石灰石粉海工自密实高性能混凝土研究.pdf

6 低温建筑技术 2 0 1 2年第 8期 ( 总第 1 7 0期 ) 石灰石粉海工 自密实高性能混凝土研究 王成启 ， 张悦然 ( 中交上海 三航科学研 究院有 限公司 上海2 0 0 0 3 2) 【 摘要】 开展了复掺石灰石粉与矿渣粉海工 自密实高性能混凝土的试验研究。结果表明， 矿渣粉较大的 海工自密实混凝土工作性较差， 采用石灰石粉替代矿渣粉可改善海工自密实混凝土的工作性， 在复掺石灰石粉和 矿渣粉掺量为 7 0 的条件下， 掺人 1 0 一3 0 石灰石粉 自密实混凝土具有较高的流动性 、 填充性、 间隙通过性和 抗离析性等工作性； 2 8 d 抗压强度大于5 0 M P a ， 5 6 d 的电通量小于 1 0 0 0 C ， 9 0 d 扩散系数小于 1 5 1 0 m 2 s ， 满足 海洋环境下抗氯盐侵蚀的技术要求。 【 关键词】 石灰石粉； 矿渣粉； 海工 自密实高性能混凝土； 流动性； 填充性 ； 间隙通过性； 抗氯盐侵蚀性能 【 中图分类号】 T U 5 2 8 3 1 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 2 ) 0 8 一 O O O 6 0 3 自密实混凝土的关键技术是在新拌 阶段能够依 靠 自重作用充填、 密实， 而不需要额外的人工振捣 ， 它 包括流动性或填充性、 间隙通过性以及抗离析性等 3 个方面。而海工 自密实高性能混凝土不仅满足自密实 混凝土的所需工作性的要求 ， 而且具有较高的抗氯盐 侵蚀能力 ， 应提出抗氯盐侵蚀的指标要求， 使配制的 自 密实混凝土具有高性能。海工 自密实高性能混凝土的 配制应从原材料的优选和混凝土主要配制参数 以及 性能控制指标等方面综合考虑。 大量的研究表明 J ， 石灰石粉具有减水、 填充和 颗粒形貌效应， 可有效改善混凝土的工作性； 同时， 石 灰石也并不完全是一种惰性材料， 而具有一定活性。 因此， 采用石灰石粉也是改善海工 自密实混凝土的工 作性有效途径之一。掺入矿渣粉可改善混凝土工作 性， 并具有较强的抗氯离子渗透性能， 能有效防止混凝 土中钢筋由于氯离子侵入而引起的腐蚀 ， 从而提高混 的损失率在减小， 冻 2次的情况为例 ： 随着掺量 的增 加 ， 质量的损失率从 0 5 2 9 变化到 0 2 1 4 再变化到 没有损失。 表 4 冻融试验质量损失率 原因是由于温度的聚然变化 ， 水分积聚， 导致试件 内外受力不平衡， 有的试件逐渐出现小纵向的裂缝 ， 水 分进入后 ， 表面颗粒会逐渐的剥落， 试件的抗冻性能在 下降； 而随着固化剂的掺量的增加， 颗粒间联结能力逐 渐提高， 出现了质量的损失在减小的现象。 3结语 ( 1 ) 随着固化剂掺量的增加， 抗冻性能发生变 化 ， 在抗冻性能指标中， 抗压强度随冻融次数的增加逐 渐减少 ， 而强度损失率随掺量的增加也在逐渐减小 ， 质 量损失率随着冻融次数的增加而增加。 ( 2 ) 在固化剂掺量为 1 0 时， 强度损失率和质 量损失率 为最 小 ， 同时质量损失率没有超 过 5 ， 因此 1 0 为固化剂的最佳掺量。 