1 1期 杜国龙等： 高钙低钙粉煤灰对混凝土制品体积稳定性影响的研究 5 9 1 2测 试 方 法 胶 砂 干燥 收缩 变 形 ， 按 照 水 泥 胶 砂 干 缩 试 验 方法 ( J C T 6 0 3 -1 9 9 5 ) 成 型 2 5 mm X 2 5 mm X 2 8 0 m m试样 ， 养 护 1 2 h后 拆 模 ， 后 置 于环 境 模 拟 箱 内 ， 设 定 温度 为 2 0 、 相 对 湿 度 为 9 5 ， 0 5 h后 测 定初 始长 度 ， 养 护 2 5 d ， 再设 定 温度 为 2 0 、 相 对 湿度为 5 0 ， 分别在 1 、 3 、 7 、 l 4、 2 1 、 2 8 d等干燥龄期 测试件 长 度 。 胶砂 自收缩变形 ， 按照 水泥胶砂 干缩试验方 法 ( J C T 6 0 3 -1 9 9 5 ) 成型 2 5 m m2 5 m m2 8 0 m m 试 样 ， 养护 1 2 h后 拆模 ， 用 铝箔 胶 带 密 封试 件 ， 置 于 ( 2 0 2 )o C的环境模拟箱内， 0 5 h后测定初始长度 后 ， 分别 在 1 、 3 、 7 、 1 4 、 2 1 、 2 8 d龄 期 时 测 试 件 长 度 ， 直 到收 缩值 稳定 。 干燥龄期， d ( a ) 2 0温度养护 试验 试样 编号 见表 3 。 表 3 试 样编号表 2试验结果分析 2 1 低钙灰 对 体积 变形 的影 响 2 1 1 干燥收缩图 1是在不同温度养护下， 各试 件 的干 燥 收缩特 征 曲线 。从 其 结 果 可看 出 ： 养 护 温 度 、 低 钙灰 掺量对 干燥 收缩 有很 大 的影响 。 图 1 低钙 灰对 干燥 收缩的影响 早 期经 历 2 0 养 护 的 ， 低 钙 灰 掺 量 大 于 1 0 时 ， 各 龄期 的干燥 收缩 变 形大致 小 于纯水 泥 体系 ， 且 随掺量 的增 加 而 明显 减 小 。但 对 低 掺 量 ( 1 0 ) 的 低 钙灰 来讲 ， 情 况并 不 完 全 一样 ， 7 d前 干 燥 收 缩 略 大 于纯 水泥 体 系 ， 1 4 d后 又 小 于 纯 水 泥体 系 ； 例 如 ， 掺 1 0 低钙灰使 1 、 7 d收缩值从纯水泥体系的 5 0 3 1 0 一 、 8 2 61 0一 。 分另 U 增 力 口 到 5 0 71 0 一 。 、 8 3 11 0一 。 ； 9 0 d后 从 1 4 5 91 0 减小 到 1 3 3 11 0。 经 过 6 0 养 护 后 ， 掺 低 钙 灰 的 干 燥 收 缩 变 形 趋势与 2 0时大致相 同 ， 只是收缩 速率和收缩值 的不 等 ， 都 是 高 掺 量 的 收 缩 变 形 小 于低 掺 量 的 和 纯水泥样的变形 ， 如 ： 6 0养护 的， 低钙 灰掺量从 0依 次 增 加 到 1 0 、 2 0 、 3 0 ， 其 9 0 d后 从 干燥龄期， d ( b ) 6 0 C温度养护 1 5 4 71 0 依 次 减小 到 1 2 7 7 51 0、 1 0 5 6 8 1 0 、 771 2 X 1 0 。 相 同低钙 灰 掺量下 ， 不 同温度 养 护后 ， 其干缩 变 化规律随养护温度的升高其最终收缩值减小 ； 但纯 水 泥体 系则相 反 ， 随温度 升 高而增 大 。 2 1 2 自收缩 由 图 2可知 ， 低钙 灰体 系 的 自收 缩 特 征 曲线 同样 可 分 3个 阶段 ： 第 1阶段 ， 快速 收缩 阶 段 ， 收缩速率较大 ； 第 2阶段 ， 平缓阶段 ， 收缩速率较 小 ； 第 3阶段 ， 稳定 收缩 阶段 ， 收缩 速率 几乎 为 0 。 不同掺量的低钙灰对其 自收缩及收缩速率影响 作用各不相同。与纯水泥体 系相 比， 低掺量 ( 1 0 ) 低钙 灰增 大早 期 自收缩 ， 而 略减小 后期 自收 缩 ； 当掺 量在 1 0 2 0 时 ， 自收缩及收缩速率降低幅度 明 。l 枷 瑚 啪 啪 枷 瑚 0 一 婚 枷 瑚 湖 枷 瑚 o _l 通 好 浙江建筑 2 0 1 3年第 3 0卷 5 00 4 0 0 I。3 0 0 画 鋈 ： 00 1 0 0 0 3 0 4 5 6 0 7 5 9 0 龄期 d 2 0温度养护 低 钙 灰 对 自收 缩 的 影 响 显增大 ； 当掺量大于 2 0 后 ， 对 自收缩 的降低作用 下降。