含气量对大掺量粉煤灰混凝土强度的影响.pdf

2 0 1 2年 第 1 O期 (总 第 2 7 6 期 ) N u mb e r 1 0 i n 2 0 1 2 ( T o t a l No 2 7 6 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 THE ORETI CAL RES EARCH d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 2 1 0 0 1 1 含气量对大掺量粉煤灰混凝土强度的影响 贾致荣 。张众 ( 山东理工 大学 建筑 工程学 院，山东 淄博 2 5 5 0 4 9 ) 摘要： 为了研究含气量对大掺量粉煤灰混凝土强度的影响， 制备了掺量为 3 0 、 4 0 、 5 0 2 水胶比为0 4 1 、 0 3 6 、 0 3 4 、 0 2 8的粉煤灰 引气混凝土标准试件， 进行了3 、 7 、 2 8 d 抗压强度试验。 结果显示 ， 随着含气i t J n ， 混凝土抗压强度下降 1 0 7 7 4 9 ， 不同掺量及水胶 比的混凝土在不同龄期强度下的降低幅度存在差异。 关键词 ： 粉煤灰混凝土 ；含气量 ；强度 ；水胶 比；掺加量 中图分类号 ： T U5 2 8 0 1 文献标 志码 ： A 文章编号 ： 1 o 0 2 3 5 5 O ( 2 0 1 2 ) 1 O 一 0 0 3 9 0 2 E ffe c t s of a i r con t e n t on t he s t r eng t h o f hi gh vol ume f l y a s h c onc r e t e J A Zh i - r o n g， ZHAN G Zh o n g ( S c h o o l o f A r c h i t e c t u r a l E n g i n e e r i n g ， S h a n d o n gU n i v e r s i t yo f T e c h n o l o g y ， Z i hn 2 5 5 0 4 9 ， C h i n a ) Abs t r ac t ： I n o r d e r t o s t u d y t h e e ffe c t s o f a i r c o n t e n t o n the s t ren g t h o f h i g h v o l u me f y - a s h c o n c r e t e， s t a n d a r d c o n c r e t e s pe c i me ns wi th mixi n g a mo u n t o f 3 0 ， 4 0 ， 5 0 ， a n d wa t e r b i n d e r r a t i o o f 041 ， 0 3 6， 0 3 4， O 2 8 we r e p r e pa red， c o mp r e s s i v e s tre n g t h t e s t s a t a g e o f3 d， 7 d， 2 8 d we r e c o n d u c t e d Th e e x pe rime n t res u l t s s h o we d t h a t t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o ffl y - a s h c o n c r e t e d e c r e as e d 1 0 7 7 4 9 wi t h t h e i n c r e as ing o f a i r c o n - t e n t ， a n dthed e c r e ase dd e g r e ewas d i ffe r e n t t o wardthedi ffe r e n tmi x i n gam o u n t ， wa t e r - b i n d e r r a t i o a n dd i ffe r e n t a g e o ffl y - a s h c o nc r e t e Ke yw or d s： fl y - ash c o n c r e t e ； a i r c o n t e n t ； s t r e n g t h； wa t e r - b i n d e r r a t i o； mi x i n g a mo u n t ， 、 芒 1 的影响。 