混合砂对C60海工混凝土工作性和耐久性的影响.pdf

2 0 1 3 年 第7期 (总 第 2 8 5 期 ) Nu mb e r 7 i n 2 01 3 ( To t a 1 No 2 8 5) 混 凝 土 Con c r e t e 预拌混凝土 READY M I XED CONCRETE d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 3 0 7 0 2 5 混合砂对 C 6 0海工混凝土工作性和耐久性的影响 黎鹏 平 。姜宏 ，熊建波 1 I 2 。范志宏 1 , 2 ( 1 水工构造物耐久性技术交通运输部重点实验室，广东 广卅 l 5 1 0 2 3 0 ；2 中交四航工程研究院有限公司，广东 广州 5 1 0 2 3 0 ) 摘要 ： 采用级配不合格的机制砂与河砂按一定比例混合后得到了合格的混合砂， 研究了不 同比例组成的混合砂对混凝土工作 性 、 抗压强度 、 弹性模量 、 氯离子扩散系数和抗硫酸盐耐蚀系数的影响， 结果表明： 提高混合砂中机制砂的比例会降低混凝土的工 作性 ， 但混合砂试件的抗压强度和弹性模量要高于纯河砂试件 ； 混合砂混凝土试件的氯离子扩散系数要低于纯河砂混凝土试件 ， 且混凝土氯离子扩散系数的变化趋势是随机制砂比例 的提高而降低 ； 混凝土的抗硫酸盐耐蚀系数随机制砂 比例的提高而降低 ， 原 因是提高机制砂的比例会提高混凝土的密实度 ， 导致抗压强度比变化不大。 关键词： 混合砂 ；海工混凝土 ；工作性；氯离子扩散系数 ；抗硫酸盐侵蚀 中图分类号： T U5 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 3 ) 0 7 0 0 9 2 0 3 I n f l u e n c e o f c omp o s i t e s a n d on wor k a b i l i t y a n d du r a bi l i t y o f C 6 0 g r a d e m a r i n e c o n c r e t e LIPe n g pi n g l- J I ANGHo n g2 , XI ONGY i a n b o1 ,2 FAN Zh i ho n g ( 1 Ke yL a b o r a t o r yo f Ha r b o r a n dMa r i n e S t r u c t u r e Du r a b i l i t yT e c h n o l o g yo f t h e Mi n i s t r yo f Co mmu n i c a t i o n s ， Gu a n g z h o u 5 1 0 2 3 0 ， C h i n a ； 2 CCC CF o u rthHa r b o r E n g i n e e r i n gI n s t i t u t e Co ， L t d ， G u a n g z h o u 5 1 0 2 3 0 ， C h i n a ) Abs t r a c t ： Th e mi x e d s a n d wa s g o t us i ng t h e ma nu f a c tur e d s a n d wh i c h wi th u nq u a l i fie d g r a d i n g a n d the r i v e r s a n d t o mi xe d， a c c o r d i n g t o the c e r t a i n pr o po rti o n And t he n t h e i n flue n c e o fmi xe d s a nd wh i c h wi t h di ffe r e n t r a t i o o fr i v e r s a n d t o ma n u f a c t u r e d s a nd o n wo r k a b i l i t y of f r e s h c on c r e t e， c o mp r e s s i v e s tr e n g t h， e l a s fic i t y mod ul u s， c hl o r i d e d i f f us i o n c oe ffi c i e nt ， an d s u l f a t e c o r r os i o n r e s i s t a nc e c o e ffic i e n t f o r h a r d e n e d c o n c r e t e wa s i n v e s t