这可能是由于所选的体系配合比属于低水胶 比 ， 少 量低 活性 的低 钙 灰加 入 增 大 了体 系 的 有效 水 胶 比， 使早期水化程度增大 ， 从 而其早期 自收缩大 于纯水泥体系 ； 当低钙灰掺量过大时 ， 其 填充效应 导致结构更加密 实 ， 抵 消 了部分 因低钙 灰降低 早 期水化程度而 引起 的对 内部结构 的疏松作 用 ， 从 而低钙灰掺量大于 2 0 后削弱了其对 自收缩的降 低作 用 。 2 2 高钙 灰对体 积 变形的影 响 2 2 1 干燥收缩 图 3给出了高钙灰各掺量及各 养护温度下 ， 高钙灰体系干燥收缩经时变化曲线。 从图 3 ( a ) 可看 出高 钙灰掺 量对高 钙灰 体系 的干 燥 收 缩 的影 响 规 律 为 ： 干 燥 收缩 随 着 高 钙 灰 掺 量 的 增 加 而 降 低 。如 ： 2 0 养 护 后 ， 高 钙 灰 掺 量 由 1 0 增 加到 2 0 时 ， 3 、 2 8、 9 0 d龄 期 的 干 燥 收 缩 值 分 别 下 降 了 5 0 8 、 4 4 6 、 4 6 2 。 在 掺 量 范 围 内 ， 随 着 掺 量 的 增 加 ， 一 方 面 高 钙 灰 的 填充作用使水泥基材料更加密实； 另外一方面高钙灰 中存 在 的f - C a O对水泥基 材料收缩有补偿作用 。 60 0 50 0 4 0 0 彗s 0 0 H - 2 00 1 O0 0 0 1 5 3 O 4 5 6 O 7 5 9 0 0 1 5 3 0 4 5 6 0 7 5 9 0 龄期 d 龄期 d ( a ) 2 0 温度养护 ( b ) 2 O、6 O下D2 养护 图 3 高钙灰对 干燥 收缩 的影 响 另外 ， 相 同掺量的高 钙灰 ， 养护 温度 对其干燥 收缩 的影 响规 律 为 ： 随着 养 护 温 度 的升 高 ， 其 干 燥 收缩 减 小 ， 见 图 3 ( b ) 。 如 ： 掺 量 为 2 0 的 高 钙 灰 体 系 ， 早 期 养 护 温 度 由 2 0 升 高 到 6 0 时 ， 其 2 8 、 9 0 d的 干 燥 收 缩 值 分 别 下 降 了 1 3 2 和 1 5 1 。早期蒸养加速了水 泥与高钙灰的早期水 化 ， 使其强度增长较快 ， 而且f - C a O水化也加快 ， 在 适 当掺 量 范 围 内 ， 胶 凝 材 料 水 化 产 生 的 粘 结 强 度 大 于 f - C a O 水 化 生 成 C a ( O H) ： 所 产 生 的膨 胀 应 力 ， 不仅有利于水泥基材料强度的发展 ， 而且有利 于其体积稳定性 。 2 2 2 自收缩 高钙 灰 掺 量 和早 期 养 护温 度 对 自 收缩 的影响规 律 曲线见 图 4 。 从图 4可知 ， 早期经历相 同养 护温度 的，高钙 灰体系的 自收缩及 收缩速率 明显小于纯水泥体系。 如， 2 0养护下 ， 与纯水泥体系相 比， 掺人 2 5 的高 钙灰 ， 其 1 、 2 8 、 9 0 d的 自收 缩 值 分 别 下 降 6 6 3 、 4 2 9 、 51 2 。 此外 ， 养护温度对高钙灰材料体系 自收缩 的影 响也 比较 明显 ， 它 随 温 度 增 加 而 增 加 。如 ： 掺 量 为 2 5 高钙灰 ， 早期养护温度从 2 0 c I = 升至 6 0时 ， 其 9 0 d自收 缩从 2 8 11 0 到 3 0 71 0一。 ( 下转 第 6 3页) 2 图 0 瑚 咖 啪 枷 枷 瑚 0 _【 瞎 第 1 1期 金静静 ： 上海市保障性安居工程建设全程质量管理探讨 6 3 ( 1 ) 在申请审核环节 ， 对所有保 障对象都执行 严格的申请审核制度。申请家庭的资格必须通过街 ( 镇) 和区( 县 ) 住房保 障机 构两级 审核 、 两次公示 ， 最后市住房保障机构还要进行抽查审核 ， 确保 申请 资格的合法性和有效性 。一旦发现 申请家庭弄虚作 假、 隐瞒情况的， 按规定取消其 申请资格 ， 并纳入不 良诚信记录 、 取消 5年 内再次申请。 ( 2 ) 在摇号环 节 ， 摇 号 工 作 采 取 电脑摇 号方 式 ， 随机排序 ， 产 生轮候 选房序号 。