复合型掺合料高性能混凝土强度与抗氯离子渗透性能研究.pdf

2 0 1 0年第 6期 1 2月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRET E AND CEMENT PRODUCT S 2 01 0 No 6 De c e mb e r 复合型掺合料高性能混凝土强度与抗氯离子 渗透性能研究 程宇科 ， 王元纲 ， 张高勤 ， 胡亚风 ， 黄凯健 ( 南京林业大学 ， 2 1 0 0 3 7 ) 摘要 ： 研究了复合型掺合料高性能混凝 土的抗 压强度及 抗氯离 子渗透性能 ， 为采用复合型掺合料配制高性能混凝土提供了 依据 。 关键词 ： 复合型掺合料； 高性能混凝土 ； 抗压强度 ； 抗氯离子渗透 Abs t r a c t ： Th e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a n d a n t i - c h l o rid e i o n pe n e t r a t i o n a b i l i t y o f h i g h p e rfo r ma n c e c o n c r e t e w i t h c o mp o u n d mi n e r a l a d mi x t u r e s a r e s t u d i e d ， wh i c h p r o v i d e a n e x p e r i me n t al b a s i s t o p r e p a r e h i g h p e rf o r ma n c e c o n c r e t e wi t h c o mp o u n d mi n e r al a d mi x t u r e s Ke y wo r d s： Co mp o u n d mi n e r a l a d mi x t u r e s ； Hi g h p e r f o rm a n c e c o n c r e t e ；C o mp r e s s i v e s t r e n gth ； An t i c h l o r i d e i o n p e n e t r a t i o n 中图分类号 ： TU 5 2 8 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 o o 一 4 6 3 7( 2 0 1 0) 0 6 2 2 0 3 0前 言 近十多年来 ，高性能混凝土的研 究与应 用获得 了 显著进展 ，但我 国高性能混凝土 的研究与应用 目前仍 处于发展阶段 ，仍有许 多理论 问题和应用问题需要研 究 ，因此积极开展高性 能混凝土 的研究与应 用是非 常 必要的m 。 高性能混凝土在配制上的主要特点是水胶 比 较低 ， 必须掺加适量 的矿物掺合料和高效外加剂 。 目前 配制高性能混凝土时 ， 一般只用一种或两种掺 合料 ， 如 矿渣微粉 、 粉煤灰 、 硅灰等 。由于各种 掺合料 的细度 和 特性有明显差别 ， 所 以采用不 同品种 、 不同掺量的掺合 料配制高性 能混凝土时 ， 其性能就会明显不同 2 1 。本 文 采用磨细钢渣粉 、 粉煤灰和硅灰三种掺合料 ， 以不同掺 量不 同比例取代水泥 ，通过试验研究了不同掺量不同 比例的复合 型掺合 料对 C 3 0高性能混 凝土抗 压强 度 和抗氯离子渗透性能的影 响。 