粉煤灰陶粒混凝土抗盐冻性能的研究.pdf

2 0 1 0 年 第 4 期 (总 第 2 4 6 期 ) Nu mb e r 4 i n 2 0 1 0 ( T o t a 1 No 2 4 6 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 M ATERl AL A ND ADM I NI CL E d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 0 0 4 0 2 0 粉煤灰陶粒混凝土抗盐冻性能的研究 张爱莲 1 , 2 ，张林春 L 2 ，邓宏卫 。 ( 1 四川建筑职业技术学院 土木工程系 ，四川 德 阳 6 1 8 0 0 0 ；2 哈尔滨工业 大学 土木工程学 院 ，黑龙江 哈尔滨 1 5 0 0 0 1 ) 摘要： 利用 R I L E M推荐的混凝土抗冻性能试验标准( C D F ) 研究了粉煤灰陶粒混凝土与普通混凝土的抗盐冻性能。结果表明： 相同强 度等级的掺加矿物掺合料的粉煤灰陶粒混凝土的单面抗冻性大大优于普通混凝土的单面抗冻性；矿物掺合料的 5 6 次的耐单面抗冻顺序 是 ： 硅灰 +矿渣 硅灰 +粉煤灰 矿渣 +粉煤灰 硅灰 粉煤灰 矿渣。 关键词 ： 粉煤灰陶粒 ；混凝土 ；抗盐冻性能 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 0 ) 0 4 0 0 5 9 0 3 St udy on t he s alt s c al i ng r e sis t anc e of f l y a s h c er a r n s i t e c onc r e t e ZHANG Ai l i a n 一 ， ZHANG Li t - c hu n ， DENG Ho n g- we i ( 1 S c h o o l o f Ci v i l E n g i n e e r i n g ， S i c h u a n C o l l e g e o f A r c h i t e c t u r a l Te c h n o l o g y， De y a n g 6 1 8 0 0 0 ， C h i n a ； 2 S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g ， Ha r b i n I n s t i tut e o f T e c h n o l o g y， Ha r b i n 1 5 0 0 0 1 ， C h i n a ) A b s t r a c t ： T h e R I L E M r e c o mme n d e d t e s t me t h o d( CD F) a b o u t fr o s t r e s i s t a n c e o f c o n c r e t e wa s a d o p t e d t O d o a c o mp a r a t i v e s tud y o n f r o s t r e s i s t a n c e o ffl y a s h c e r a m s i t e c o n c r e t e a n d t h a t o f o r d i n a r y c o n c r e t e Th e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t th e s i n g l e s u r f a c e S f r o s t r e s i s t a n c e o ffl y a s h c e r a m s i t e c o n c r e t e wi t h mi n e r a l a d m i x tur e i s muc h b e ae r t h a n n o r