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9 8 江苏建筑 2 0 1 3年第 3 期 ( 总第 1 5 5期) 矿物掺合料对混凝土气泡特征参数的影响 黄 志讲 周 华 新 ( 江苏博特新材料有限公司 ， 江苏南京2 1 0 0 0 8 ) 摘 要】 研究了粉煤灰、 矿粉对引气混凝土气泡特征参数的影响。结果表明： 无论是单掺还是双掺粉煤灰和矿粉 新拌及 硬化引气混凝土的含气量均有不 同程度的 降低 ； 单掺 粉煤灰 引气混凝土 的气泡间距 系数和 气泡平均直径 降低 有利 于提 高 混凝土抗 冻性 ； 矿粉 对引气混凝土 的气泡特征影响较大 ， 且 气泡特征参数 的影响无明显的规律 性 ： 矿物掺合料 一定程度 上能 改善引气混凝 土的气泡结构 。 有利 于提 高抗冻性能 。 但掺量不 宜超过 3 0 。 关键 司1 x C - h 掺舍料； 引气混凝土； 舍气量； 气泡间距系数； 气泡平均直径 中图分类 T U 5 2 8 o 4 2 4 文献标识码 A 文章编 - 1 0 0 5 6 2 7 0 ( 2 0 1 3 ) 0 3 0 0 9 8 0 4 Effe c t s o f M i n e r a l Ad mi x t ur e s o n Ai r Vo i d Pa r a me t e r s o f Ai r -En t r a i n e d Co n c r e t e HU AN G Z h i j i a n g Z H O U H u a - x i n ( J i a n g s u B o t e N e w Ma t e r i a l s C o ， L t d ， N a n j i n g J i a n g s u 2 1 0 0 0 8 C h i n a ) Ab s t r a c t ：E f f e c t s o f fl y a s h a n d s l a g o n a i r v o i d p a r a me t e r s o f a i r e n t r a i n e d c o n c r e t e we r e s t u d i e d T h e r e s u i t s i n d i c a t e d t h a t t h e a i r c o n t e n t o f t h e f r e s h a n d h a r d e n e d c o n c r e t e wi t h d i f f e r e n t d e g r e e s o f r e d u c t i o n ，e i t h e r s i n g l e o r d o u b l e mi x e d wi t h fl y a s h a n d s l a g F l y a s h c a n r e d u c e t h e a i r v o i d s p a c i n g f a c t o r a n d me a n a i r v o i d d i a me t e r ， c a n i mp r o v e t h e c o n c r e t e f r o s t r e s i s t a n c e S l a g h a s g r e a t e f f e c t o n a i r v o i d p a r a me t e r s o f a i r - e n t r a i n e d c o n c