i g a t e d i n t h i s wo r k T h e r e s u l t s s h o we d tha t the wo r k a b i l i t y for fl e s h c o n c r e t e ， the c h l o r i d e d i f f u s i o n c o e ffi - c i e n t an d the s ul f a t e c o rro s i o n r e s i s t a nc e c o e ffi c i e n t f o r ha r d e ne d c o n c r e t e d e c r e a s e d wi t h i n c r e a s i ng the p r o p o r t i on of man u f a c tur e d s a nd i n the mi x e d s a n d， d u e t o i n c r e a s i n g the p r o p o rt i o n o f ma n u f a c t u r e d s a n d wo u l d i n c r e a s e d e n s i ty o f c o n c r e t e ， wh i c h c a u s e d a l i l e c h a n g e o f c o m p r e s s i v e s t r e n gth r a t i o F u rt h e r mo r e ， the c o m p r e s s i v e s t r e n gt h a n d e l a s t i c i t y mo d u l u s fo r m i x e d s a n d c o n c r e t e w a s h i pe r than that for r i v e r s a n d c o n c r e t e Ke y w or ds ： c omp o s i t e s a n d； ma r i ne c o n c r e t e； wo r ka bi l i t y； c hl o r i de d i f fus i o n c o e ffic i e n t ； r e s i s t a n c e t o s u l p ha t e a aa c k 0 引 言 目前我 国大规模 建设 的基础设施 的主要形式还是钢 筋混凝土结构 ， 作为混凝土细集料的河砂资源 日益短缺 ， 导 致天然河砂 的价格 日益高涨 ， 已逐渐成 为制约部分工程进 展 的重要因素 ， 而机制砂的生产和应用可 以很好地缓解河 砂 资源不足而 出现的问题。 由于机制砂 的生产设备和生产 工艺不尽相 同， 不同的机制砂生产设备工艺所制备 的机制 砂质量相差甚远 ， 部分设备制备的机制砂质量不合格 ， 限制 了机制砂在混凝土中应用和推广 ， 因此有必要研究不合格 的机制砂与河砂按一定的比例混合后 ， 所得混合砂对混凝 土工作性 ， 力学性能和耐久性能的影响。 以往研究人员对混 合砂混凝土 的研究主要 为混合砂对 中低强度混凝土工作 性 和力学性能的影响【 1 _ 3 ， 随着研究 的发展 ， 研究人员也逐 渐开展 了混合砂在中高强混凝土 中的研究 ， 但 昆 合砂在 C 6 0 海工混凝土中的研究 和应用还未见相关的报道 ， 因此 收稿 日期 ：2 0 1 3 - 0 1 0 3 9 2 本研究开展机制砂取代部分河砂后 ， 不 同比例组成的混合 砂对新拌混凝土工作性 、 硬化混凝土的力学性 能和耐久性 的影响， 为工程应用提供技术支持。 1 试 验 原 理 及 方 法 1 1 原材料 所用水泥为珠江水泥厂生产的粤秀牌 P I I 4 2 5 R级水 泥； 粉煤灰符合 I I 级粉煤灰的要求， 密度为2 1 4 0 k g m ； 矿渣 为广东韶钢嘉羊矿渣粉 $ 9 5 ， 密度为 2 9 0 0 k g m ， 胶凝 材料 的化学成分见表 1 所示， 掺合料的x射线衍射图见图 1 所 示 。 广西南宁金陵产河砂 ， 表观密度为 2 6 4 0 k g m ， 细度模 数为2 7 ， I I 区级配， 云南省广南县创鑫石场的水洗机制砂， 细 度模数 3 0 ， 石粉含量 5 ， 机制砂 的级配不合格 。 粗骨料为 最大粒径 2 0 h i m 的复合级配碎石 ， 表观密度 2 6 6 0 k g m 3 o 拌 和用水为 自来水。 外加剂用广州 四航材料公司生产 的聚羧 酸高效减水剂。