ma l d e ns i ty c o n c r e t e S And t h e r a n k of t h e s i n gl e s u r f a c e S fro s t r e s i s t a n c e at 5 6 c y c l e s o ffl y a s h c e r a ms i t e c o n c r e t e wi th d i ffe r e n t m i n e r a l a d mi x tur e i s ： s i l i c a f u me a n d s l a g s i l i c a fume a n d fl y a s h s l a g a n d fly a s h s i l i c a fume fly a s h s l a g Ke y wor ds ： fly a s h c e r a mi c s ； c o nc r e t e ； s a l t s c a l i n g r e s i s t a n c e 0 引言 2 轻骨料混凝土具有轻质、 高强、 抗震、 耐久等诸多优 良I生 H E I 。 由于轻骨料混凝土的诸多优点， 其越来越广泛地应用于建筑工 程中。矿物掺合料作为混凝土的重要组成部分， 越来越多地应 用到混凝土中以提高其工作性和长期耐久性2 - 5 。因此， 研究用 于寒冷地 区的掺各种矿物掺合料的粉煤灰陶粒混凝土的抗冻 性及抗除冰盐的剥蚀能力是十分必要的。 1 试 验 方 法 1 1 原材料 采用哈尔滨水泥厂生产的P 0 4 2 ， 5级水泥； 选择级配良好 的中砂 ； 陶粒使用的是大庆生产的 8 0 0级粉煤灰陶粒 ； 粉煤灰 为哈尔滨三电厂生产的 I 级粉煤灰； 硅灰为挪威埃肯公司生产的 中密质硅灰； 矿渣为鞍山钢铁厂生产的矿渣， 化学成分如表 1 所 示。减水剂选用日本花王生产的 Mi g h t e r 1 0 0萘系高效减水剂； 引气剂为上海麦斯特公司生产 的混凝土引气 剂 MI C R O A I R 2 0 2 ( 称为 2 0 2 ) ； 冻融介质为 3 N a C 1 溶液； 搅拌用水为自来水。 表 1 主要原材料化学成分 收稿 日期 ：2 0 0 9 1 2 - 2 5 试验 设备 采用北京康科瑞公司生产的 N M一 4 A型非金属超声检测分 析仪。 自行开发混凝土冻融循环试验机及其智能控制装置， 可进 行混凝土单面盐冻试验， 冻融制度遵循 C DF试验方法， 如图 1 所示。本试验的试验装置如图 2所示。 2O 云 。 赠 一 2 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 l 1 1 2 时间 ， h 圈 1 CDF法冻 融循环 制度 图 2单面 冻融的试 验装置 5 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 3 试验 过程 试验参照欧盟盐冻试验标准 C D F法， 按表2 所示配合比搅拌 后振动成型， 试件的尺寸为 1 5 0 mm x l 5 0 mmx 5 5 I l l I l l ， 其中 1 5 0 mn l x 1 5 0 ml n面为试验面， 一组 5 块。在标准养护室中养护 2 8 d后， 在 8 O环境中干燥2 4 h ， 取出后冷却至室温。然后用带丁基橡胶的 深度为 5 m m。 取出后用超声波测定仪测量超声波通过试件内部的 初始声时。 然后将试件浸在除冰盐溶液中， 放在冻融循环试验机中 进行试验。分别测量第 l 4 、 2 8 、 4 2 及 5 6 次冻融循环时试件的剥蚀 量和超声波通过试件内部的声时及观察试件表面剥蚀的情况6 t 。 1 4混凝 土配合 比 铝箔密封试件四周。将试件单面浸泡于冰盐溶液中6 d ， 试件浸入 混凝土配合比如表 2所示。 