U I 吾 粉煤灰混凝土具有节约水泥、 降低水化热、 抑制碱一 集料反 应、 防止混凝土过早劣化及开裂、 提高混凝土可泵性等一系列 优良性能 。 因此， 其应用越来越广泛。 通常情况下， 混凝土中 掺入过量粉煤灰对其抗冻性能不利， 因而常在混凝土中掺用引 气剂。 引气剂的掺入 ， 混凝土含气量增加 ， 混凝土抗冻融性能提 高， 混凝土的抗渗性能改善 ， 混凝土拌合物的和易性也得到改 善， 但同时混凝土的强度会有所下降 。 含气量对普通混凝土 的影响研究较多p - 7 ， 但针对大掺量粉煤灰混凝土含气量影响的 研究较少。 本试验主要研究含气量对大掺量粉煤灰混凝土强度 1 试验材料与方 法 1 1 试 验材料 水泥采用淄博中昌特种水泥有限公司 4 2 5级高抗硫酸盐 硅酸盐水泥 ， 主要成分见表 1 ； 粉煤灰采用华电国际邹县发电厂 生产的I 级粉煤灰， 主要指标见表 2 ； 细骨料采用淄博沂源河砂 ， 细度模数为 2 9 7 ， 含泥量 1 5 ； 粗骨料采用淄博黑旺碎石， 二级 配 ， 5 1 0 m i l l 粒径 占骨料 的 4 5 、 1 0 - 2 0 i n l n粒 径 占骨料 的 5 5 ； 减水剂使用巴斯夫 S P 8 C N聚羧酸减水剂； 引气剂为与巴 斯夫配套使用的 3 0 3型引气剂。 表 1 水泥 的主要成分 1 2试验 方 法 粉煤灰掺加量分别为 3 0 、 4 0 、 5 0 ， 水胶比分别为 O 4 1 、 O 3 6 、 0 3 4 、 0 2 8 ， 养护龄期分别为 3 、 7 、 2 8 d 。 配合 比设计依据 J GJ 5 5 2 0 0 1 普通混凝土配合 比设计规程 ， 制备 1 0 0 mmx 1 0 0 mmx l 0 0 n ll T l 的立方体试块进行抗压强度试验 ， 试件的制作 与养护按照 G B T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 ( 普通混凝土力学性能试验方法 标准 的规定进行， 含气量的测定按照 G B T 5 0 0 8 0 - - 2 0 0 2 ( 普通 混凝土拌合物性能试验方法标准 的规定进行。 2 试验结果与分析 2 1 不 同含 气量 不 同龄 期 的粉煤 灰混 凝土 强度 变化 在粉煤灰掺量为 4 0 及水胶比为 0 3 6条件下， 变化混凝土 收稿 日期 ：2 0 1 2 - 0 4 - 0 2 基金项目：山东省优秀中青年科学家科研奖励基金项 目( 2 0 0 9 B S B 0 2 0 1 2 ) ； 山东省自然科学基金项目( Z R 2 0 0 9 F M0 2 0 ) 3 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 的含气量， 分别测得混凝土 3 、 7 、 2 8 d强度 ， 试验结果见表 3 。 表 3 同掺量同水胶 比混凝土强度试验结果 不同龄期粉煤灰混凝土强度变化趋势见图 1 。 40 35 砖 30 窆 2 5 越 2 0 鼎 1 5 l 0 含 气量 ， 图 1 同掺量 同水胶比混凝土强度试验结果对 比 从图 1 可以看出， 粉煤灰混凝土不同龄期强度变化规律基 本一致 ， 随着混凝土中含气量的增加， 其强度呈下降趋势。 但随 着龄期变化 ， 含气量对强度的影响略有变化。 从图 1中添加的 趋势线可以看出， 含气量每增加 1 ， 3 d强度约下降 1 5 9 ， 7 d 强度约下降 1 6 2 ， 2 8 d强度约下降 2 O 。 