混磨型复合活化掺合料配制混凝土性能试验研究.pdf

文章 编号 ：1 0 0 7 0 4 6 X ( 2 0 1 1 ) 0 2 0 0 3 8 0 4 童銮建材 混 磨型复合活化掺合料配制混凝土性能试验研究 E x p e r i m e n t a l S t u d y o f P r e p a r a ti o n o f C o n c r e t e w i t h B y b r i d - G r i n d i n g T y p e C o m p o u n d A c ti v a t e d A d m i x t u r e 曹现强 ，李惟峰2 ( 1 日照市建设工程质量监督站 ，山东 日照 2 7 6 8 2 6 ；2 日照港源商品混凝土供应有 限公司 ，山东 日照2 7 6 8 2 6 ) 摘要： 采用试制的混磨型复合活化掺合料配制混凝土。其性能与普通混凝土和 I 级粉煤灰配制的混凝土进行对比试验 。结果 表明：混磨型复合活化掺合料配制的混凝土无论是拌合物性能、硬化混凝土的性能及耐久性能等，其各项指标均优于 普通混凝土，与 I 级粉煤灰混凝土相比也具有明显的优势。 关键词 ： 混 磨型 ；混凝 土掺合料 ；耐 久性 ；强度 中 图分 类 号 ：T U5 2 8 1 文献 标 识码 ：A 0前 言 本试验是研究利用日照市电厂湿排放的、用于围海贮 存的低品质粉煤灰与该市钢铁厂所排放的水淬高炉矿渣， 采用复合及混合共磨技术所制备的高活性混凝土掺和料来 配制混凝土，并对其性能特征进行研究分析。 1原材料 水泥：日 照中联水泥厂产P O 3 2 5 级普通硅酸盐水泥， 符合 G B 1 7 5 2 0 0 7 通用硅酸盐水泥标准要求。 活化掺合料：采用文献【 2 】 、【 5 】 所制得的混磨型复合活 化掺合料。 粗、细集料：碎石，5 2 5 m m级配良好的花岗岩碎 石，针片状占3 4 0 ，压碎指标 5 2 0 ，含泥量 1 0 0 ，表 观密度 2 6 5 0 k g m 3 。砂， 胶南河沙，细度模数 2 8 6 ，含泥 量 0 7 5 ，表观密度 2 6 4 0 k g m 。 减水剂与 I 级粉煤灰：减水剂，J K型缓凝高效泵送 剂，减水率 l 8 。粉煤灰，邹县电厂 I 级灰，比表面积 6 5 0 m2 k g ，烧失量 5 o 0 。 2试验方法及配合比设计 2 1试验测试方法 混凝土的抗压强度及弹性模量按 G B T 5 0 0 8 1 普通混 凝土力学性能 成型养护至标准时间后测试。混凝土的收 缩性能及抗渗性能等按G B J 8 2 1 9 8 5 普通混凝土长期性能 和耐久性能试验方法进行试验。拌合物性能试验按 G B J 8 2 - 1 9 8 5 普通混凝土拌合物性能试验 规定的方法进行。 3 8 COALAsH 2 2 01 1 2 2 配合 比的设计 采用三种不同配合比的混凝土进行研究，第一种是 纯水泥混凝土，即试样A；第二种是 I 级粉煤灰取代2 0 上述配合比水泥的混凝土，即试样 B；第三种是复合掺 合料取代 2 0 水泥的混凝土，即试样 c。设计的坍落度 均为 2 2 0 mm 。三种混凝土的配合比列入表 1 。 表 1 混凝凝土拌合物配合比 编号 3试验结果与分析 3 1粉煤灰与活化掺合料对混凝土基本性能的影响 3 1 1混凝土的凝结时间 混凝土的凝结时间试验采用贯人阻力法测定。