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2 0 1 3 年 第 9 期 (总 第 2 8 7 期 ) Nu mb e r 9i n2 O 1 3 ( T o t a l No 2 8 7 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AI ，AND ADM CLE d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 3 0 9 0 1 8 矿物掺合料对混合骨料混凝土抗冻性能的影响 霍俊芳 ，李伟玲 。 ，杨慧 s 。崔琪 。宋的添 3 ( 1 内蒙古工业大学 土木工程学院 ，内蒙古 呼和浩特 0 1 0 0 5 1 ；2 中建一局集团 第六建筑有限公 司，河北 石家庄 0 5 0 0 0 0 ； 3 呼和浩特市铁路局 科研所 ，内蒙古 呼和浩特 0 1 0 0 1 8 ；4 中国建筑材料科学研究总院，北京 1 0 0 0 2 4 ) 摘要： 将四组掺量均为3 0 的矿物掺合料替代水泥掺人混合骨料混凝土中， 对比其抗压性能和抗冻性能。 2 8 d 立方体抗压强 度试验表明 ： 复掺 2 0 粉煤灰 和 1 0 硅粉时， 混合骨料混凝土的抗压性能最好， 单掺 3 0 粉煤灰时最差 ， 复掺 2 0 粉煤灰和 1 0 矿粉优于复掺2 0 粉煤灰和 1 0 石粉。 冻融循环试验表明： 粉煤灰与硅粉复掺时抗冻性能最高， 与石粉复掺时最低， 粉煤灰与矿 粉复掺优于单掺粉煤灰。 不掺矿物掺合料的混合骨料混凝土抗压性能与抗冻性能均优于掺加 3 0 矿物掺合料的。 关键词 ： 混合骨料混凝土；矿物掺合料；抗压性能 ；抗冻性 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 9 0 0 6 3 0 3 E ffe c t o f m i n e r a l a dm i x t u r e s on f r o s t r e s i s t a n c e p r o p e r t i e s o f m i x e d a g g r e g a t e c o n c r e t e H UOJ u n f a n g l , L I We i l i n g ， Y A NGH u i ， C U I Q i ， S O NGD e t i a n ( 1 I n n e r Mo n g o l i a U n i v e r s i t yo f T e c h n o l o g y ， H o h h o t 0 1 0 0 5 1 ， C h i n a ； 2 T h e S i x t hC o mp a n y o f C h i n a C o n s t r u c t i o n F i r s t G r o u pL t d ， S h i j i a z h u a n g 0 5 0 0 0 0 ， C h i n a ； 3 H o h h o t R a i l w a y B u r e a u R e s e a r c hI n s t i t u t e ， H o b _h o t 0 1 0 0 1 8 ， C h i n a ； 4 C h i n a B u i l d i n g Ma t e r i a l A c a d e my ， B e O i n g1 0 0 0 2 4 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： Co mp are the c o mp r e s s i o n p e rf o r man c e an d f r o s t r e s i s t a n c e o f f o ur g r o u p s o f mi x e d a g g r e g a t e c o n c r e t e ， wh i c h we r e a d d e d 3 0 mine r a l a d mi x t u r e d r e s p e c t i ve l y Th e 2 8 d c u b e c o mpr e s s i v e s e n g t h t e s t s i nd i c a t e t h a t ： mi xe d a g g r e g a t e c o n c r e t e c o nt a i n i ng 2 0 fly a s h an d l O s