参考 文献 1 Z a l i h e N ， E m i n G I m p r o v e m e n t o f c a l c a r e o u s e x p a n s i v e s o i l i n s e m i a r i d e n v i I o n l n e n t 8 J J o u r n a l 0 f A r i d E n v i r o l lm e n t 8 ， 2 0 o 1 2 T r e m b l a y H， 1 ) u c h e s n e J ， L o c a t J ， L e r o u e i l s I n fl u e n c e o f th e n a - t u r e o f o r g a n i c c o mp o u n d s O n fin e s o i l a b fl i z a fi o n wi t h c e me n t J C a n a d i a n G e o t e c h n i c a l T e s t i n g J o u r n a l ， 2 0 0 2 3 J T G E 5 1 - 0 9 ， 公路工程无机结合料稳定材料试验规程 S E 4 J T G E 4 0 ， 公路土工试验规程 S 5 戴文亭， 陈瑶 贝赛尔固化剂加固土路用性能试验研究 D 长春： 吉林大学， 2 0 0 7 ： 4 6 沙爱民， 卓建平 道路固化剂的研究 D 西安： 长安大学， 2 0 0 4： 5 7 李驰， 于浩固化风沙土强度特性及固化机制试验研究 J 岩土力学 ， 2 O O 9 ( 8 ) 8 文军， 朱向荣， 方鹏飞纳米硅粉水泥土固化机理研究 J 浙 江大学学报 ， 2 0 0 5 ， ( 6) 【 9 王选仓， 谭雪琴 固化剂稳定风沙土路用性能研究【 D 西 安 ： 长安大学 ， 2 0 0 6 【 收稿日期】 2 0 1 2一 o 4一 o 9 作者简介】 苏跃宏( 1 9 6 1 一) ， 男， 教授 ， 硕导， 主要从事固化 沙土路用性能试验研究 。 王成启等 ： 石灰石粉海工自密实高性能混凝土研究 7 凝土结构物耐久性 。但矿渣粉在应用过程 中也存 在一定问题， 大掺量矿渣粉混凝土易造成离析等工作 性不良现象。文中开展矿渣粉与石灰石粉复合配制海 工 自密实高性能混凝土， 以配制出工作性和耐久性 良 好海工 自密实高性能混凝土。 1 试验原材料优选 与试验 采用台泥句荣 5 2 5型硅酸盐水泥， 其性能达到 了 G B 1 7 5 2 0 0 7 ( 通用硅酸盐水泥 标准 5 2 5型硅 酸盐水泥 的质量标准； 采用宝 山钢铁有限公 司宝 田 $ 9 5矿渣粉 ， 其性能达到了 G B T 1 8 0 4 6 2 0 0 8 ( 用于水 泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉 标准的质量要求； 采用浙江省湖州石粉厂生产的4 0 0目的石灰石粉； 采 用河砂， 砂为细度模数位 2 7 6的 区中砂， 级配良好 ， 符合 J G J 5 2 2 0 0 6 ( 普通混凝土用砂、 石质量及检验方 法标准 的质量基本要求； 试验采用 5 2 0 ra m连续级 配的碎石 ， 由 51 0 ra m和 1 02 0 ra m两级 配按 3 ： 7比 例配制而成； 采用巴斯夫有限公司 R P 2 5聚羧酸高效 减水剂 ， 其减水率均达到 G B 8 0 7 62 0 0 8 ( 混凝土外加 剂 的质量要求。 2 混凝土配合比与试 验方法 2 1 混凝土配合比 分别配制了单掺矿渣粉和复掺石灰石粉与矿渣 粉 自密实 混凝 土， 单 掺矿 渣 粉掺 量 为 4 0 、 5 0 、 6 0 、 7 0 、 8 0 ； 复掺矿渣粉与石灰石粉为矿渣与石 灰石粉总掺量为 7 0 ， 石灰石粉掺量为 1 0 、 2 0 、 3 0 ， 混凝土的配合 比如表 1所示。 