粉煤灰掺量对混凝土抗冲磨性能的影响.pdf

2 0 1 3 年 第 3期 (总 第 2 8 1 期 ) Nu mb e r 3 i n 2 0 1 3 ( T o t a l No 2 8 1 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AL AND ADM I NI CLE 粉煤灰掺量对混凝土抗冲磨性能的影响 黄春霞，张艳 ，凌飞 ( 陕西工业职业技术学院 土木工程学院，陕西 咸 阳 7 1 2 0 0 0 ) 摘要： 为提高水工建筑物的耐久Jl 生，水工建筑物中通常采用抗冲磨混凝土。 前人研究发现 ， H F粉煤灰混凝土试块后期抗压 、 抗冲磨强度明显提高 1】 。 在前人研究的基础上 ， 分别研究了不同粉煤灰掺量与不同水胶 比对 H F粉煤灰混凝土抗冲磨性能的影响。 试 验结果表 明： 粉煤灰掺量为 2 5 的混凝土试块 比粉煤灰掺量为 2 0 的混凝土试块的磨损率小 ； 而且， 水胶 比越小， 混凝土试块 的 磨损率越大， 抗压强度越大。 关键词： 粉煤灰 ；水胶比；抗冲磨性能 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 3 ) 0 3 0 0 9 0 0 2 I mpa c t o f f l y a s h o n t h e c on c r e t e a br a s i o n r e s i s t a n t p e r f o r ma n c e HUANG Chu n- xi a ， ZHANG Ya h， LI NG Fe i ( Co l l e g e o f Ci v i l E n g i n e e r i n g， S h a a n x i P o l y t e c h n i c I n s t i t u t e ， Xi a n y a n g7 1 2 0 0 0， C h in a ) Abs t r a ct ： To i mp r o v e t he d u r a b i l i t y o fhy d r a u l i c s t r u c t u r e s h y dra ul i c s t r u c t u r e wa s o fte n us e d i mp a c t mi l l c o nc r e t e Pr e vi o u s r e s e a r c h f o un d t h a t t h e HF fly a s h c o n c r e t e b l o c k l a t e r c omp r e s s i ve ， i mp a c t g r i nd i n g s tre n g t h ha d o b vi o u s l y i mp r o v e d On t h e ba s i s o f p r e v i o us s tud i e s ， r e s pe c t i ve l y s tudi e d o n the p r o p e r t i e s of gr i n d i n g wi t h the d i f f e r e n t fly a s h c o n t e n t a n d di f f e r e n t wa t e r c e me n t r a t i oTh e t e s t r e s u l t s s h o we dt ha t ： wh e nt heflya s hc o n t e n twa s25 ， thewe a r r a t eo f the c o n c r e t eb l o c kwa s s ma l l e rt h an t h e o n ewi t h2 0 fly c o n t e n t Mo r e o v e r ， wh e n the wa t e r - b i n d e r r a t i o s ma l l e r ， t h e c o n c r e t e bl o c k we ar r a t e wa s mu c h l arg e r a nd t h e c o mpr e s s i v e s t r e n g t h wa s muc h g r e a t e r Ke yw or ds ： fly a s h； wa t e r - b i nd e r r a t i o； e r os i o na n d e b r a s i o n r e s i s t a n c e 0 引言 抗冲磨混凝 土通 常用 于大坝泄水建筑物溢流面 和水 轮机尾部位2 。 