从拌和 物中筛出砂浆，通过试针测出贯入阻力值来判断混凝土的 凝结时间，当贯入阻力值达到2 1 0 M P a 时的时间为终凝 时间。试验混凝土凝结时间对 比见表 2 。 裹 2 混凝土凝结时间对 比 mi n 从表 2 所示的试验结果可以看出，试样 B 、C比试样 A的初凝和终凝时问分别延缓 1 2 h 。说明选用粉煤灰、 活化掺合料配制的高性能混凝土在凝结时间上符合施工要 求。 3 1 2混凝土的坍落度损失 瓣 叭舢 一 啷 9 9 9 ； 2 ；2 ； 。 O O玎 0乃O 如 3 2 2 O 0 0 A B C 而在混凝土中，掺人一定量的活性粉煤灰及活化掺合 料也能抑制水泥的水化速度，延缓混凝土的坍落度经时损 失。表 3 列出了 A 、B 、c三种配合比混凝土的坍落度经 时的损失情况。从中可以看出，掺有 2 0 粉煤灰的混凝 土和掺有 2 0活化掺合料混凝土的坍落度损失率低于 3 0 ，比纯水泥混凝土A的坍落度损失率小，c效果更佳。 裹 3 混凝土坍落度损失 mm 以上还说明活化掺合料在新拌混凝土中，具有良好的 黏聚性 、和易性。由于活化掺和料的比表面积一般在 5 5 0 m 2 k g 左右，其表面积对水分的吸附作用，起到保水作 用，减缓了水分蒸发速率。因此，在水化初期，由于其微 粉分布包裹在水泥颗粒表面，其隔离作用延缓了水泥水化 产物的相互搭接，进而能有效减少混凝土的坍落度经时损 失。同理，对优质粉煤灰而言，它的定量掺入，可利用其 球形颗粒的滚珠润滑作用使混凝土中各种颗粒的摩擦力减 小，从而提高混凝土的流动性。同时，还因定量粉煤灰在 混凝土中对水泥的缓凝作用，促进了混凝土水化热的降低 和水化高峰的延迟。为此，在粉煤灰及其减水剂的共聚作 用下，阻止了混凝土的沉降分层作用，使得活化掺合料混 凝土的经时损失明显减小。 3 1 3泌水与压力泌水 一 般在常压下的泌水性可用来评定混凝土的保水性和 和易性。而评定混凝土的可泵性，一般用压力泌水反映混 凝土泵送压力状态下的稳定工作程度，即用混凝土在压力 状态下的保水能力的大小可间接判断混凝土的可泵性。用 相对泌水率来表示混凝土的稳定性，其试验测定结果见 表 4 。 衰 4 混凝土压力泌水率 表4 表明试样 B 、C的压力泌水率 S 。 。 要比 试样A小。 这可以理解为由于粉煤灰和活化掺合料的平均粒径比水泥 颗粒小，其微细颗粒 均匀分布在水泥浆内，填充孔隙和毛 细孔之间，改善了混凝土的孔结构， 增大了混凝土的密实 度。进而能使混凝土泌水速度明显减慢，使得大部分泌水 是在1 0 s 以后泌水， 而且泌水量较少，体现出良好可泵性。 可见，掺人定量粉煤灰、活化掺合料后对于改善高性 能混凝土工作性能的作用，可归结为以下几点：一是降低 了新拌混凝土的屈服应力；二是提高了内表面积的保水效 果，减缓了水分的蒸发速度；三是稀释了凝胶体系中的水 化产物的比例，延缓了体系的凝聚速率。 3 2粉煤灰与活化掺合料对硬化混凝土性能的影响 3 2 1不同龄期的混凝土强度 以上三种混凝土 3 1 8 0 d龄期的抗压强度测定结果 列入表 5 。从表 5可知，掺有活化掺和料的混凝土强度发 展较快，其 7 d强度高于其基准混凝土，2 8 d强度与基准 纯水泥混凝土基本持平。掺有粉煤灰的混凝土早期强度不 及活化掺合料混凝土，但2 8 d 后抗压强度发展却快于纯水 泥混凝土。 