i l i c a f tu T l e h a d t he be s t c o mpr e s s i o n p e r f o r man c e W h e n ad de d i n 3 O fl y a s h t he c o mp r e s s i o n pe rfo rm a n c e wa s t h e wo r s t Co n c r e t e wi t l l 2 0 fly a s h a n d 1 0 p ul v e r i z e d s l a g ha d be er c o mpr e s s i o n p e rfo r man c e than t ha t wi t h 2 0 fly ash a n d 1 0 l i me s t on e p o wd e r F r e e z e tha w c y c l e s t e s ts s h o we d tha t ： wh e n mi x e d wi th fl y ash an d s i l i c a f a me c o n c r e t e h a d t h e b e s t fr o s t r e s i s t a n c e Wh i l e mi x e d w i thf l y a s hand l i me s t o n e p o wd e r ， i t h a dth e l o we s t C o n c r e t e w i th n y ashand p u l v e r i z ed s l a g h adb e R e r f x o s t r e s i s t anc e th an tha t w i th fl y a s h o n l yM i xe d a g g r e g a t e c o n c r e t e wi th mi n e r a l a d mi xt u r e s ha s wo r s e c o mp r e s s i v e p e rfo rm a nc e an d f r o s t r e s i s t a nc e t h an tha t wi tho u t any mi n e r a 1 a d mi x t u r e s Ke y w or ds ： mi xe d a g g r e g a t e c o n c r e t e； mi ne r a l a d mi x t ur e s； c o mp r e s s i o n pe r f o rm an c e； fro s t r e s i s t an c e O 引 言 近年来 ， 将矿物掺合料替代部分水泥配制混凝 土以满 足工程耐久性的实例很多 ， 而且都取得了比较理想的效果 。 我 国杭州湾跨海大桥 工程 混凝 土中掺人一定量的磨细矿 渣粉等外掺料来解 决工程耐久性问题【 ” 。 吉林 白山抽水蓄 能泵站工程通过掺人硅粉来解决混凝土的抗冻 、 抗渗 、 抗冲 磨 等耐久性要求2 。 1 9 4 8 年 ， R E D a v i s 将粉煤灰 大规模 应 用于美国蒙大拿州 的饿 马坝工程【 3 。 日本明石海峡 吊桥 的 桥墩 、 缆索锚固结构体的高流动性混凝土 中掺入石灰石粉 解决耐久性问题嗍 。 本试验在以前试验研究的基础上 5 - 7 ， 将单掺粉煤灰及 粉煤灰分别与石粉、 矿粉、 硅粉复掺的混合骨料混凝土进 行对 比 ， 研究其 2 8 d 抗压强度及抗 冻融循 环耐久性 ， 增 强 对矿物掺合料改善混合骨料混凝土性能的认识， 并为混凝 土工程耐久性 问题的研究提供依据。 1 原材料 水泥 ： P 0 4 2 5 级水泥 ， 乌兰察布中联水泥有限公司 ， 性能指标见表 1 、 4 。 粗骨料 ： 5 2 5 m n l 连续级 配碎石 ； 5 - 2 5 mlT l 连续 级配 浮石 ， 内蒙古锡林郭勒盟 ， 性能指标见表 2 , 3 。 细骨 料 ： 中砂 ， 细度模 数 2 5 ， 含泥 量 2 ， 堆 积密度 1 4 6 5 k g m3 , 表观密度 2 6 5 0 k g 1T l 3 , 颗粒级配 良好。 粉煤灰 ： 达拉特旗火力发电厂 I 级粉煤灰。 石粉 ： 普通石灰石粉 ， 内蒙古呼和浩特。 矿粉 ： 矿渣微粉 ， 包头中光工贸有 限责任公司 。 硅粉 ： 微硅粉 ， 北京西曼特工程技术有限公司 。 矿物掺合料的化学组成 ， 见表 4 。 