掺矿物掺合料轻集料混凝土的强度特征.pdf

宋术杰等 ： 掺矿物掺合料轻集料混凝土的强度特征 3 掺矿物掺合料轻 集料混凝土的强度特征 宋术杰 。 ， 郑秀华 ， 董淑慧 l 1 呼伦贝尔职业技术学校 内蒙 古呼 伦贝尔0 2 1 0 0 0； 2 哈尔滨- re , 学交通科学与工程学院 。 哈尔滨1 5 0 0 9 0) 【 摘要】 文章研究分析了粉煤灰、 沸石粉、 硅粉在不同水胶t T单掺及复掺对轻集料混凝土抗压强度的影 响， 结果表明在低水胶比下， 掺矿物掺合料后的轻集料混凝土将获得更高的抗压强度 ； 复掺矿物掺合料对轻集料 混凝土抗压强度更有利。 【 关键词】 轻集料混凝土； 粉煤灰 ； 沸石粉； 硅粉 【 *ll t 类号】 T U 5 2 8 0 4 【 文献标识码】 A 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 2 0 1 3 0 3 0 0 0 3 0 3 EXP ERI M口 E c N I IAL oN CoM P RES S I 、 1 E S TRENGTH oF LI GHT W EI GHT AGGREGATE CoNCRETE W I TH M D t AL AD XTURE S O N G S h u - j i e Z H E N G X i u h u a D O N G S h u h u i ( 1 V o c a t i o n a l T e c h n i c a l S c h o o l o f H u l u n b u i r ， I n n e r M o n g o l i a Hu l u n b u i r 0 2 1 0 0 0， C h i n a ； 2 S c h o o l o f T r a f fi c S c i e n c e a n d E n g i ，Ha r b i n I n s ti t u t e o f T e c h n o l o g y，Ha r b i n 1 5 9 0 ，C h i n a ) A b s t r a c t ： T h e i n fl u e n c e s o f f a c t s s u c h a s t y p e s o f a d m i x t u r e s ( n y a s h， z e o l i t e p o w d e r ， s i l i c o n pow d e r )， d i ff e r e n t w a t e r c e me n t r a t i o a n d c o m p o s i t e a d d i t i o n a d mi x t u r e r a ti o e t c o n c o m p r e s s i v e s t r e n g t h o f l i g h t t w e i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e we r e s t u d i e d a n d a n a l y z e d T h e r e s u l t s s h o w t h a t l i g h t t we i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e w i t h mi n e r a l a d mi x t u r e wi U g e t h i g h e r s tre n g t h i n l o w wa t e r c e me n t r a ti o ；c o mp r e s s i v e s t ren g t h o f l i g h t t w e i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e wi t h c o mp o s i t e a d d i t i o n a dm i x t u re i s mo r e a d v a n t a