r e t e ，a n d n o o b v i o u s r e g u l a r i t y Mi n e r a l a d mi x t u r e s c a n i mp r o v e t h e b u b b l e s t r u c t u r e o f a i r e n t r a i n i n g c o n c r e t e a nd c a n i mp r o v e t h e f r o s t r e s i s t a nc e ，b u t t h e d o s a g e s ho u l d no t b e mo r e t h a n 3 0 Ke y wo r d s ：mi n e r a l a d mi x t u r e s ； a i r - e n t r a i n e d c o n c r e t e ；a i r c o n t e n t ； a i r v o i d s p a c i n g f a c t o r ； me a n a i r v o i d d i am et er 0 引言 在混凝土 中添加 引气剂能 引人大量分布均匀 、互 不连 通 的微小气 泡 缓解混凝土毛细孔 中的静水压力 抑制水泥 浆 中微小冰 体的生成 改善混凝 土抗冻融 耐久性0 - 3 1 粉煤 灰 、 矿粉等能改善新拌混凝土和易性并提高混凝土耐久性 常作 为矿物掺合 料掺入混 凝土中 而在掺有引气剂的混 凝 土中 有观点 为引气 剂引入的气泡可能被矿物掺合料 中细微 碳粒吸附 ， 影 响引气剂 的引气效果 ； 也有试 验表 明17 ， 为达 到相 同引气量 每增加 1 0 粉煤灰 约需 增加引 气剂 1 1 0 0 0 0左右 。 影 响混凝 土抗冻性 的因素很 多 其 中引气作 用最为重 要 。 表征硬化混凝土气泡体系特征的参 数主要有 3 个 即含 气 量 、 气泡平均直径和气泡间距系数 其 中又以气 泡间距系 数最为重要嘲 。在一定含气量下 混凝 土的抗 冻性 取决于气 泡的间距 系数和数量 ， 气泡 间距 越小 、 气泡个数 越多 ， 则混 凝 土抗 冻性 越好9 1 针对 目前粉煤灰 、矿 粉及 引气 剂在 混凝 土中的广泛应 用 10 - 1 1 】 本文研究了粉煤灰和矿粉对引气混凝土气泡特征参 数的影响 希望对粉煤灰在引气混凝土 中的应用有所裨益 1 原材 料及试验方案 1 1 试验原材料 水泥 ： 江南 小野 田 P 5 2 5硅酸盐水泥 ： 砂 ： 中砂 ， 细度 模数 2 8 ； 粗集料 ： 最大粒径 2 0 mm 5 mm 1 0 m m 占 4 0 ， 1 0 m m 2 0 m m 占 6 0 ： 粉煤灰 ： 南京华 能电厂 I 级灰 ， 密度为 2 2 0 0 k g m ； 矿粉 ： 选 用 $ 9 5级矿渣 ， 密度为 2 8 1 0 k s m ； 缓凝 减水剂 ： 江苏博特新 材料有 限公 司 J M一 型外加剂 ； 引气 剂 ： 江苏博特新材料有限公司 G YQ引气剂 ； 水 ： 自来 水 。水 泥 、 粉煤灰及矿粉的化学组成见表 1 。 1 2 试验方案及方法 试验使用 相同水胶 比 0 3 6 相同胶凝材料 3 8 0 k g m3 掺人缓凝减水外加剂 J M一 ， 掺人引气剂 改变胶凝材 料中 粉煤灰掺量 探讨 粉煤灰 对混凝土气泡特征参数的影响 混 凝土配 合 比： m ( 胶凝 材料 ) ： m ( 水 ) 1 1 1( 砂 ) ：m ( 石 ) 3 8 0 ： 【 收稿日 2 0 1 3 0 4 1 1 【 作者简介】 黄 志 讲 ， ( 1 9 8 4 一 ) ， 江 苏 博 特 新 材 料 有 限 公 司 ， 助 理 工 程 师 。 