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 1 原材料的化学成分 由图 1 可见 ， 粉煤灰中含有大量晶态 的石英和莫来石 ， 而矿粉 中无 晶态物质 的可见特征峰 ， 由 x衍射 图可知粉煤 灰的活性较低而矿粉 的活性较高 。 1 2试验方案 由于机制砂的级配不合格 ， 所以需要与河砂按一定 的 S 比例混合成混合砂后 ， 才可用于高性能海工混凝土结构。 河砂 、 机制 砂 ， 以及按不 同 比例 混合成 的混合砂 的级 配见 表 2 所示 。 由表 2 可见 ， 河砂 与机制 砂的混合 比例在 4 ： 1 1 ：4的 范围内， 混合砂的级配均符合要求。 通常机制砂和河砂的细 度模数相 同时 ， 机制混凝土的砂率要略高于河砂混凝 土的 砂率 ， 所 以本研究 中混凝土 的砂率选择为 4 2 ， 同时 由于 海工高性能混凝土的耐久性要求， 所以胶凝材料采用粉煤 灰和矿粉复掺的方式 。 混凝土配合 比参数见表 3 所示 。 试 件成型 2 4 h 后拆模 ， 然后置于混凝土标准养护室内进行标 准养护 ， 至规定的龄期后开展相应的试验。 0 l 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 2 0 ( 。 ) 2 0 ( 。 ) ( a ) 粉煤灰 ( b ) 矿 粉 图 1 掺合料的 X射线衍射图 表 2 河砂 、 机制砂和混合砂的级配 1 3试 验 测 试 方 法 混凝 土氯离子扩散系数测试采用快速 氯离子迁移系 数试 验方法 ( R C M 方法 ) 测 定 ； 抗硫 酸盐侵 蚀试验 按照 G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 普通混凝土长期性能和耐久性能试验 方法标准 中的要求进行 ， X R D测试所用仪器为 日本理学 公司 的 D ma x I I I A 型 x射线衍射仪 ， 测试 电压为 4 0 k V， 电流 3 0 mA， 扫描范 围为 5 - 8 0 。 ， C u 靶 。 2 试验 结果及 分析 2 1 混合砂 对混凝土工作性 的影 响 在配合 比都相 同 的条 件下 ， 不 同比例组成 的混合 砂 对 混凝土坍 落度 的影 响见表 4 所 示 ， 混合砂 中河砂 与机 制砂 比例分别 为 4 ： 1 、 1 ： 1 、 1 ： 4时新拌混凝土工作性 的图片 见 图 2 4所示 。 由表 4 可见， 在相同配合比的情况下提高混合砂中机 制砂 的比例会 降低混凝土的坍落度 ， 同时也会 降低混凝土 的工作性。 同时由图2 4可见， 当混合砂中河砂与机制砂的 比例达到 1 ： 4 时 ， 混凝土 的工作性还较好 ， 细骨料 和浆体对 表 3 混凝土配合比参数 霎 霉 水 胶 比 混 凝 土 原 材 料 (kgm 3) 减 水 剂 水 泥 粉 煤 灰 矿 粉 河 砂 机 制 砂 碎 石 试件编号 坍落度 m m 工作性描述 粗骨料 的包裹性也较好 ， 其原因可能是 C 6 0 混凝土的胶材 用量较高 ， 且骨料 的最大粒径仅为 2 0 mm， 所 以混合砂中 9 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 外加剂的用量， 但必须在允许的控制范围内。 ( 4 ) 调配后 的混凝土应加强搅拌均化 ， 罐 车应采 用快 转搅拌时间不宜低于 3 5 mi n ， 当调配混凝土级差较大时 ， 应适 当延长罐车搅拌时间。 ( 5 ) 剩余混凝土的调配应用具有可观 的经济效益和社 会效益。 参考文献： 1 J G J 5 5 2 0 1 1 ， 普通混凝土配合比设计规程 s 】 E 京： 中国建筑 出版社 ， 2 0 1 1 2 1 G B T 5 0 0 8 0 - - 2 0 0 2 ， 普通混凝土拌合物性能试验方法标准 s 上接第 9 4页 观合 砂 中问砂与机 制砂 比例 图 8 2 8 d龄期时河砂与混合砂混凝土的抗硫酸盐侵蚀系数 由图 8 可见 ， 混凝土试件 的耐蚀系数均随混合砂 中机 制砂 比例的提高而降低 ， 机制砂 比例最高的试件 的耐蚀 系 数高于 0 9 9 ， 硫酸盐渗透对机制砂含量较高混凝 土的抗压 强度 比影响不大 。 国内外学者对引起试件抗压强度变化 的 原 因主要存在三种观点 ， 部分认为是侵蚀液 中的s 0 与胶 凝材 料水化产物 中的 C A 和 A F m反应 生成滞后 A F t ， 适量 的滞后 A F t 会增加水泥石 的致密性 ， 引起抗压强度 比 提高 ， 但过量 的滞后 A F t 会导致水 泥石 的膨胀 ， 引起抗压 强度 比降低 ； 部分认 为抗压强度 比的变化是 由于S 0 42 - 渗透 会与胶凝材料水化产物反应生成石膏， 从而使混凝土劣化 ； 但 同时也有观点认为 ， C a C O 。 