g e o u s K e y w o r d s ： l i ght t w e i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e ； fl y a s h ； z e o l i t e p o w d e r ； s i l i c o n p o w d e r 随着我国经济的不断发展， 大量新型高层建筑和 大跨度桥梁不断涌现 ， 由于轻集料混凝土较普通混凝 基金项目】 黑龙江省交通厅重点科技项 目( M H 2 0 0 6 0 0 5 1 ) 参考文 献 马强， 朋改非， 谢永江， 朱长华 双掺硅灰、 粉煤灰对青藏铁路 用高性能混凝土性能的影响 J 混凝土， 2 0 0 4 ， 1 7 3 ( 3 ) ： 4 5 高 相东 ， 王新友 粉煤灰 、 矿渣双掺 高性能砂浆 与混凝 土的强 度与耐氯离子侵蚀性能研究 c 高强高性能混凝土第四届 学术讨论会文集 2 0 0 1 ： 3 0 93 1 5 傅杰 多掺料在高强轻集料混凝土中的应用性能 J 中国高 新技术企业 2 0 1 0， 1 3 6 ( 1 )： 1 4 81 4 9 刘娟红 ， 宋少民 粉煤灰 和磨 细矿渣 对高强轻 骨料混凝 土抗渗 及抗冻性能的影 响 J 硅酸盐学 ， 2 0 0 5， 3 3 ( 4 ) ： 5 2 85 3 2 T Y I o，H Z C u i ，Z G L i I n flu e n c e o f a g g r e g a t e p r e w e tt i n g a n d F l y A s h O il m e c h a n i c a l p ro p e r t i e s o f l i g h t w e i g h t c o n c r e t e j Wa s t e Mana g e m e n t 。 2 0 O 4， 2 4 ( 4 )： 3 3 33 3 8 K S C h i t。M H Zh ang Wa t e r p e r me a b i l i t y a n d c h l o r i d e p e n e t r a - b i l i t y o f h i gh s t r e n g t h l i ghtwe i ght a g g r e g a t e c o n c r e t e J C e m e n t an d Co n c ret e Re s e a r c h 2 0 0 2。3 2：6 3 96 45 E 7 泰伦斯， c赫兰 关于硅灰和高性能混凝土的一些思考 J 混凝 土， 2 O O 4 1 7 9( 9 ) ：1 0一l 2 8 】 赵顺增， 文 U 立， 杨亚晋高性能轻集料混凝土的耐久性试验 研究 c 】 新型高性能混凝土耐久性的研究与工程应用 北 京 ： 中国建材 出版社 ， 2 0 O 4 ： 4 8 4 4 8 8 9 3 杨正宏 轻集料混凝土气渗性研究 M 新型高性能混凝土 耐久 性 的 研 究 与 工 程 应 用 北 京 ：中 国 建 材 工 业 出 版 社 ， 2 0 D 4 1 0 李翠玲， 路新佩， 张海霞 确定氯离子在水泥基材料中扩散系 数的快速试验方法 J 工业建筑， 1 9 9 8 ， 2 8 ( 6 ) ： 4 1 4 3 1 1 金伟良， 等 混凝土结构耐久性 M 北京： 科学出版社， 2 0 0 2 1 2 J黄士元， 蒋家奋， 杨南如近代混凝土技术 M 西安： 陕西 科学 技术 出版社 ， 1 9 9 8 ： 8 2 1 3 胡红梅， 马保国 矿物功能材料改善混凝土氯离子渗透性的 试验研究 J 混凝土， 2 0 0 4 ， 1 7 2 ( 2 ) ： 1 5 2 0 收稿 日 期】 2 0 1 2 1 2 - 2 1 作者简 介】 郑 秀华 ( 1 9 6 5一) ， 女 ，河北阜 城人 ， 博 士，研 究 方向： 混凝土组成结构与性能。 1 J 1J 1 1J I=I 4 低温建筑技术 2 0 1 3 年第3 期( 总第 1 7 7期) 土具有更高 的 比强度 、 抗震性 、 保 温性 、 耐久 性 ， 因此 为高强轻集料混凝土迎来新的发展契机。