整个 摇号 过程 由东方 网通过网络视频进行现场转播， 并邀请 3名以上第三 方代表 以及 新 闻媒体 对摇号 过程实 施监 督 ， 委 托上海 市东方公证 处进行 全程公证 和 出具公 证证 明。 ( 3 ) 在 选 房 环 节 ， 区 住 房 保 障 中 心 对 取 得 选 房 资格 的 申请 家庭 组 织公 开选 房 活 动 ， 邀 请 第 三 方 和 新闻媒体进行监督 ， 由公证部门全程监督和公证 ， 市 住房保障中心还对选房活动实施过程监管。选房现 场实 施全 过程 录像 ， 记 录选 房 户选 择房 源 的全过 程 。 4 结 语 上海市保障性安居工程经过多年探索 ， 已经形成 了一套从项 目规划到住房交付的全程质量管理模式。 从 目前已交付住房来看 ， 质量总体优 良， 得到市 民认 可和放 心 使用 ； 经 济适用 房 销售 工作 自 2 0 0 9年启 动 以来 ， 累计销售房源共计 4 0 0 0 0余套 ， 未发生违规销 售案例。本文论述的保障性安居工程全程质量管理 方 法 ， 将在实践 中不 断 完善 和成 熟 ， 成 为行 之有 效 的 保 障性安居工 程 质量 的管 理措 施 ， 并进 行有 效 落 实 ， 把保障性安居工程建设成为百姓的放心工程 。 参 考 文 献 1 尉爱云 ， 郝娜 ， 李 广学 保 障性 住房 质量 管理 J 城 乡建 设 ， 2 0 1 3 ， 2 0 ( 4 ) ： 3 8 6 2 李建英 关于加 强保 障性住 房施工 质量管理 的探讨 J 科 技 风 ， 2 0 1 2 ( 2 3 )： 1 4 91 5 0 3 程宇 论房地产 项 目开发 过程 中 的质量 管理 J 世 界家 苑 ， 2 01 3( 2)： 1 3 6 ( 上接 第 6 0页 ) 龄期， d ( a ) 2 0温度养护 3 5 0 30 O 25 O o 0 婷 1 5 0 皿 1 O O 5 O 0 图 4高 钙 灰 对 自收 缩 的影 响 3 结 语 ( 1 ) 低掺量 的低钙 粉煤灰增大早期 收缩 ， 高掺 量则 明显降低各龄期 的收缩 ； 相同掺量下 ， 高钙粉煤 灰对 收缩 的改善 作用 明显 强 于低钙 粉煤 灰 。 随养 护 温度 升 高 ， 粉 煤 灰抑 制收 缩 的能力 降低 。 ( 2 ) 随着养护温度 的升高 ， 粉煤灰 的使用均能 够降低水泥基材料的孑 L 隙率 、 细化孔径 ， 这使得水泥 基材 料 自收 缩所 占比重发 生变 化 。 参 考 文 献 1 安明醅， 朱金铨 ， 覃维祖 高性能混凝土的自收缩问题 J 建 4 0 6 0 8 0 龄期， d r b 2 0 、6 0 o C 下D 2 养护 筑材料学报 ， 2 0 0 1 ， 4 ( 6 ) ： 1 5 91 6 6 吴中伟 ， 廉慧珍 高性能混凝 土 M 北京 ： 中国铁 道出版 社 ， 1 9 9 9： 2 7 0 P e r s s o n B， PBe r t i l Ch e mi c a l S h r i n k a g e a n d S e l f - De s i c c a t i o n i n P o r t l a n d C e me n t B a s e d Mo r t a r s J C o n c r e t e S c i e n c e a n d E n g i - n e e ri n g ， 1 9 9 9 ( 1 ) ： 2 2 8 2 3 7 Br a n c h J Ha n n a n t D J Mu l h e r o n MF a c t o r s Af f e c t i n g t h e P l a s t i c S h ri n k a g e C r a c k i n g o f Hi g h s t r e n g h t C o n c r e te J Ma g a z i n e o f C o n c r e t e Re s e a r c h， 2 0 0 5， 5 4 ( 5 ) ： 3 4 7 3 5 4 蔡 安兰， 李顺凯 ， 严生 ， 等 养护温度对高掺量 粉煤灰硅酸盐水 泥砂浆干缩性能 的影 响 J 硅 酸盐学报 ， 2 0 0 5， 3 3 ( 1 ) ： 1 0 0 1 05 _【 婿 皿 2 3 4 5