1 原材料性能试验 本试 验所用水 泥为南京某 厂生产 的 P 1 1 4 2 5级 硅酸盐水泥 ，其 比表面积 3 7 0 m 2 k g ，标准稠度用水量 2 7 6 0 ， 初凝时间 1 5 0 m i n ， 终凝时间 2 0 5 m i n ， 安定性检 验合格。 表 1 为水泥胶砂强度试验结果 ， 满足 国家标 准 的要求。 粗集料采用南京某厂生产的玄武岩碎石 ，最大粒 径 2 5 m m， 级配 良好 ， 其 颗粒级配见表 2 ， 含泥量 0 2 ， 表观密度 2 7 1 0 k m ， 均满足 国家标准的要求 。 细集料采用南京某厂生产的河砂 ， 级配 良好 ， 其颗 粒级 配见表 3， 属 中砂 ， 细度模数 2 3 0， 含泥量 0 4 ， 表 基金项 目： 江苏省“ 六大人才高峰” 资助项 目。 一 2 2一 观密度为 2 6 5 0 k m 3 , 均满足 国家标准 的要求。 表 l 水泥胶砂强度试验结果 表 2 粗集料颗粒级配 钢渣采用 马鞍 山钢铁公 司露天陈放一年以上的钢 渣 ， 用试验室 S M一 5 0 0型试磨 机磨 制 2 h后 ， 过 0 1 5 m m 筛 ， 得到粒径 0 1 5 m m 的钢渣 粉 ， 测得 其 比表面 积为 4 0 5 m2 k g 。 粉煤灰采 用南 京某 电厂产 的 级 灰 ， 0 0 4 5 m m 筛 筛余 量为 2 0 6 ， 含水 量为 0 4 2 ， 测得其 比表 面积为 3 2 0 m2 k g 。 硅灰 表观密度 为 1 2 0 0 k g m ，测得 其 比表 面积为 21 5 0 0 m2 k g。 三种 掺合料 的主要化学成分见表 4 。 减水剂采用南京产 N G I 型减水剂。 试验 用水采用城市集 中供应 自来水 ，满足规范要 求 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 程宇科 ， 王元纲 ， 张高勤， 等 复合型掺合料高性能混凝土强度与抗氯离子渗透性能研究 表 4 掺合料的主要化学成分及含量 S i O， Ca O Mg O 8 - 3 6 1 O 7 1 3 7 F e 2 0 3 2 3 5 3 4 7 6 0 2 7 A1 2 O3 2 2 4 2 8 1 9 0 4 4 f - Ca O 2 35 钢渣粉 1 2 2 5 4 0 5 6 粉煤灰 5 1 5 5 3 6 4 硅灰 9 2 1 6 0 9 4 2配合比及试验方法 2 1 配合 比的确定 选择 C 3 0混凝 土为研究对 象 。经 过试拌调 整 ， 确 定 每 m 。 胶凝 材 料用 量为 4 4 0 k g ， 水胶 比为 0 3 8 ， 减 水 剂掺量为 1 5 。以钢渣粉 、 粉煤灰 、 硅灰按适 当比例配 制复合型掺合料。考虑到影 响高性能混凝 土性 能的配 合 比参数主要有掺 合料取 代水泥量 、三 种掺合 料之间 的比例 ， 选择取 代量分别 为 2 0 、 4 0 和 6 0 ， 掺合 料 比例 钢渣 粉 ： 粉 煤灰 ： 硅 灰分 别 为 3： 5： 2、 3 ： 6 ： l和 4： 5 ： l 。表 5 为各试验组混凝土的配合 比。 2 2 试验方法 混凝 土强度试验按照 普通混凝土力学性能试验 方法标 准) ( G B T 5 0 0 8 1 2 0 0 2 ) 3 1 进行。混凝 土抗 氯离子 渗透试验按照 土木工程学会标准 混凝土结构耐久性 设计与施工指南 ( C C E S 0 1 2 0 0 4 ) t4 中的 N E L法进行。 3试验结果与分析 3 1 高性 能混凝 土的抗压强度 各试验组混凝土试块在不 同龄期下 的立方体抗压 强度试验结果如表 6所示 。 