从 事 高 性 能 混 凝 土 与 混 凝 土 外 加 剂 应 用 研 究 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 2 0 1 3年第 3期( 总第 1 5 5期 ) 1 3 2 6 8 1 ： 1 2 1 0 。当单掺粉煤灰时 矿物掺合料为粉煤灰 ， 粉煤 灰掺 量按 胶凝 材料总量计取 O ， 1 5 ， 3 0 ， 4 5 ； 当单掺矿 粉时 矿物掺合料为矿粉 ， 矿 粉掺量按 胶凝材料总量计取值 0 ， 1 5 ， 3 0 ， 4 5 ；当双掺粉煤灰与矿粉时 ，矿物为粉煤 灰与矿粉 粉煤灰与矿粉各 占矿物总量 的 5 0 ， 矿物 总掺量 按胶凝材料 总量计 取 0 ， 1 5 ， 3 0 ， 4 5 。 新拌混凝 土含 气量采用 日本进 口的气压式直读含气量 测定 仪测定 ： 抗 压强度采用 1 0 0 m m l O 0 mm l O 0 m m立方 体试 件 3个 试件为 1组 在标 准养 护条件下 养护 7 d 、 2 8 d 后 测定 并换算 为标 准试 件强度 ：所 有成 型的试 件 均按 照 A S T M C 4 5 7的规定 采用 显微镜 观测 计数法 测定 硬 化混凝 土中的实际含气量和气泡间距参数 测定硬化混凝土气泡 特征参数 探讨 不同气泡质量对硬化混凝土气泡特征参数 的影 响。 2 试 验 结 果 及 分 析 2 1 粉煤灰对混凝 土气 泡特 征参 数的影响 按试验方 案进行试 验 引气剂掺量相 同 仅改变粉煤灰 掺量 粉煤灰对新拌混凝土含气量 、 硬化混凝土含气量及抗 压强度 的影 响试验 结果 如图 1 、 图 2所示 。 粉煤灰是一种典型的非均质物质 由铝硅颗粒 、 未燃尽的 碳 、 未发生变化的矿物 ( 如石英等) 和碎片等组成。由于粉煤灰 0 l 5 3 0 4 5 粉煤灰掺量 ( ) 图 1 混凝土含气量与粉煤灰掺量 的关 系 粉 煤 灰 掺 量 ， 图 2 粉煤灰对混凝土抗压强度的影响 中有一定的碳含量 ( 通常以烧矢量表示 ) 掺入 的引气剂多为 改性松香热聚物 会被未燃尽的碳轻程度吸附 所以引气混凝 土的含气量因粉煤灰掺人而有所降低 随着粉煤灰掺量增大 ， 引气混凝土 7 d和 2 8 d 抗压强度均逐渐下降 粉煤灰掺量为 4 5 时 引气混凝土 7 d和 2 8 d抗压强度分别 由未掺粉煤灰 的 5 8 MP a 和 7 2 3 MP a 降低到 3 0 6 MP a 和 4 8 MP a 降幅分别 约为 4 8 和 3 3 粉煤灰对硬化混凝土气泡特征参数 的影 响试 验结果如 表 2所示 以上试验结果表 明随着粉煤灰掺量增大 引气混凝土 气泡 间距系数逐渐下 降 未掺粉煤灰 的混凝 土气 泡间距系 数 为 1 4 2 6 m； 粉煤灰 掺量 为 4 5 时 ， 混 凝土 的气泡 间距 系 数降 为 1 2 3 7 m， 相差 约 1 9 m； 粉煤 灰掺 量 由 0增 加 到 4 5 时 ， 引气混凝 土中的气泡平均直 径由 1 0 3 4 m降低 为 7 1 8 m， 降幅约为 3 0 ； 比表 面积 由 0 0 2 9 5 m2 m 增 大为 0 0 4 0 5 m 2 m 3 ， 增 幅约 为 3 7 。