分析混凝强度下 降的原因， 含气量的增加降低了混凝土的密实性是主要原因。 2 2 含 气量对不 同掺量不 同水胶 比的粉煤灰混凝土 的强度 影响 在粉煤灰掺量为 3 0 、 4 0 、 5 0 及水胶比为 O 4 1 、 0 3 6 、 0 3 4 、 0 2 8条件下 ， 变化混凝土的含气量， 分别测得混凝土 2 8 d 强度， 分析强度随含气量的变化规律， 试验结果见表 4 。 不同掺量不同水胶比的粉煤灰混凝土强度变化趋势见图2 。 从图2可以看出， 不同掺量与水灰比混凝土强度变化规律 基本一致 ， 随着含气量增加， 混凝土强度降低。 但掺量与水灰比 不同时， 混凝土强度下降幅度不一致。 掺量 3 0 ， 水胶比 O 4 l 时， 含气量每增加 1 ， 2 8 d强度约下降 1 0 7 ； 掺量 4 0 ， 水胶比 O 3 6时， 含气量每增加 1 ， 2 8 d 强度约下降 2 0 1 ； 掺量 5 0 ， 水胶比0 3 4时， 含气量每增加 1 ， 2 8 d强度约下降 2 6 5 ； 掺量 4 0 ， 水胶比0 2 8时， 含气量每增加 1 ， 2 8 d 强度约下降7 4 9 。 同为掺量 4 0 ， 水胶 比分别为 0 - 3 6与 0 2 8 时， 含气量对混凝土 强度影响差异较大。 分析其变化原因， 在高水胶比下， 胶凝材料用量相对偏少， 集料骨架作用明显 ， 引入的气泡对混凝土强度影响偏小。 而低水 胶比时， 胶凝材料用量偏多， 混凝土密实性对强度贡献大， 集料 骨架作用变弱， 引入的气泡对强度影响偏大。 3结 论 ( 1 ) 粉煤灰混凝土与普通混凝土一样 ， 随着含气量的增加 ， 混凝土强度呈下降趋势。 40 表 4 含气量对不 同掺量不同水胶比混凝土强度的影响 一 一掺量3 0 ， 水胶7 o 4 1 +掺量4 0 ， 水胶比o 3 6 - 一 - 掺量5 0 ， 水胶比o 3 4 一 - - 掺量4 0 ， 水胶 比O 2 8 线性( 掺量4 0 ， 水胶l： g O 2 8 ) 线性( 掺量4 0 ， 水胶比0 _ 3 6 ) 线性( 掺量5 0 ， 水胶t B O 3 4 ) 一 线性( 掺量3 0 ， 7 K 胶 t L O 4 1 1 含气 量 图 2 不 同掺量不同水胶比混凝 土强度 随含气量变化 ( 2 ) 在粉煤灰掺加量为 3 0 5 0 ， 水胶比为 0 2 8 0 4 1 时 ， 含气量每增加 1 ， 粉煤灰混凝土强度约下降 1 0 7 7 4 9 ， 低 水胶比的粉煤灰混凝士强度下降较大。 ( 3 ) 含气量对 3 、 7 、 2 8 d 龄期的粉煤灰强度影响差异不明显。 下转第 4 4页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 O 6 0 5 O 喜 4 o 3 0 2 0 l O O I 一 捌藕 =翻 浆 块上琢 磁浆1 I 捌藩 蔹酲 1 夔 _I 摊 窀 浆l 一 l 口 鞠觏嗽块J i羲 麟莎 浆I _ 。 ll l - I l 、 图 9 剥落砂浆不同层 内孔分布 2 5 讨 论 混凝土微结构非常复杂， 表现为多相、 非均质和多孔 ， 这种 微结构会在服役期间随着环境、 气候和载荷作用发生变化。 环境 水溶液接触混凝土表面时， 会在毛细孔压力、 水压力和浓度梯 度等作用下， 渗透扩散进入混凝土内部。 界面过渡区是混凝土内 部的薄弱环节， 是离子逐渐传输的通道 。 该工程渗漏水是硫 酸盐型强腐蚀水， 流经灌浆廊道排水沟过程中， s 0 离子通过界 面过渡区或其他富含孔隙和微裂纹的薄弱 区域渗透扩散进入 混凝土， 造成侵蚀产物容易在界面过渡区或其他薄弱区域形成。 排水沟中的s O 沿排水沟壁自下而上渗透迁移， 渗透水面以上 部分在竖直方向形成浓度梯度， 造成底层砂浆产生大量侵蚀产 物， 在上层砂浆则较少或没有 ， 并且从上层到底层， 孔隙率和最 可几孔径逐渐增大， 孔隙粗大化。 