表 5 混凝土各龄期强度比较 3 2 2混凝土的抗折强度， 压折比 按照G B J 8 1 1 9 8 5 普通混凝土力学性能试验方法， 采用边长为 1 0 0 m m的立方体试件进行试验，试验结果见 表 6 。 表 6 混凝土强度压折比 由表6 数据不难看出，粉煤灰与活化掺和料配制的混 凝土具有较高的压 折比，编号C压折比最高， 说明它能够 明显地改善混凝土的抗裂性能。 3 2 3混凝土的弹性模量 掺有定量粉煤灰与活化掺合料的高性能混凝土的弹性 模量数值见表 7 ，其平均值分别为 3 8 01 0 4 N m m 2 与 4 0 1 0 N m m ， 符合规范要求。其规律为早期偏低，后 期逐渐提高，在一定程度上反映了粉煤灰、活化掺合料在 混凝土中的火山灰效应使混凝土更加密实，从而提高了其 弹性模量。 混凝弹性模量 弹性模量 1 0 4 ( N mm ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 平均 0 5 2 3 6 0 3 7 0 3 8 2 3 8 0 3 8 2 3 8 6 3 6 6 3 9 0 3 8 7 3 8 5 3 8 0 3 8 0 0 5 2 3 8 6 3 9 6 3 9 8 3 9 5 3 9 6 3 9 7 3 9 5 4 0 3 3 9 4 3 9 5 4 0 5 4 0 0 2 2 0 1 1 粉煤灰 3 9 加入 2 0 粉煤灰及 2 0 活化掺合料对混凝土力学性 能的作用，可归结为下列 3 点。 ( 1 )因粉煤灰与活化掺合料自身具有较强的保水性， 而且能在一定程度上降低水胶比，提高混凝土力学性能， 可以补偿水化反应的不足 。同时又因它的晶体细小，比表 面积较大，促进了水泥浆和集料的黏结， 从而对混凝土早 期强度的提高起到积极增进作用。 ( 2 ) 通常混凝土体系可理解为连续的级配颗粒堆积体 系，其粗集料间隙由细集料填充，细集料间隙则由水泥颗 粒填充。而粉煤灰、活化掺和料的几何粒径大都在 1 0 m 左右，可起到填充于水泥颗粒间的微集作用，使混凝土形 成细观层的紧密体系，进而提高混凝土的力学性能。 ( 3 ) 在混凝土中水泥浆体与集料间的界面区，由于富 集了C a ( O H ) 晶体而成为混凝土性能的薄弱环节，活化掺 合料及粉煤灰的掺入能很好地吸收部分 C a ( O H ) 产生二次 水化反应，从而改善了界面区C a ( O H ) 的取向度。不但能 降低C a ( O H ) 的含量，而且还可以减小 C a ( O H ) ， 晶体尺寸， 朝着有利于改善、提高了混凝土力学性能方面发展。 3 3粉煤灰与活化掺和料对混凝土耐久性能的影响 3 3 1混凝土的收缩性能 三种试样的收缩试验结果见表8 。 表 8 混凝土收缩性能 由表 8 数据可知，三种试样的收缩率均随着龄期增加 而增大。其 2 8 d收缩率与 1 8 0 d收缩率比值达到 0 4 7 O 5 8 ，混凝土早期收缩大 ，而后期收缩基本趋于稳定。收 缩值比中，普通混凝土数值要小，这表明用粉煤灰与活化 掺合料配制高性能混凝土具有收缩小、体积相对稳定的特 性。其原因在于它们的加入，对水泥起稀释作用，早期反 应速度减慢，所以失水减小，相比而言，收缩就小一些。 