已有研究 表明 】 ， 各种矿物料复合可以显著改善混凝土的性 能。合理使用各种矿物料， 不仅可减少水泥用量， 实 现节能降耗， 也可提高混凝土的质量， 实现 良好 的经 济效益。文中研究了单掺粉煤灰及粉煤灰、 沸石粉、 硅灰几种矿物料复合对页岩陶粒混凝土的抗压强度 的影响， 实验结果对轻集料混凝土的设计、 施工及工 程应用具有重要指导意义。 1 原材料 水泥： P 0 4 2 5水泥 ； 掺合料为 I级粉煤灰、 沸 石粉 、 硅 灰 ； 细集料 ： 河砂 ， 视密度 2 6 5 9 k g m 3 ， 细度模 数 2 4 5 ； 粗集料 ( 两种 ) ： 页岩陶粒 ， 最 大粒径 2 0 m m， l h 吸水率分别为2 4 和 7 1 ； 外加剂： U N F一 5高效减 水剂和 S J 一 2引气剂 。 2试验结果和分析 2 1 粉煤灰和引气剂对页岩陶粒混凝土抗压强度的 影响 采用 1 h吸水率为 2 4 陶粒， 配制两组不同水灰 比( A组为 O 3 1 和 B组 为 0 4 0 ) 的基 准混凝 土 ， 在基 准配合比基础上， 单掺粉煤灰时， 适当改变引气剂掺 量 0 0 0 5 ， 含气量控制在 3 0 一 4 0 。粉煤灰 掺量为 1 0 、 3 0 、 5 0 ， 为保证和易性与基准配合比 基本一致 ， 高效减水剂掺量做适当调整， A、 B组脚标 中首位 0 、 1 、 3和5分别代表粉煤灰掺量为 0 、 1 0 、 3 0 和 5 0 ； 第二位 0 、 2 、 3和 5代表引气剂掺量分别 为0 、 0 0 2 、 0 0 3 和0 0 5 。抗压强度测定结果 见图 l和图 2 。 龄期， d 图1 引气粉煤灰混凝土的抗压强度( wt B = o 3 1 ) 单掺 1 0 粉煤灰( A 1 0 ) 和掺 1 0 粉煤灰与含气 量 2 6 ( A 1 2 ) 的混凝 土 ， 抗压 强 度发 展规 律几 乎相 同。7 d 抗压强度并未降低 ， 反而略有提高， 2 8 d抗压强 度和 5 6 d 抗压强度 比基准混凝土的分别提高约 I l 和 6 。 当粉煤 灰 掺 量 提 高 到 3 0 ， 含 气 量 达 3 8 时 ( t 3 3 ) ， 混凝土7 d 抗压强度比基准混凝土降低约7 ， 2 8 d 抗压强度与基准混凝土的相当， 而 5 6 d抗压强度 比基准混凝土的提高约 1 3 。当粉煤灰掺量提高到 5 0 ， 含气 量达 4 0 时( A 5 5 ) ， 混凝土 7 d 、 2 8 d 抗压 强 度比基准混凝土明显降低， 而 5 6 d抗压强度与基准混 凝土的接近 。 龄期， d 图2 引气粉煤灰混凝土 的抗压强度( WI B = O 4 ) 当继续增加粉煤灰掺量和保持适当含气量 ， 2 8 d 混凝土抗压强度明显下降。如粉煤灰掺量 5 0 ， 含气 量为 4 0 时 ， 混凝 土 7 d 、 2 8 d抗压强度 比基准混 凝 土 分别降低 4 8 和4 2 ， 但 5 6 d抗压强度略超过基准混 凝土 2 8 d 抗压强度。从图 1中明显看出， 随粉煤灰掺 量增大 ， 混凝 土 2 8 d 后 的抗压强度增 长率也增大 。 从图 2中可 以看 出 ， 当水胶 比增 大 ， 如水 胶 比为 0 4 O时， 掺入粉煤灰和引气剂使混凝土抗压强度明显 降低， 至 5 6 d 仍未赶上基准混凝土的抗压强度。由此 看出， 在低水胶 比下， 加矿物掺合料页岩陶粒混凝土 将获得更高 的强度 。 2 2 复合掺合料对页岩陶粒混凝土抗压强度的影响 为研究复合矿物掺合料对页岩陶粒混凝 土的复 合作用效果 ， 设计 了多因素的组合研究方案， 采用 l h 吸水率为7 1 陶粒配制混凝土， 配合比和试验结果 见表 1 及 图 3 。 6 0 蚕5 0 哽 幽 4 0 鬟； 掺入 2 0 粉煤灰的页岩陶粒混凝土 ( S 1 ) ， 强 度的 变化规律同前面掺 1 0 粉煤灰的变化规律相似。另 外根据吴中伟的“ 中心质假说” ， 未水化的水泥颗粒和 未水化粉煤灰颗粒相当于 H粒子， 水泥凝胶属于 L粒 子， 在低水胶比时 ， 水泥石中保留了很大的 I - I L的值 ， 使得混凝土强度较高 。