这表 明 ， 粉煤灰 掺入 后引气剂所引人 的气泡直径得到 了一定 的重新分 布 引气 混凝土 中的气泡平均直径逐渐减小 气泡 比表 面积逐 渐增 大 因此粉煤灰对引气混凝土的孑 L 结构具有细化作用 有利 于混凝土抗冻性 的改善 2 2 矿粉对混凝土气泡特征参数 的影 响 按试验方案进行试验 ， 引气 剂掺量 相同 仅改 变矿粉掺 表 1 水泥、 粉煤灰 的化 学组成 ( W 舳 m o 3 5 i 骤鹾蟮 9 8 T 6 5 4 3 2 1 0 一 ) 删 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 0 0 江苏建筑 2 0 1 3年第 3 期 ( 总第 1 5 5期) 量 矿粉对新拌混凝土含气量 、 硬化混凝 土含气量 及抗 压强 度 的影 响试验结果 如图 3 、 图 4所 示。 0 l 5 3 0 4 5 矿粉掺量 ( ， i ) 圈 3 混凝土含气 与矿粉掺量 的关系 0 l 5 3 0 4 5 矿 粉 掺 量 ， 圈 4 矿粉对 混凝土抗压 强度 的影 响 对 于新拌混凝 土矿渣掺人后混凝土 的含气量 有所提 升 分析原因可能为矿渣粉掺人后 因其微矿粉作用 ， 使混凝 土引气剂 的分 散作 用得 以增 强 引气 剂的引气效 果得到 了 优化 。 而对于硬化混凝土的含气 量 ， 含气量较新拌混凝土都 有不 同程度的降低 。当矿渣粉掺景为 4 5 时 ，混凝 土的含 气量损失最大 即混凝 土中的含 气量保留率最小。 以矿渣 粉 替代部分水泥 特 别是 在大掺量 的条 件下， 混凝土 的强度会 有所影响 当矿渣 粉掺量增 大至 4 5 时 ， 混凝 土的抗 压强度 降低幅度较明显 。 矿粉对硬化混凝土气泡特征参数的影响试验结果 如表 3 所 示。 随着矿渣粉掺量的逐渐变大 掺量较 小时 引气混凝 土 中气泡 间距 系数并未发生较大 的变化 当掺矿渣粉 至胶凝 材料质量 的 4 5 时 混凝土 的气 泡间距 系数减小 ， 且较掺量 1 5 和 3 0 的减小 幅度较大 ： 掺量为 3 0 时 硬化 混凝土的 气 泡平均直径最 大 矿粉掺量 为 4 5 时 ，气泡平均直径最 小 引气剂引入的气泡总体直径偏小 ； 以掺量 表示对应掺量 的气泡比表面积大小如下 ： 4 5 1 5 3 0 掺量为 4 5 时 ， 单 位体 积的混凝 土中气泡面积最大 气泡分布较充分 对缓 解混凝土冻融循环中产生的膨胀应力更有利 混凝土 的抗 冻性更优 良 2 _ 3 双掺粉煤灰及矿渣粉对硬化混凝土气泡特征参数的影响 按试验方案进行试验 引气 剂掺量相 同 ， 粉煤灰 和矿 粉 两者各 占矿物掺合料质量的 5 0 改变矿物掺合料掺量 ， 探 讨双掺粉煤灰及矿渣粉对硬化气泡特征参数 的影响 试 验 结果如 图 5 、 图 6和表 4所示 。 由以上试 验结果可得 出 ： 当矿物掺合料 掺量较小 。 如 1 5 及 3 O 时 混凝土 的气泡 间距 系数较小 。 对 混凝土的抗 0 l 5 3 0 4 5 矿物掺台料掺量 ( ) 图 5 混凝 土含气量 与双掺掺量 的关 系 裹 3 矿粉对硬化混凝 土气泡特征 参数 的影响 9 8 T 5 53 2 l 0 ， v 钿 加 柏 协 。 垒 燃骥 9 8 7 B S 4 3 2 1 0 v删 钿 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 2 0 1 3年第 3期( 总第 1 5 5期 ) 0 1 5 3 O 4 5 双掺粉煤灰和矿粉掺量 图 6 双掺掺合料对 混凝 土强度的影响 冻性有利 但当混凝 土中矿粉及粉煤灰掺量突增至 4 5 时 。 