3 _ 3 2混凝土的抗渗性能 本试验依据 G B J 8 2 1 9 8 5 普通混凝土长期性能和耐 久性能试验方法，将混凝土养护至2 8 d 龄期，水压每增 加 0 1 M P a 保持恒压 8 h ，一直加压至 3 5 M P a ，此时混凝 土试件表面无渗水现象，劈开试件后立即测量试件已渗水 部分高度， 试验结果见表 9 。 4 0 coAL AsH 2 2 01 1 表 9 混凝土抗渗性能 在水胶 比相同的情况下，试样 B渗水高度最小 ，试 样 c渗水高度小于试样 A 。这表明掺入活性掺合料后混凝 土的抗渗性有所提高。有文献报道，由于粉煤灰在加入混 凝土的初期作为一种惰性填充料，起到填充空隙的密实作 用，随着龄期的不断增加，粉煤灰的潜在活性逐渐发挥， 产生出新的水化物。这些新的水化物向混凝土内部空间生 长、发育， 使混凝土更加密实，抗渗性能更加提高。因此， 粉煤灰与矿渣微粉作为混凝土的重要组成部分，能有效提 高抗渗性能， 达到改善提高性能混凝土的耐久性之目的。 3 3 。 3混凝土的抗碳化性能 在相同水灰比条件下，按 A 、B 、c配合比成型3 组试 件，拆模后置于碳化箱中加速碳化，箱中C O ， 浓度( 2 0 3 ) ，温度 ( 2 0 5 ) ，湿度 ( 7 0 5 ) ) ，2 8 d后取出用 1 0 0 酚酞溶液测定其碳化深度 ，三种试件均只是表面碳 化，碳化深度 0 5 m m，具体数值见表 1 0 。 表 l O 混凝土不同龄期碳化深度 n l m 从表 1 O可看出，随着粉煤灰及活化掺合料定量的加 入，其碳化深度随着时问的增长趋势渐缓，可认为混凝土中 发生了火山灰反应，使结构致密化，C O ， 的侵入越来越困 难，后期抗碳化性能越好。这在一定程度上表明，在 C O ， 气体浓度一定，环境温度相同的情况下，C O ， 气体的扩展 速度主要取决于混凝土本身的密实度。因此，提高混凝土 的密实度，可增大气体的扩散阻力，减小 c 0 ， 等气体的扩 散总量和孔溶量的含量，从而提高混凝土的抗碳化能力。 试验表明，定量粉煤灰及活化掺和料的掺入使混凝土具有 良 好的抗碳化性能。 4 结 论 ( 1 )掺有粉煤灰的混凝土和掺有活化掺合料的混凝土 缓凝时间较长，其新拌混凝土坍落度损失小，9 0 m i n 损失 率 5 0 。混凝土的泌水与压力泌水率也处于较低水平。 混凝土的可泵性好，具有混凝土所要求的良好工作性能， 这其中后者强于前者。 ( 下转 第 4 3 页) 料薄膜，在混凝土终凝产生强度前严禁上人。这样一是 避免了混凝土因早期失水造成干缩裂缝 ( 一般初凝后产生 ， 裂缝深度较浅 )；二是避免 了在混凝土初凝而未终凝时上 人养护或抹压初凝后产生裂缝，由于踩踏造成钢筋挠动， 形成顺筋裂缝 ( 通常是贯穿性的 )。 在采取以上措施后，陆续浇筑了 2 5层梁、板混 凝 土5 8 0 0 m ，未再发现有裂缝。且 自这次浇筑至 2 0 1 0 年 8 月 3 0日夏季高温季节期间，该商品混凝土公司供货的另 外十几处工程，建议施工单位采取以上施工措施后也没有 发现混凝土楼板出现裂缝现象。 5 结 语 在人们印象中，混凝土是一种比较粗糙、坚硬的物体， 这是指凝固以后的混凝土。其实混凝土在浇筑初期是 比较 脆弱的，即怕冷又怕热还怕干燥。因此，即使使用了各方 面质量都合格的混凝土，在施工过程中仍应严格按规范要 求进行施工操作，并结合混凝土的特性 、施工部位及环境 条件采取相应的措施，才能确保混凝土质量。 