表 2 粉煤灰陶粒混凝土的配合 比及抗压强度 注 ： 水 为纯水和陶粒中的水的总和 ； l m 混凝土中减水剂 的用量为 5 _ 3 ， 引气剂的用量为 0 0 5 3 k g 。 5 0 2 结果与讨论 2 1 剥 落量 混凝土分别经受 1 4 、 2 8 、 4 2 、 5 6次 3 Na C 1 溶液中冻融循 环后的剥落量如图3所示。 冻融循环 次数 图 3 混凝土剥落量 在图 3中掺加矿物掺合料 的粉煤灰陶粒混凝土 的单面抗冻 性大大优于普通混凝土的单面抗冻性。复掺矿物掺合料混凝土的 单面抗冻性均大大优于单掺矿物掺合料混凝土的单面抗冻性。 冻融循环 5 6 次时 A的剥落量占普通混凝土的剥落量的 3 0 3 ， B的剥落量占普通混凝土的剥落量的3 4 6 ， C的剥落量占普通 混凝土的剥落量的3 1 7 ， D的剥落量占普通混凝土的剥落量的 1 8 5 ， E的剥落量占普通混凝土的剥落量的 9 7 ， F的剥落量 占普通混凝土的剥落量的7 1 。 2 2 动 弹性模 量 为了揭示混凝土内部由于冻融循环造成的损伤， 采用混凝 土超声波探测仪分别对混凝土在常态( 冻融 0次) 和分别经受 1 4 、 2 8 、 4 2 、 5 6次冻融循环后的试块进行了超声波探测， 得到动弹 性模量损失率与冻融循环次数的关系， 如图4所示。从图4 P7 以 看出， 质量损失测量和超声波测量得到的结果一致。 2 3 表面剥落 由冻融循环产生的内部开裂和除冰盐存在下冻结产生的 表面剥落是抗冻耐久性的两个基本问题 。 为了揭示混凝土外部 由于冻融循环造成的损伤， 图5给出了混凝土在冻融循环 5 6次 后的表面剥落现象。 如图5所示 ， 经过 5 6 次冻融循环后的混凝土的表面剥落现 60 琶 褂 d 慧 需 0 l 4 28 42 56 冻融 循 环次数 图 4 动弹性模量损失率 f e 1 E 试样的表面剥落( O F 试样的表面剥落 图 5 混凝土的表面剥落 象如下： 表面裂纹扩展迅速， 破坏速度加快。破坏逐层发展， 暴露骨料。经过 5 6次左右冻融循环的粉煤灰陶粒混凝土， 开始 从砂浆层剥落， 露出骨料后逐步向内部发展 ， 造成一层层疏松 4 3 3 2 2 l l 0 O 一 g 暑 ) D 、 艇 露 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 层 ， 导致表面凸凹不平。剥蚀出现在表层 ， N a C1 结晶聚集在 混凝土底部 ， 遇湿或受潮后 Na C 1 溶解再度进入混凝土 ， 干燥后 又重新结晶， 此产生的结晶压要远远大于混凝土中的骨料与水 泥砂浆界面层的黏结力， 如此反复， 即使停止使用除冰盐， 盐冻 剥蚀破坏仍将产生， 直至受盐污染的混凝土层破坏为止。 2 4机 理分析 由于 C a 2 在水泥石和粉煤灰陶粒的界面区发生了迁移， 以轻 集料至水泥石方向上 s i 元素的突然变化作为判断界面起点的 判据 ， 分析 s i 元素由高变低直至稳定所经历的区间长度， 测试 6组样品水泥石与轻集料之间的界面宽度。将放大倍数调整至 5 0 0 0倍， 选择 5 i x m作为扫描步长， 从轻集料表面开始， 沿着水 泥石基体方向进行线扫描 ， 结果如图 6 所示。 距 边 界 距 离 p ,m 图 6 界面 区的 s C质量 比 由图6 可以看出， 界面区相对于基体具有较高的S C质量比， 一 方面是由于界面区中c a 向轻集料方向发生了迁移， 而基体 中的C a 2 向界面区迁移比较缓慢， 结果造成在界面区 S C质量 比高于基体； 另一方面， 说明界面区氢氧化钙的含量比较低。由 图可见， 沿着轻集料向水泥石方向， 各试样界面区的 S C比是 逐渐降低的， 并逐渐趋于稳定。在界面区的宽度 5 - 2 0 m范围 内， F组的 S C比最低， 说明几组试样中 F组的界面区氢氧化钙 含量最高。 