由于这些部位不断受到高速挟 沙石水 流的 冲击 、 切削 、 磨损 、 剥蚀等综合作用 ， 因此 ， 这些部位 的混凝 土耐久性要求比较高。 前人研究发现 ， 掺入 H F外加剂的粉 煤灰混凝 土抗 冲耐磨性能较未掺 H F外 加剂 的粉煤灰混 凝土的抗 冲耐磨性能明显提高 3 】 。 本次试验在已有理论的基础上 ， 分别研究了不 同水胶 比及 不同粉煤灰掺量对 H F外加剂粉 煤灰混凝土 的抗 冲 耐磨性能的影响。 1 抗 冲耐磨 混凝 土试验研 究 1 1 试验原材料 试验原材料包括 ： ( 1 ) 水 泥 ： 喀什飞龙水泥厂生产 的“ 团结” P O 4 2 5级 水泥 。 ( 2 ) 砂 ： 采用当地塔河砂 ， 细度模数为 2 5 。 ( 3 ) 粗骨料 ： 采用当地卵石 5 - 2 0 m m， 占4 5 ； 2 0 - - 4 0 mm， 占 5 5 。 收稿 日期 ：2 0 1 2 - 0 9 1 3 基金项 目：国家“ 十一五” 科技支撑计划重点项 目( 2 0 0 6 B A D1 1 B 0 3 ) 9 O ( 4 ) 粉煤灰 ： 喀什浩源有限责任公司生产的 I I 级粉煤灰。 ( 5 ) 抗冲耐磨剂： 甘肃巨才电力技术公司的 H F 抗冲磨剂。 ( 6 ) 高效引气剂 ： 天山建材公司的 A E R型液体引气剂。 1 2试 验 方 法 1 2 1 试验仪器 试验主要有流速仪和旋转式水砂磨损机 。 1 2 2 试验步骤 ( 1 ) 按 照 D L T 5 1 5 0 -2 0 0 1 有关 规定 ， 成 型混凝 土试 块并养护。 在冲磨试验前两天 ， 将试块放入水 中充分浸泡。 ( 2 ) 试验时 ， 将试块从水 中取 出 ， 并擦 去表 面水分 ， 使 其呈饱和面干状态。 然后称量试块质量 ， 精确到 0 1 g ， 该质 量即为冲磨前质量 M0 。 并 向旋转式水砂磨损机 内注足水 及磨料 。 ( 3 ) 将试块放入磨损机中 ， 调整其平整度 ， 盖上橡皮垫 圈， 上紧螺丝。 ( 4 ) 启动磨损机 ， 并控 制流速 3 0 m s ， 记 录起 止时间 。 每个时间分别冲磨 4 6 h 与 1 0 h ， 停机取 出试件。 用水将其 冲洗干净 ， 抹去表面水分 ， 称其质量 ， 精确至 0 1 g o 该质量 即为冲磨后质量 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 试验 结果及 分析 2 1 试 验 结 果 H F粉煤 灰混凝 土抗 冲磨试 验配合 比及试 验结果 见 表 1 。 2 2 试验 结果分析 试验结果 的处理采用质量损失法进行计算 ， 计算结果 见 表 2 。 表 1 H F粉煤灰混凝土抗冲磨试验配合 比及试验结果 I 一 1 4 2 5 R 0 3 5 2 O 2 O 1 36 9 5 1 0 5 84 2 036 3 0 0 0 5 7 0 1 7 5 3 1 - 2 4 25R 0 3 0 2 0 2 0 48 3 5 8 8 6 3 1 2 0 2 9 2 0 0 1 1 2 0 8 9 3 1 - 3 4 25 R 025 2 O 2 0 5 9 0 67 9 2 0 6 8 4 0 0 1 2 6 0 79 4 I I - 1 4 2 5 R 035 2 5 2 0 2 83 3 44 2 0 6 7 7 0 0 0 5 5 0 935 2 I I - 2 42 5 R 03 0 2 5 2 0 4 26 5 32 5 9 7 2 0 3 6 7 0 0 1 0 7 0 l 8 1 I I 3 42 5 R 0 2 5 25 20 4 95 5 62 7 0 3 2 0 7 3 2 0 0 1 1 5 0 8 7 ( 1 ) 试件平均失重率 ： Q = ( M4 6 - Mo ) + ( Mlo - Mo ) 2 Mo ( 2 ) 混凝土试件抗含沙水流冲磨磨损率的计算 ： N = 0 M M S t ( 1 ) ( 2 ) 式中 ： Mo 磨损率 ， 单位面积的试块在单位时间内被磨损 的质量 ， k g ( h m2 ) ； 一 试件冲磨前的质量 ， k g ； 下转第 9 5页 91 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 】P ARK E R H W ， F E RN AND E Z - DE L G ADO G， L O RI G