从表 6可 以看出 ， 由于胶凝材料 中水泥水化最快 ， 7 d的基准混凝 土抗 压强度就达到 4 2 3 M P a ，而粉煤灰 等掺合料 的水化反应速度 比水泥要慢 ，因此随着掺合 料取代量 的增加 ，掺复合型掺合料混凝土 的早期强度 明显低 于基准混凝 土 ， 且取代 量越 大 ， 早期强度 越低 。 2 8 d 后 ， 基 准混凝土强度增 长变得平缓 ， 但 此时掺复合 表 5 混凝土试 验材料用量 k g m 注 ： 编号中 S 2 0代 表掺合料 的取代量为 2 0 ， “ 一 3 5 2 ” 表示掺合料中钢渣粉 ： 粉煤灰 ： 硅灰 为 3 ： 5 ： 2 ； 其它编号 意义类推 。 型掺合料混凝土 的强度进入稳步增长阶段 。 9 0 d时 ， 编 号 $ 2 0 3 5 2 、 $ 4 0 3 6 1混凝土 的强度 已经超过基准混凝 土 ， 这是 由于掺合料在混凝土 中与水泥颗粒搭配 ， 起到 优化颗粒级 配 的作用 ；同时水 泥水化析 出的 C a ( O H ) z 与硅灰 、粉煤灰和钢 渣中的活性 S i O： 、 A 1 z O ， 缓 慢进行 “ 二次水化” 反应 ， 生成水化硅 酸钙凝胶 和水化 铝酸钙 晶体 ， 避 免了 C a ( O H ) ： 晶体 的定 向排列 ， 降低 了混凝土 的孔 隙率 ， 提高 了混凝土的密实程度 ， 从 而后期强度稳 定增长 。 表 6 混凝土立方体抗压强度试验结果 从表 6 还可 以看 出，三种掺合料 的掺合 比例 不同 时 ( $ 4 0 3 5 2 、 $ 4 0 3 6 1 、 $ 4 0 4 5 1 ) ， 混凝 土的强度 相差不 是很 大 ， 钢渣 粉 比例 较大时强 度较低 ； 在 9 0 d前 ， 硅 灰 比例较大时强度较高 ， 而 9 0 d 后 ， 粉煤灰 比例较 大时强 度较高 。 试验表 明硅灰和粉煤灰 的活性较高 ， 硅灰的活 性在 9 0 d 前发挥 明显 ，而粉煤灰的活性在 9 0 d后发挥 更为明显。由此可见 ， 采用 复掺方 法 ， 可以利用不同掺 合料的活性 特点 ，在不 同龄期发挥其对 混凝土强度的 增强作用。 3 I 2 高性能混凝土的抗氯离子渗透性能 制作 l O O m m x l O O m m x 5 O m m的混凝土试件 ，三块 一 组 ， 标 准养 护至 2 8 d 、 5 6 d 、 8 4 d后 ， 进行抗 氯离子渗透 试验 ，正负极注入溶液( 正极为 0 3 m o l L的 N a O H溶 液 ， 负极为质 量分数 3 的 N a C I 溶液 ) ， 在 6 0 V 电压下 通 电 6 h，测得 通过截 面的总电通量 ，试验结果如表 7 所示 。 表 7 混凝 土抗氯离子渗透试验结果 编号 各龄期下的氯离子渗透试验电通量， C 2 8 d 5 6 d 8 4 d 由表 7可 以看 出，掺 复合型掺合料混凝土各龄期 下 的电通量 明显低于基准混凝土 ，这说 明复合型掺合 料能有效提高混凝土抗氯离子渗透性能 。基准混凝土 一 2 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 年第 6 期 混凝土 与水泥制 品 总第 1 7 6 期 霾电通量 随着龄期的增加 ， 电通量下降缓 慢 ； 龄期 d时 ， 随着掺合料取代量 的增加 ， 抗氯离子渗透性 虽； 而当龄期为 8 4 d时 ， 掺合料取代量达 4 0 时为 ； 三种掺合 料的掺入 比例不 同时 ， 电通量也不 同 ， 别不是很大 ， 当取 代量 为 4 0 且钢 渣粉： 粉煤灰 ： 勾3 ： 5 ： 2时最优。 