外加剂： F D N 咧 引气减水剂， 减水率 1 6 ， 含气量 1 2 ， 收稿 日期：2 0 1 3 - - 0 3 - 2 5 基金项 目：内蒙古 自治区自然科学基金资助项 目( 2 0 1 1 B S 0 7 0 7 ) ； “ 十二五” 农村领域国家科技计划课题( 2 0 1 2 B A J 2 0 B 04 0 7 ) 6 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 1 P 0 4 2 5级水泥物理性能 表 2 浮石粗集料物理性能 S i O2 A1 2 03 Ca O Mg O F e 2 O3 L o s s 内蒙古北腾工程材料有限公司。 水 ： 清洁 自来水。 2 试验结果及分析 2 1 混凝 土 配合 比 本试验 以 C 3 5普通碎石混凝土 的配合 比为基准配合 比， 按照体积法， 用 3 0 浮石替代碎石 ， 同时以3 0 质量 分数 的矿物掺合料替代水 泥 ， 混合骨料混凝 土配合 比见 表 5 。 2 2 矿物掺合料对混合骨料混凝土 2 8 d立方体抗 压强度 的影响 试验 采用 1 0 0 m i n x 1 0 0 n l l n 1 0 0 mm 的试块 ， 经 乘 以 O 9 5的折减系数后得 2 8 d 立方体标准抗压强度， 试验结果 见表 6 。 表 5 混合骨料混凝土配合E E 表 6 2 8 d立方体抗压强度 试件编号 2 8 d 抗压强度值 , MP a C CF CFS CF P CF L 4 65 3 34 4 52 43 8 3 7 7 从表 6 可以看出， 2 0 粉煤灰分别与 1 0 硅粉、 1 0 矿 粉 、 1 0 石粉复掺的混合骨料混凝土 2 8 d 强度均高于单掺 3 0 粉煤灰的， 这是 由于复掺 的矿物掺合料有效发挥了两 者的填充效应 、 火 山灰效应和微集料效应 ， 以及 两者相互 补充的作用 ， 致密 了结构 ， 缩小了孔缝尺度， 减少 了孔数量。 四组掺合料混凝土 2 8 d 强度均低于基准混凝土， 是因为粉 煤灰的活性低 ， 强度增长较慢 ， 硅粉 、 矿粉 、 石粉是可以提高 混凝土早期强度的 ， 但在本试验中 ， 硅粉 、 矿粉 、 石粉对强度 的提高不能弥补粉煤灰对强度的减少， 故导致强度降低圈 。 2 3 矿物掺合料对混合骨料混凝土抗冻性能 的影响 试验采用G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 - - 通混凝土长期性能和耐 久性能试验方法标准 中的快冻法， 将 5 组尺寸为 1 0 0 mm x 1 0 0 m mx 4 0 0 m n的棱 柱体标准试件 ， 放人混凝 土 自动冻 融循环机 中快速饱水冻融。 试件每隔 2 5 次循环作一次动 弹模量测量， 并检查其外部损伤及质量损失。 以质量损失 6 4 率不超过 5 ， 相对动弹性模量不低于 6 0 时， 混凝土所能 承受的最大冻融循环次数来表示抗冻等级 。 也可用混凝土 的抗冻融指数 来表示混凝土抗冻性 。 K = ( P x N) 3 0 0 ( 1 ) 式 中： 尸 L 瓷 N次冻融循环后混凝土的相对动弹性模量； 混凝土能经受的冻融循环次数。 掺入矿 物超细粉对混合骨料混凝土质量损失的影响 见表 7 ， 对相对动弹性模量的影响见表 8 。 表 7 冻 融循环 质量 损失 试件 编号 C CF CFS CFP CFL 循环次数 2 5 5 O 7 5 1 0 0 1 25 1 5 0 1 75 20 0 O 1 O -0 5 3 - 0 1 4 - 0 2 9 0 5 4 - 0 2 2 - 0 - 3 0 - 0 9 7 - 0 9 9 1 4 2 - 0I3 7 0 1 5 1 1 1 - 099 - 071 - 05 4 09 4 1 42 - 0 8 7 268 - 0 6 6 2 8 4 1 0 9 O 0 2 5 7 4 - 0 7 7 6 0 3 1 1 7 1 2 3 - 0 7 0 1 67 242 - 0 51 3 8 4 4 _ 3 7 从表 7可以看 出 ， 经冻融循环 ， 掺有 矿物掺 合料的混 合骨料混凝土的质量损失比基准混凝土大， 也就是其抗冻 性能比基准混凝土差， 而其抗渗性能却比基准混凝土要好。 由质量损失率得 ， 2 0 粉煤灰 与 1 0 石粉复掺的混合骨料 混凝土最先达到破坏 ， 所能承受的最大冻融循环次数仅为 1 0 0 次。 单掺 3 0 粉煤灰的混合骨料混凝土优于 1 0 石粉 与 2 0 粉煤灰 复掺的 ， 所能承受 的最 大冻融循环 次数为 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