因此当粉煤灰掺量为 2 0 时 ， 7 d和 2 8 d抗压 强度与基 准混凝 土 比相 差并不 大 ； 而2 8 d后， 随着粉煤灰二次反应生成物增多， 页岩陶粒 混凝土密实度增加幅度远大于基准混凝土， 因此其抗 日 墨、 憾般幽 毒罨趟酿龃霸 宋术杰等： 掺矿物掺合料轻集料混凝土的强度特征 5 注： 胶凝材料总量为 5 2 0 k g m ， 水胶比为0 3 1 。斜线下方表示各龄期强度与2 8 d 强度之比的百分数。 掺人 2 0 的粉煤灰和复合掺合料后 ( S 1 一S 5 ) ， 页 岩陶粒混凝土 2 8 d抗压 强度 在 4 6 1 5 5 9 M P a 之 间 ， 页岩陶粒混凝 土达 到 L C 4 0L C 5 0 。复掺 矿物掺 合料 的各混凝土( s 2 s 5 ) 的早期 7 d和后期 2 8 d 抗压强度 明显高于单掺粉煤灰的抗压强度， 也就是说复掺 的效 果优于单掺。无论是粉煤灰还是沸石粉， 与硅灰复合 后， 增强效果明显， 早期和后期抗压强度较单掺粉煤 灰的分别提高了 1 8 2 7 和 1 5 一1 9 ， 尤其是早 期抗压强度提高更为显著。S 0的 7 d抗压强度达 2 8 d 抗压强度的7 8 ， 而 s 2 一s 5各混凝土的 7 d抗压强度 达 2 8 d抗压强度的 8 2 一8 4 ， 即复掺矿物掺合料 的 早期强度发展速度大于粉煤灰混凝土。复合掺加粉 煤灰、 沸石粉和硅灰可在硅灰减少 5 的前提下制备 出2 8 d 抗压强度达到 5 5 MP a的高强页岩陶粒混凝土。 3结语 ( 1 ) 掺入粉煤灰和引气剂后 ， 当水胶比为 0 3 1 时， 粉煤灰掺量低于 3 0 的页岩陶粒混凝土， 其抗压 强度和未掺的基本相当； 掺量大于 3 0 时， 其早期抗 压强度远低于未掺的， 而后期抗压强度高于未掺的。 当水胶比为0 4 0时 ， 掺人粉煤灰和引气剂使混凝土抗 压强度明显降低 ， 至 5 6 d仍未赶上基准混凝土的抗压 强度 。在低水胶 比下 ， 加 矿物掺 合料 页岩 陶粒 混凝 土 将获得更高的强度。 ( 2 ) 无论是粉煤灰还是沸石粉 ， 与硅灰复合后， 增强效果明显， 页岩陶粒混凝土早期和后期抗压强度 较单掺粉煤灰的页岩陶粒混凝土分别提高了 1 8 2 7 和 1 5 一1 9 ， 尤其是早期抗压强度提高更为 显著 。 ( 3 ) 复合掺加粉煤灰 1 0 、 沸石粉 5 和硅灰 5 时 ， 效果最佳 ， 可制 备 出 2 8 d抗压 强度 达到 5 5 M P a 的高强页岩陶粒混凝土。 参 考文献 I 王湛 ， 李庚英 双掺 活性混凝 土材料 对高强混 凝土性能 的影 响 J 混凝土， 2 0 0 1 ， 1 4 0 ( 6 ) ： 1 5 1 8 2 傅杰 多掺料在高强轻集料混凝土中的应用性能 J 中国高 新技术企业 ， 2 0 1 0， 1 3 6 ( 1 ) ： 1 4 81 4 9 3 程多松 矿物掺和料对轻集料混凝土性能的影响 J 安徽建 筑 ， 2 0 0 9 ， 6 8 ( 5 ) ： 4 6 4 9 4 杨全兵， 王彩英 矿物掺合料对混凝土性能的影响 J 粉煤 灰 ， 2 0 o 8 ， ( 4) ： 1 92 0 5 吴中伟， 廉慧珍 高性能混凝土 M 北京 中国建材工业出版 社 。 l 9 9 6 ： 4 95 2 6 吴中伟 高性能混凝土及其矿物细掺料 J 建筑技术， 1 9 9 9 ， 3 0( 3 ) ： 1 6 01 6 3 【 收稿日期 2 0 1 2 1 2 - 2 1 作者简介】 宋术杰( 1 9 8 1 一) ， 女， 黑龙江甘南人， 工程师， 研 究方 向： 道路桥梁工程材料。 本刊投稿需知 低温建筑技术 编辑部所录用的稿件要求： 1 论文是作者独立取得 的原创性研究成果 ， 内 容不涉及国家机密。 2 论文未曾 以任何形式、 用任何文种在国内外 公开发表过 。 3 内容不侵犯他人著作权 和其他权利 ， 否则著 作权人将承担 由于论文 内容侵权 而产生的全部责 任， 并赔偿由此给编辑部造成的全部损失。