自密 实混凝 土配合比 矿渣粉石灰石粉 砂 石 l 9 4 9 2 5 8 1 0 2 4 3 9 2 0 8 1 0 2 9 2 9 1 5 8 1 o 3 4 0 9 l l 8 1 0 3 B 9 9 0 6 8 1 0 2 9 2 4 9 9 08 8 1 o 2 4 3 9 7 9 O 7 8 1 0 1 9 4 l 4 6 9 6 4 8 1 o 2 2试验方法 工作性试验方法参照 C C E S 0 22 0 0 4 自密实混 凝土设计与施工指南 和 C E C S 2 0 3 ： 2 0 0 6 ( 自密实混凝 土应用技术规程 等标准的有关规定进行； 电通量试 验按 A S T M C 1 2 0 2 ( 混凝土抗氯离子渗透性标准试验 方法 进行 ； 扩散系数试验按 G B J 8 2 8 5 普通混凝土 长期性能和耐久性能试验方法( R C M法) 的有关规 定进行； 抗压强度试验按 J T J 2 7 09 8 水运工程混凝 土试验规程 的有关规定进行。 3 试验结 果与讨 论分析 3 1 拌合物性能 3 1 1 流动性和填充性试验 流动性和填充性的参数的试验结果如表 2 。从表 2可以看出， 随着矿渣粉掺量的增加， 自密实混凝土的 坍落度和坍落扩展度均不断增加， ，I 5 0 0流动时间和 V 型漏斗通过时间均有一定程度地降低 ， 流动性和填充 性有所增加 ， 但会出现离析和泌水现象， 矿渣粉掺量为 7 0 和 8 0 的自密实混凝土已表现出明显 的离析和 泌水的现象。从表 2还可 以看出， 当掺合料总掺量为 7 0 时， 石灰石粉掺量为 2 0 的 自密实混凝土具有较 高的坍落扩展度， 0 0流动时间和 V型漏斗通过时间 最小， 混凝土拌合物的流动性和填充性最好。 表 2 流动性和填充性测试结果 3 1 2 间隙通过性和抗离析性试 验 表 3 间隙通过性与抗离析性测试结果 L型仪高度 比和 u型仪填充高度的测试结果如 表 3所示 。从表 3可 以看 出， 随着矿渣粉掺量 的增加 ， 自密实混凝土 L型仪高度比和 u型仪填充高度均呈 现不断降低趋势， 间隙通过性能变差， L型仪高度比在 0 7 0 0 8 0之间， u型仪填充高度在 2 9 0 3 1 8 ra m之 间， 不能满足海工自密实高性能混凝土拌合物的间隙 通过性 质量要求。从 表 3还 可 以看 出 ， 在 矿渣 粉与石 一 一 一 水一 m m m m m m m m 粥 拼 卯 姗 啪啪 砌阮 晒 8 低温建筑技术 2 0 1 2年第8期( 总第 1 7 0期) 灰石粉总掺量为 7 0 的条件下 ， 当石灰石粉掺量为 2 0 时， 复掺矿渣粉与石灰石粉 自密实混凝土 L型仪 高度比为0 8 8 ， U型仪填充高度为 3 3 2 m m， 具有较高 的间隙通过能力。 拌合物稳定性跳桌试验的测试结果如表 3所示。 从表 3 表明， 随着矿渣粉掺量的增加， 自密实混凝土的 粗骨料振动离析率 呈现不 断增 加 的趋 势 ， 表 明掺 入较 多矿渣粉对混凝土抗离析性能产生不利影响。从表 3 还可以看出， 复掺矿渣粉与石灰石粉海工自密实高性 能混凝土粗骨料振动离析率在 7 3 一 9 5 之间， 振 动离析率均小于 1 0 ， 具有较高的抗离析稳定性。 3 2 抗压强度 抗压强度 的测试 结果 如表 4 。从 表 4可 以看 出 ， 随着矿渣粉掺量的增加 ， 混凝土的抗压强度逐渐降低， 掺量从 4 0 增加 到 8 0 ， 7 、 2 8 、 5 6和 9 0 d的抗 压强度 分别下降 4 3 2 、 2 6 0 、 2 2 0 和 2 0 9 ， 降低幅度 随着龄期的增加而不断减小。掺量为 4 0 一8 0 矿 渣粉 自密实混凝 土 的 2 8 d抗压强 度均大于 5 0 M P a ， 在 5 4 1 7 3 1 b l P a 之 间。