剥落砂浆中存在钙矾石 ( 3 C a O A1 2 0 3 3 C a S O 3 2 H2 0) 、 碳 硫硅钙石( 2 C a S i O 3 - C a C O 3 C a S O 1 5 H 2 0) 和石膏( C a S O , 2 H 2 0) 三种硫酸盐侵蚀产物。 钙矾石是硫酸盐侵蚀引起膨胀破坏的主 要因素8 - 9 1 ， 它的生成会造成裂纹扩展， 降低混凝土结构的抗渗 性， 促使渗漏水溶液进一步向内部渗透扩散， 最终导致了排水沟壁 开裂和剥落； 碳硫硅钙石( 2 C a S i O3 C a C O3 C a S O , 1 5 H 2 0) 的生成 主要是由于灌浆廊道排水沟内常年低温( 年平均气温 9 9) 潮 湿 ， 渗漏水中s O搞 子含量很高， 砂浆内含有碳化或含碳酸盐集 料提供 的碳酸钙或重碳酸钙 ， 符合其生成条件， 碳硫硅钙石的 生成过程中， C S H凝胶作为反应物逐渐被消耗， 导致硬化水泥 浆体强度和内聚力降低 ， 甚至丧失胶凝性 ， 形成无黏结力的糊 状物； 灌浆廊道排水沟渗漏水是硫酸盐型强腐蚀水， 且是流动水， s 离子含量始终很高， 相对过剩的s 明 帮子也会与 C a C O H) ： 反 应生成石膏， 石膏的生成会引起 C S H发生脱钙反应， 导致硬 化水泥浆体强度和内聚力降低。 三种侵蚀产物的同时存在 ， 造 成了灌浆廊道排水沟壁多处开裂， 表面结构酥软无强度 ， 和水 成泥状 。 上接第 4 0页 参考文献 ： 1 刘本刚 大掺量粉煤灰混凝土在大体积混凝土中的应用 J 】 混凝土 ， 2 0 0 7 ( 1 0 ) ： 8 3 8 6 2 】刘丹， 杜应吉大掺量粉煤灰混凝土力学性能试验研究【 J 人民黄河 ， 2 0 1 1 ， 3 3 ( 1 0 ) ： 8 8 9 0 3 钱觉时 粉煤灰特性与粉煤灰混凝土【 M 】 北京： 科学出版社， 2 0 0 2 4 1 姚佳良， 翁庆华， 刘虎跃， 等 引气混凝土试验研究们 工业建筑 ， 2 0 1 0 ， 4 0 ( 8 ) ： 1 0 7 1 1 3 5 刘贺， 付智 含气量对混凝土性能影响的试验研究 J 】 公路交通科技， 4 4 3结 论 ( 1 ) 灌浆廊道排水沟内渗透水属硫酸盐型强腐蚀水 ， 造成 排水沟砂浆发生了严重的硫酸盐侵蚀破坏 表面开裂剥落， 砂浆 结构疏松、 无黏结力、 无强度 成泥状。 硫酸盐侵蚀产物主要为 碳硫硅钙石、 钙矾 及少量石膏。 ( 2 ) 硫酸盐侵蚀破坏程度与结构距离侵蚀源的距离有关 ， 距离越近越容易遭受侵蚀破坏 。 ( 3 ) 硫酸盐侵蚀使砂浆结构变得疏松， 侵蚀程度越严重， 砂 浆结构越疏松， 孔隙率越高， 最可几孔径越大， 孔隙越粗大。 ( 4 ) 界面过渡区富集较多腐蚀产物， 产生微裂纹。 硫酸盐侵 蚀过程中， 由于硫酸根的迁移， 腐蚀产物周边区域到生成区 S 元 素平均含量逐渐增大。 参考文献 ： 1 】H I ME W G， MA T HE R B S u lf a t e a t t a c k ， o r i s i t J C e me n t a n d co n c r e t e R e s e a r c h ， 1 9 9 9 ， 2 9 ( 5 ) ： 7 8 9 7 9 1 【 2 】N E V I L L E A T h e c o n f u s e d w o r l d o f s u l f a t e a t t a c k o n c o n c r e t e 阴C e m e n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ， 2 0 0 4， 3 4 ( 8 )： 1 2 7 5 1 2 9 6 【 3 】H a e y H a y n e s S u l f a t e a t t a c k o n c o n c r e t e ： l a b o r a t o r y v e r s u s f i e l d e x p e r i e n c e J C o n c r e