建议工程质量监督部门及工程施工监理单位在监督现 浇混凝土楼板施工时，可把以下措施当做一种施工工法要 求施工单位依照此法施工，即可有效避免现浇混凝土楼板 ( 1 ) 泵送浇筑混凝土梁、板 ，一般梁、板截面高度都 不大，不会产生明显的沉降，可以不用二次振捣及抹压， 只要一次振捣密实 ( 适用于夏季高温季节，混凝土初凝时 间较快及在冬季混凝土易遭受冻害时)，抹压后立即覆盖 一 层塑料薄膜或二次振捣及抹压后保证在混凝土初凝前覆 盖一层塑料薄膜，使混凝土内水分不散失，达到早期自养， 混凝土强度未达到 1 2 M P a 前 ( 春季一般 3 0 h ，夏季一般 2 0 h ) 严禁上人，即可有效避免现浇混凝土楼板早期裂缝 的产生。虽然采用覆盖塑料薄膜法养护不是什么新技术， 但一般施工时由于覆盖时间掌握不好或者重视程度不够， 使之没有达到应有的效果。 ( 2 ) 虽然采取及早覆盖塑料薄膜法可有效避免混凝土 楼板早期裂缝的产生，但混凝土终凝后， 仍要 ( 撤去塑料 薄膜后可换成绵毡 ) 洒水养护至规范规定龄期。 ( 3 ) 混凝土生产企业与施工单位协调配合，保证混凝 土连续供应，同时严格控制混凝土原材料质量、配合比及 浇筑坍落度，保证混凝土具有良好的工作性，减少由于混 凝凝土质量问题造成裂缝增多的几率。 作者简介：白文莉( 1 9 6 8 ) ， 女， 高级工程师， 经理 单位地址： 聊城市东昌东 路1 2 3 号 裂缝的产生。 收 稿日 期 ： 2 0 1 0 年 1 1 月 4 日 (上 接 4 0页 ) ( 2 )掺入定量粉煤灰及活化掺和料的混凝土早期强度 增长率略低于纯水泥混凝土，但后期强度增进率却高于纯 水泥基准混凝土。 ( 3 )掺人定量的粉煤灰及活化掺合料均能有效地改善 和提高混凝土的抗收缩、抗渗等长期耐久性能，后者强于 前者。 ( 4 )综合评价：混磨型复合活化掺合料通过混凝土性 能试验，无论是拌合物性能还是对硬化混凝土的性能及耐 久性能等，其各项指标均优于普通混凝土 ，与 I 级粉煤灰 混凝土相 比也具有明显的优势，因而它完全可以应用于混 凝土工程 ，并且能取得较好的效果。 参考文献 f l 】 高培伟，李京旭，吴学权复合水泥水化产物及过程的研究【 J 】 江 苏建材，1 9 9 4 ( 4 ) ：1 6 2 9 【 2 】曹现强，李惟峰，梁启峰混磨型混凝土掺合料的试制与性能试验 研究 J 混凝土，2 0 0 9 ( 6 ) ：7 0 7 3 ， 7 6 【 3 】 王玉瑛。杜守明，王建明，等采用复合掺合料配制预拌混凝土的 试验研究与应用 J 】 施工技术，2 0 0 5 ，3 4 ( 8 ) ：6 1 - 6 3 【 4 路来军复合掺合料配制高性能混凝土的研究 J 中国水泥，2 0 0 6 ( 7 ) ： 4 7 4 9 5 】 曹现强，李惟峰，梁启峰湿排低品质粉煤灰复合混磨活化技术研究 f J 1 粉煤灰，2 0 0 9( 4 )：3 6 3 8 f 6 】 蒲心诚，王勇威高效活性矿物掺料与混凝土的高性能化【 J 混凝 土，2 0 0 2 ( 2 ) ：3 6 作者简介：曹现强( 1 9 7 0 一 ) ， 男， 本科， 工程技术应用研究员 单位地址 山东省日照市济南路2 6 9 号，E - ma i l ：c a o x q _O l 1 2 6 c o r n - 收稿日期： 2 0 1 0年 1 1 月 1 5日 2 2 0 1 1 粉煤灰 4 3