L J A p r a c t i c a l n e w a p p r o a c h t o s h o t c r e t e r e b o u n d l o s s e s P S h o t c r e t e f o r Gr o u n d S up p o r t ， 1 9 7 6： 1 4 9-1 88 3 Ma r c J o l i n Me c h a n i s ms o f p l a c e me n t a n d s t a b i l i t y o f d r y p r o c e s s s h o t c r e t e D T h e U n i v e r s i t y o f B r i t i s h C o l u mb i a ， 1 9 9 9 4 】G B 5 0 0 8 6 -2 0 0 1 ， 锚杆喷射混凝土支护技术规范 s 】 E 京 ： 中国 计划出版社 ， 2 0 0 1 【 5 C E C S 1 6 1 -2 0 0 4 ， 喷射混凝土土加固技术规程 s 】 北京 ： 中国工 程建设标准化协会 ， 2 0 0 4 6 】 J T G F 6 0 -2 0 0 9 ， 公路隧道施工技术规范 S 北京 ： 人民交通出版 社 ， 2 0 0 9 7 】 T B 1 0 7 5 3 -2 0 1 0 ， 高速铁路隧道工程施工质量验收标准【 s 京 ： 中国铁道出版社， 2 0 1 0 I 8 】8 S L 3 7 7 2 0 0 7 ， 水利水电工程锚喷支护技术规范【 s 】 E 京 ： 中 国 水利水电出版社 ， 2 0 0 7 9 D IJ r 5 1 8 1 -2 0 0 3 ， 水电水利工程锚喷支护施工规范 S 北京 ： 中 国水利水电出版社 ， 2 0 0 3 1 0 黄国兴 ， 刘燕波 ， 柳华英 ， 等 对喷射混凝土与围岩黏结强度检 测方法的评价【 J J _水利学报， 2 0 1 0 ( 1 1 ) ： 1 3 8 2 1 3 8 6 【 1 l 】 陈文 耀， 李文伟 湿喷混凝土速凝剂选择及配合比设计方法探 讨 J _水利水电技术 ， 2 0 0 6 ( 1 2 ) ： 3 3 3 6 1 2 MAL MGR E NA L， ROL UND C N S A d h e s i o n s t r e n g t h a n d s h ri n k a g e o f s h o t c r e t e J T u n n e l l i n g a n d Un d e r g r o u n d S p a c e T e c h n o l o g y ， 2 0 0 5 。 2 0 ( 1 ) ： 3 3 4 8 1 3 李国新， 杨秦莉， 伍勇华， 等 浅谈J C 4 7 7 -2 0 0 5 ( 喷射混凝土用 速凝剂 标准检测存在的问题【 J 1 混凝土 ， 2 0 0 6 ( 3 ) ： 2 2 2 4 上接第 9 1页 试件 t h冲磨后的质量 ， k g ； 试件受冲磨累计历时 ， h ； s 受 冲磨 面积 ， m 2 。 ( 3 ) 混凝土试件抗含砂水流冲磨强度 R ( h m Y k g ) ： R =1 ( 3 ) 3结 论 由表 1 发现 ， 本次试 验第 1 组 试块 的 I - 1 、 I - 2 、 I - 3 与 第 2 组试块 的 I I 一 1 、 I I 2 、 I I 3 对应的粉煤灰掺量与 H F 掺量 分别相同 ， 水胶 比大小不 同， 因此通过分析 ， 得出水胶 比对 混凝土试块的磨损率的影 响如图 1 所示 。 芝 I；l L 墩 强 媸 廷 O 水 胶 比 图 1 水胶比及粉煤灰掺量对混凝土试块磨损率的影响 由图 1 的散点图及表 2的计算结果发现 ： ( 1 ) 粉煤灰掺量为 2 5 的混凝土试块的磨损 率比粉煤 1 4 】 武萍 ， 尚建丽 ， 李国新 影响液体速凝剂作用效果的试验研究【 J J _ 化学建材 ， 2 0 0 6 ， 2 2 ( 1 ) ： 4 0 4 1 1 5 林小涛 液体速凝剂凝结时间试验及探讨【 J 】 铁道标准计 ， 2 0 0 3 ( 3 ) ： 5 1 5 2 【 1 6 唐明 ， 孙亚东 液体 中性速凝剂与预拌混凝土的适应性研究 J 1 混凝土， 2 0 0 6 ( 1 ) ： 4 8 5 0 【 1 7 E u r o p e a n S p e c i f i c a t i o n f o r S p r a y e d C o n c r e t e ， t h e