t e I n t e rna t i o n a l ， 2 0 0 2， 2 4 ( 7 ) ： 6 5 7 o 4 】U E MAN N A， L O S E R R A n a l y s i s o f c o n c r e t e i n a v e r t i c a l v e n t i l a t i o n s h e x p o s e d t o s u lf a t e - c o n t a i n i n g g r o u n d w a t e r f o r 4 5 y e a r s J 】 C e me n t a n d C o n c r e t e C o mp o s i t e s ， 2 0 1 I ， 3 3 ( 1 ) ： 7 4 -8 3 5 马孝轩 我国主要土壤对混凝土材料腐蚀性分类啊 混凝土与水泥制 品， 2 0 0 3 ( 6 ) ： 6 _ 7 6 S C R I V E N E RKL， C R U MB 】哐A K L MJ G E S E Np T h eint e da c i a lt r a n - s i t i o n z o n e( r r z )b e t w e e n c 嘲 蛐 e 蟮 a n d婵 学 陀 弘t e i n c o n c r e t e 田 I n t e rf a c e S c i e n c e ， 2 o 0 4 ， l 2 ( 4 ) ：4 1 1 - -4 2 1 , 【 7 】MO N D ALP， s l 五 A HSP , MM K SLVN a n o me e p r o p e a i e s 0 f i n - t e r f a c i a l t r a n z o n e i n 暇 玎 N l H 1 c 她c h 妇i n C n s t r u c t i o n ， 2 0 0 9 ( 3 ) ： 3 1 5 3 2 0 8 】C O L L E P A R DI M A雠吐e e - lI r l r e v i o n d e l a y e d e t t r i n g i t e a t - t a c k o n e o n c l e t e 田 c 鲫幛 n t l蛐d c 0 C a a a pos i t e s ， 2 O O 3 ， 2 5 ( 4 5 ) ： 4 O1 4 0 7 9 】S a n t h a n a m Ma n ul C o h e n Mc n Mh i D, O l e k J 舶 a t t a c k r e s e a r c h w h i t h e r l 盯 C e me n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ， 2 0 0 1 ， 3 1 ( 6 ) ： 8 4 5 8 5 1 作者简介： 邢志水( 1 9 8 5 一 ) ， 男， 硕士研究生， 研究方向： 水泥混凝土。 联系地址： 江苏省南京市鼓楼区新模范马路 5 号( 2 1 o o 0 9 ) 联系电话 ： 1 5 2 5 o 9 8 3 7 6 3 2 0 0 9 。 2 6 ( 7 ) ： 3 8 3 【 6 】 付昌会， 冯忠绪， 张磊搅拌方式对混凝土含气量及孔结构的影响阻 郑州大学学报： 工学版， 2 0 1 1 ， 3 2 ( 2 ) ： 4 2 - _ 4 5 7 】肖建强， 夏晓舟， 章青 引气量对混凝土力学性质影响的研究m 武汉 理工大学学报， 2 0 1 1 ， 3 3 ( 5 ) ： 1 3 4 1 3 7 作者简介 ： 联 系地址 ： 贾致荣( 1 9 6 8 一 ) ， 男， 博士， 教授， 研究方向： 建筑材料。 联 系电话 ： 1 5 1 6 9 2 2 7 6 7 7 ( 2 5 5 0 4 9 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m