从表 4还可 以看 出， 复掺 矿渣 粉与石灰石粉海工 自密实高性能混凝土的2 8 d 抗压强 度均大于 5 0 N P a ， 在 5 4 9 5 8 7 M P a 之 间 ， 9 0 d的抗 压 强度还会继续增加 ， 7 1 8 7 4 9 MP a 之间， 具有较高的 抗压强度， 满足海工混凝土结构的抗压强度要求。 表 4自密实混凝土 的含气 、 表观密度和抗压强度 N P a 3 3耐久性 电通量 、 R C M 法 扩散 系数测 试结 果 如表 5所 示。 从表 5可看出， 随着龄期的增加， 单掺矿渣粉混凝土的 电通量不断降低； 随着矿渣粉掺量的增加， 自密实混凝 土的电量有所降低， 矿渣粉掺量为 6 0 8 0 的 自密 实混凝土电通量相对较小， 掺入 2 0 的石灰石粉海工 自密实 高性 能混凝 土 电通 量较 低 ， 5 6 d和 9 0 d的电通 量均小于 I O 0 0 C， 具有较高抗氯盐侵蚀能力。从表 5 还可看出 ， 自密实混凝 土扩散 系数的变化 规律 与电通 量基本相同 ， 掺入 2 0 的石灰石粉 自密实混凝 土扩散 系数 较低 ， 9 0 d的扩 散系数 均小 于 1 51 0 m s ， 可 满足海洋环境下抗氯盐侵蚀环境的要求。 表 5 复掺粉煤灰与石灰石粉自密实混凝土的 电通和扩散系数测试结果 4结 语 通过优选原材料和配合 比的优化设计 ， 研究了单 掺矿渣粉以及复掺矿渣粉与石灰石粉海工 自密实高 性能混凝土的工作性、 抗压强度和耐久性等性能， 并优 选出复掺矿渣粉和石灰石粉的组成。当矿渣粉掺量较 大时， 自密实混凝土会出现离析泌水， 间隙通过性和抗 离析性也下降， 不能满足 自密实混凝土工作性要求。 采用石灰石粉替代矿渣粉 ， 有效改善海工 自密实工作 性， 在粉煤灰和石灰石粉掺量为 7 0 的条件下， 掺入 1 0 一 3 0 粉煤灰 自密实混凝土具有较高的流动性、 填充性、 间隙通过性和抗离析性等性能， 满足 自密实混 凝土的施工要求； 同时， 具有较高的抗压强度和抗氯盐 侵蚀性能， 2 8 d 抗压强度大于 5 0 MP a ， 5 6 d的电通量小 于 I O 0 0 C， 9 0 d扩散系数小于 1 5 x 1 0 n l s ， 满足海 洋环境下抗氯盐侵蚀的耐久性要求。 参考文献 1 杨华山， 方坤河， 涂胜金 石灰石粉在水泥基材料中的作用及 其机理 J 混凝土 ， 2 0 0 6 ， ( 6 ) ： 3 2 3 5 2 何秋海 双掺石灰石粉和粉煤灰 自密实混凝土的应用研究 J 粉煤灰 ， 2 0 1 0， ( 4 ) ： 3 2 3 4 3 熊远柱， 万慧文 石灰石粉对混凝土性能的影响 J 混凝土， 2 0 1 0， ( 9 ) ： 8 99 1 4 杨柳， 宋少民 石灰石粉与矿物掺合料复掺对混凝土工作性及 强度的影响 J 北京建筑工程学院学报 ， 2 0 1 0， ( 2 ) ： 4 9 5 2 5 张国志， 刘秉京 磨细矿渣高性 能混凝土在桥梁工程 中的应用 J 中国港湾建设， 2 0 0 1 ， ( 4 ) ： 1 3 1 6 6 陈迅捷， 王昌义 磨细矿渣高性能混凝土在海工建筑物中成功 应用 J 混凝土， 2 0 0 0 ， ( 9 ) ： 5 9 6 1 7 路来军， 李虎军 磨细矿渣高性能混凝土的研究与应用【 J 施 工技术 ， 1 9 9 8 ， ( 5 )： 91 1 收稿日期】 2 0 1 2- 0 3 1 2 作者简介】 王成启 ( 1 9 6 4一) ， 男 ， 安徽繁 昌人 ， 教 授级高级工 程师 ， 博士 ， 从事工程材料研究 。