i 论 ： 1 ) 混凝土 中掺入复合型掺合料 ， 在 2 8 d前 ， 抗 压 遍低于基准混凝土 ，而后期强度接近甚至超过 昆凝土。掺合料掺配 比例合适 的混凝土后期强度 势明显。 掺合料取代量为 2 0 - 4 0 时后期强度 ，掺合料取代量为 2 0 且 钢渣 粉 ： 粉煤灰 ： 硅灰 为 ! 时， 混凝土 9 0 d抗压强度最佳 。 ： 2 ) 复合 型掺合料有利 于提高混凝土 的抗氯离 子 性能 ， 取代量为 4 0 时 ， 高性能混凝 土抗氯离子渗 透能力 的提高尤 为显著 。 参考文献 ： 1 姚燕， 王玲 高性能混凝土【 M 】 北京 ： 化学工业出版社， 2 0 0 6 2 黄智 山， 王大超 混凝土的耐久性 J J 混凝土， 2 0 0 4 ， 6 3 中华人 民共和国国家标准 普通混凝土力学性能试验方法标准 ( G B T 5 0 0 8 1 2 0 0 2 ) M1 北京： 中国建筑工业出版社 ， 2 0 0 2 4 中国土木工 程学会标准 混凝土耐久性设计 与施工指南) ( C C E S O 1 2 0 0 4 ) S 】 北京 ： 中国建筑工业出版社， 2 0 0 4 收稿 日期 ： 2 0 1 0 - 1 0 - 1 2 通讯作者 ： 王元纲( 1 9 5 9 一 ) ， 男， 教授 。 通讯地址 ： 南京林业大学研究生院 联 系电话 ： 1 3 9 5 2 0 9 8 5 0 2 E - ma il ： wy g n j f u c o m c n 逝船妇逝逝 逝业 坐韭坐 坐船妇妇 逝船业逝坐逝业盥盥妇业坐业 盥 坐业 盥 天先榜村 欢皿选用 硅灰高强高性能砼之必需品 本产 品是一种高活性 、 无定形球状颗粒 。主体成份为S i O ， 细度及 比表面积是水泥的 8 0 - 1 0 0 倍 。在 砼 中使用适量 的硅灰 ， 可起 到如下作用 ： 显著提高砼的抗压、 抗折 、 抗渗 、 防腐 、 抗冲击及耐磨性能。 具有保水 、 防止离析 、 泌水 、 大幅度 降低泵送砼泵送阻力的作 用。 显著延长砼的使用寿命 。 特别是在硫酸盐侵蚀 、 氯盐污染 、 高湿度等恶劣环境下 ， 可使砼 的耐久性 提高一倍 以上。 大幅度减少喷射砼的落地灰 ， 并提高其单次喷层厚度 。 是超高强砼 的必要成份 ， 已有 C1 5 0砼 的工程应用 。 具有约 5倍水泥的功效 ， 在普通砼 中应用 ， 可降低其成本。 其主要应用领域有 ： 活性粉末砼 ( R P C) ； 高铁轨道板掺合料 ； 商品砼 ； 高强砼 ； 自流平砼 ； 抗渗砼 ； 高强 无收缩灌浆料 ； 耐磨工业地坪 ； 修补砂浆 ； 聚合物砂浆 ； 保温砂浆 ； 砼密实剂 ； 砼防腐剂 ； 面层水泥基防水剂 等 。 适用对象为 ： 高层建筑物、 海港码头、 水库大坝、 水利涵闸、 高速铁路、 铁路公路桥梁、 地铁、 隧道、 机场跑 道、 砼路面及煤矿巷道锚喷等。 欢迎垂询 资料样 品备 索 宁夏惠农区天先特种材料研究所 地址 ： 宁夏石嘴山市惠农火车站 电话 ： 0 9 5 2 3 6 9 2 0 6 3 邮编 ： 7 5 3 2 0 3 传 真 ： 0 9 5 2 3 6 9 1 7 3 0 驻京办事处 ： 北京市通州 区永乐店 永新路 6 3号 电话 ： 0 1 O 一 6 9 5 6 4 3 4 6 邮编： 1 O 1 1 0 5 传 真 ： 0 1 0 - 6 1 5 8 0 2 4 7 网 址 ： 、 n n b d y p o ly c om 4一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m