轻集料与水泥石之间的界面区的宽度约为 5 2 0 i z m， 其中 A的界面区宽度为 1 0,z m， B的界面区宽度为 2 0 t x m， C的界面 区宽度 为 1 5 Ix m， D的界面区宽度为 1 O m， E的界 面区宽度为 1 0 m， F的界面区宽度为 5 m， 即各组试件界面区的宽度大小 顺序为： B C A = D= E F ， 界面区的宽度越小， 说明该组试件的 抗冻性能越优 良， 这与质量损失测量、 超声波测量和表面剥落 现象得到的结果均一致。 3结 论 ( 1 ) 掺加矿物掺合料的粉煤灰陶粒混凝土的单面抗冻性大 大优于普通 昆 凝土的单面抗冻融性。 ( 2 ) 单掺矿物掺合料的 5 6次的耐单面抗冻顺序是 ： 硅灰 粉煤灰 矿渣 。 ( 3 ) 复掺矿物掺合料的 5 6次的耐单面抗冻顺序是 ： 硅灰 + 矿渣 硅灰 +粉煤灰 矿渣 +粉煤灰。 ( 4 ) 复掺矿物掺合料混凝土的单面抗冻性均大大优于单掺 矿物掺合料混凝土的单面抗冻性。 ( 5 ) 质量损失测量 、 超声波测量和表面剥落现象得到的结 果 均一致 。 ( 6 ) 轻集料与水泥石之间的界面区的宽度约为 5 2 0 I,z m， 其中各组试件界面区的宽度大小顺序为： B C A = D = E F ， 界面 区的宽度越小 ， 说明该组试件的性能越优良。 参考文献 ： 1 邹宏霞 轻骨料混凝土耐久性研究【 J J 1 氏 温建筑技术， 2 0 0 3 ( 3 ) ： 3 - 4 【 2 】 张国强， 覃维祖 掺粉煤灰混凝土抗盐冻剥蚀性能研究f J 1 低温建筑 技术 ， 2 0 0 0 ( 4 ) ： 3 - 4 3 刘娟红 ， 宋少民 粉煤灰和磨细矿渣对高强轻骨料抗渗及抗冻性能 的影响I J J 硅酸盐学报 ， 2 0 0 5 ， 3 3 ( 4 ) ： 5 2 8 5 3 2 【 4 】 张燕坤， 宋玉普， 衣伟 掺硅灰的陶粒混凝土的强度和抗冻性试验【 J J 混凝土与水泥制品， 1 9 9 8 ( 5 ) ： 2 3 2 5 【 5 15 李中华， 巴恒静 道路混凝土抗盐冻性能的研究 J 】 四川大学学报： 工 程科学版 ， 2 0 0 8 ， 4 0 ( 5 ) 【 6 6 李中华， 巴恒静， 邓宏卫 混凝土抗冻性试验方法及评价参数的研究 评述f J 混凝土 ， 2 0 0 6 ( 6 ) ： 9 - 1 1 【 7 】 杨全兵 氯化钠对混凝土内部饱水度的影响J 】 硅酸盐学报， 2 0 0 5 ， 3 3 ( 1 】 ) ： 1 4 2 2 1 4 2 5 8 杨全兵 冻融循环条件下氯化钠浓度对混凝土内部饱水度的影响【 J J 硅酸盐学报， 2 0 0 7 ， 3 5 ( 1 ) ： 9 6 1 0 0 9 】 胡曙光， 王发洲 、 l ， 丁庆军 轻集料与水泥石的界面结构 J 】 硅酸盐学 报 ， 2 0 0 5 ， 3 3 ( 6 )： 7 1 3 7 1 7 作者简介 单位地址 ： 联 系电话 ： 张爱莲( 1 9 8 0 一 ) ， 女， 硕士， 助教， 从事土木工程方面的教学 和科研工作。 四川德阳嘉陵江西路4 号 四川建筑职业技术学院土木系 ( 6 1 8 0 0 0 ) 1 5 1 8 3 8 2 1 47 7 剪压法检测混凝土抗压强度技术规程 ( 送审稿 ) 通过审查 2 0 1 0年 3月 2 6日， 由中国建筑科学研究院检测中心主编的协会标准 剪压法检测混凝土抗压强度技术规程 ( 送审稿 ) 审查 会 在北京召开 。 审查委员会听取了标准主编袁海军教授级高工关于编制工作、 相关试验研究和重点审查内容的汇报， 对 规程 ( 送审稿 ) 进行 了认真的审查， 认为剪压法检测混凝土强度是一项 自主创新的技术， 为现场检测混凝土强度提供了一种新的力 法， 丰富了混凝土强 度现场检测技术。该方法科学合理， 剪压仪操作简便， 达到了国际水平。 审查会一致同意该 规程 通过审查， 建议编制组根据审查会的意见和建议， 对 规程 送审稿进一步修改后， 按规定程序报批。 61 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m