E u r o p e an F e d e r - a t i o n o f Na t i o n al As s o c i a t i o n s Re p r e s e n t i n g p r o du c e r s a n d a p p l i - c a t o r s o f s p e c i a l i s t b u i l d i n g p r o d u c t s f o r C o n c r e t e Z 1 9 9 6 1 8 A C I 5 0 6 - - 2 0 0 5 ， G u i d e f o r t h e e v a l u a t i o n o f s h o t c r e t e S A S T M， 2 0 0 5 【 1 9 J S CE F 5 6 3 - 2 0 0 5 ， T h e t e s t me t h o d for r e b o u n d p e r c e n t a g e o f s p r a y e d c o n c r e t e S J S C E， 2 0 0 5 【 2 0 Y U K T E x a mi n a t i o n o f b e h a v i o r o f f r e s h c o n c r e t e p r e s s u r e J I n t J T h e r m o p h y s ， 2 0 1 2 ( 3 3 ) ： 8 8 5 8 9 4 2 1 K OVL ER K， RO US S EL N P r o p e rt i e s o f f r e s h a n d h a r d e n e d c o n c r e t e J C e m e n t and C o n c r e t e R e s e ar c h ， 2 0 1 1 ( 4 1 ) ： 7 7 5 7 9 2 【 2 2 MOR GAN D R Hi g h e a r l y s t r e n gth b l e n d e d - c e me n t we t mi x s h o t c r e t e J C o n c r e t e I n t e r n a t i o n a l ， 1 9 9 1 ， 1 3 ( 5 ) ： 3 5 3 9 【 2 3 De n i s B e a u p r 6 Rh e o l o gy o f h i g h p e r f o r ma n c e s h o t c r e t e D T h e U n i v e r s i t y o f Brit i s h Co l umb i a， 1 9 9 9 作者简介： 联 系地 址 ： 联系电话 ： 何文敏( 1 9 7 8 一 ) ， 女 ， 副教授 ， 在读博士。 陕西省渭南市站北街东段 1 号 陕西铁路工程职业技 术学院( 7 1 4 0 0 0 ) 1 3 6 3 6 781 9 78 灰掺量为 2 0 的混凝土试块的磨损率小 。 ( 2 ) 当粉煤灰掺量相 同时 ， 水胶 比越小 ， 混凝 土试块 的 磨损率越大 ， 抗压强度均越大 ； 水胶 比越 大， 混凝土试块 的 磨损率越小 ， 抗压强度越小 。 参考文献 ： 1 1 杨春光 ， 王正中 ， 田江永 水工混凝土抗冲磨性能试验研究【 J 】 人 民黄河 ， 2 0 0 6 ， 2 8 ( 4 ) ： 7 3 7 4 2 】陈磊， 张宏来， 王登成 粉煤灰在抗冲磨混凝土中掺量问题的探 讨 J 粉煤灰， 2 0 0 5 ， 1 0 ( 4 ) ： 1 0 1 2 3 】3 郭林涛， 黄春霞 ， 杜应吉 H F粉煤灰混凝土抗冲耐磨试验研究【 J J 混凝土 ， 2 0 1 0 【 4 郭峰， 杜应吉 ， 徐路军， 等 含气量粉煤灰混凝土抗冲磨试验 J 】 _ 人民黄河 ， 2 0 1 0 ， 3 2 ( 5 ) ： 1 1 6 1 1 7 5 】 薛媛 ， 娄宗科 粉煤灰混凝土抗冲磨性能试验研究【 J 】 _ 人民黄河 ， 2 0 0 8 。 3 0 ( 5 ) ： 9 4 9 5 作者简介 联系地址 联系电话 ： 黄春霞( 1 9 8 5 一 ) ， 女 ， 主要研究方向结构数值分析。 陕西省咸阳市文汇西路 1 2 号 土木工程学院工程造 价与管理教研室( 7 1 2 0 0 0 ) 1 8 2 2 0 091 6 08 9 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m