会与水泥 中的 c A 和 C s等 组分反应生成碳铝酸盐和碳硅酸盐 ， 这些产物并不稳定 ， 在 S O 4 - 渗透下会产生 T S A破 坏 ， 使混凝土劣化 7 - 9 。 基于本试 验结果并结合图7的试验数据表明， 混凝土的密实度随机 制砂 比例的提高而降低 ， 较高的密实度会降低S 0 4 - 在混凝 土中的渗透 ， 导致混凝 土的抗压强度 比变化不大 ， 而河砂 混凝土试件的密实度相对要低 ， s O 在混凝土中的渗透 已 与混凝土中的胶凝材料或水化产物反应 ， 提高 了混凝土 的 密实度导致抗压强度 比的提高。 3结 论 ( 1 ) 在相 同混凝土配合 比的条件 下 ， 提高混合砂 中机 制砂的比例会降低混凝土的工作性， 但在测试的龄期内混 合砂混凝土的抗压强度和弹性模量要高于纯河砂混凝土。 ( 2 ) 2 8 d 龄期时混合砂混凝土的氯离子扩散 系数要低 于纯河砂混凝土 ； 混凝土氯离子扩散系数的变化趋势是 随 9 8 北京 ： 中国建筑出版社， 2 0 0 3 3 G B T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 ， 普通混凝土力学性能试验方法标准 S E 京： 中国建筑出版社 ， 2 0 0 3 4 G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 ， 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法 标准【 s 】 北京： 中国建筑出版社 ， 2 0 0 9 作者简介 联系地址 联系电话 李丽霞( 1 9 6 6 一 ) ， 女， 硕士研究生， 教授， 研究方向： 无 机非金属材料 。 河北省秦皇岛市海港区文育路 8 号 河北建材职业技 术学院( 0 6 6 0 0 4 ) 1 5 03 1 4 6 5 03 3 混合砂 中机制砂 比例的提高而降低 。 ( 3 ) 混凝土试件 的抗硫酸盐耐蚀系数 随混合砂 中机制 砂比例的提高而降低， 原因是提高机制砂的比例会提高混 凝土的密实度 ， 导致抗压强度 比变化不大。 参考文献： 1 叶建雄 ， 廖佳庆 ， 杨长辉 细集料对高性能混凝土早期塑性收缩 开裂的影Q J 1 重庆大学学报 ， 2 0 0 9 ， 3 2 ( 2 ) ： 1 6 8 1 7 2 2 胡晓曼， 董献国 机制砂和细砂在高性能混凝土中的研究 J 混 凝土与水泥制品， 2 0 1 2 ( 1 ) ： 1 3 1 6 3 】高楚文， 张金海 混合砂在中、 低强度混凝土中的应用研究 混 凝土 ， 2 0 0 8 ( 1 0 ) ： 8 7 8 9 4 王瑞燕， 周超， 朱志明 混合砂 C 6 0 高性能泵送混凝土在特大型 桥梁中的应用研究【 J 1 道桥工程 ， 2 0 0 8 ( 1 ) ： 3 7 3 9 【 5 胡晓曼， 董献国 机机制砂和细砂在 C 6 0 高性能混凝土中的研 究 J 】 混凝土 ， 2 0 1 2 ( 1 ) ： 9 1 9 3 6 6 G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 ， 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法 标准【 s 】 7 黎鹏平 ， 苏达根 ， 王胜年水泥中 S A 1 和外渗硫酸盐对氯离子临 界浓度的影响 华南理工大学学报， 2 0 1 0 ， 3 8 ( 9 ) ： 8 O 一 8 4 【 8 邓德华， 肖佳， 元强 石灰石粉对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性的 影响及其机理 J 】 硅酸盐学报， 2 0 0 6 ， 3 4 ( 1 0 ) ： 1 2 4 3 1 2 4 8 9 杨长辉， 张靖， 叶建雄， 等 早期养护条件对水泥石碳硫硅钙石 型硫酸盐腐蚀的影I i I 土木建筑与环境工程 ， 2 0 1 0 ， 3 2 ( 2 ) ： 1 3 5 1 3 9 作者简介： 联系地址 黎鹏平( 1 9 8 0 一 ) ， 男， 博士， 高级工程师， 研究方向： 从 事高性能混凝土耐久性研究。 广州市海珠区前进路 中交四航工程研究院有限公司 ( 5 1 0 2 3 0 ) 联系电话 ： 1 5 9 2 0 3 0 4 4 2 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m