硬化混凝土的气泡间距系数亦突增 混凝土 中相邻气 泡距 离增 大 ， 混凝土 的抗 冻性受 到影 响 ； 随着矿物掺合料掺 量的 变大 混凝 土中气泡 的平 均直 径是 减小 的 ， 这说 明混凝 土中 保留的气泡是直径较小的稳定气泡 ， 然而在该条件下 混凝 土中含气量有明显降低 。 气泡 间距 系数 偏大 对混凝 土的抗 冻性 不利。 比较 3个掺量下混凝土 的气泡特征参数 当掺量 为 3 O 时 混凝土 中气泡分布较为合理 。 虽然有一定的含气 量损 失 但 其合理气泡间距系数及气泡直径对混凝土抗冻 融循 环能起到很好的改善作用。 因此 在双掺矿粉及粉煤灰 时 须经试验确定合理 的矿物掺合料掺量 。 选择气泡 间距 系 数最小 即对引气混凝土抗冻性最有利 的掺量 。 3 结 语 ( 1 ) 粉煤灰 单掺 时 ， 随着粉 煤灰掺 量增大 ， 新 拌及硬化 引气 混凝 土的含气量均有不同程度的降低 ：粉煤灰掺人后 引气混凝 土的气泡 间距 系数 和气 泡平 均直径降低 有利于 提高混凝 土抗冻性 。 ( 2 ) 矿 粉掺入后混凝土的气泡特征受到较大 的影 响 ， 不 同的矿渣粉掺量 对气泡特 征参数 的影响无 明显 规律性 为 使掺矿粉 的引气混凝 土既要保 留较大的含气量 又使其气 泡 间距 系数减 小 。 必须适 当提高引气剂 的用量 。 ( 3 ) 当双掺粉煤灰及 矿粉时 ， 随着掺 量的逐 渐变大 ， 新 拌及硬化混凝土含气量均有不同程度的下降 当矿物掺合 料掺量 较小 如 1 5 与 3 0 时 。 混 凝土 的气泡 间距 系数较 小 但 当混凝 土中矿粉及粉煤灰掺量 突增 至 4 5 时 ， 硬化混 凝土的气泡间距系数突然变大 。 ( 4 ) 引气混凝 土 7 d和 2 8 d抗 压强度均 随矿物掺合料 掺量增大而降低 矿物掺合料一定程度上能改善引气混凝 土的气泡结构 。 但不 能改善其早期抗压强度 。 参考文献 川 1 吴方政， 王利锋 ， 单俊鸿 混凝 土引气剂的研 究现状 】 公 路 交通科技 2 0 1 1 ( 1 2 ) 3 1 6 3 1 9 2 1黄孝 葡， 许 彩虹， 王丽 文 硬化 混凝 土 中气泡性质 对抗 冻 性影响的试验研 究 中国港 湾建设， 2 0 0 3 ( 6 ) ： 1 4 1 7 p 】田培， 刘加 平 ， 等 混 凝土 外加剂 手册【 M】 化 学 工业 出版 社 。 2 0 0 9 8 ： 1 1 7 -1 1 9 4 1游有鲲， 缪 昌文， 慕 儒 粉煤灰 高性 能混凝 土抗 冻性研 究盯 】 混凝土与水泥制品， 2 0 0 0 ( 5 ) ： 1 4 1 5 【 5 】 严捍 东， 孙伟， 李钢 大掺量粉煤灰水工混凝土的气泡参 数和抗冻性研究 】 工业建筑， 2 0 0 1 ， 3 1 ( 8 ) ： 4 6 - 4 8 【 6 张德 思， 成秀珍粉煤灰混凝 土抗 冻融耐久性的研 究 】 西北工业大学学报， 2 0 0 0 ， 1 8 ( 2 ) ： 1 7 5 - 1 7 8 【 7 张晏清 影响混凝 土拌合 物含气量的若干 因素 IJ 混凝 土与水泥制品， 1 9 9 8 ， 4 ( 2 ) ： 5 8 【 8 】 吴 学礼， 杨全兵 混凝 土抗 冻性 的评估 IJ 混凝 土， 1 9 9 6 ( 6 ) ： 9 -1 2 9 9 杨钱 荣， 朱蓓蓉， 杨 全兵 ， 等 高频振 捣对 引气混凝土 气 泡特征 参数 的影响 】 建 筑材料 学报， 2 0 0 7 ， 1 0 ( 3 ) ： 1 3 3 ， 2 3 3 ， 3 33 ，43 3 ，53 3 【 1 0 】缪 昌文高性 能混凝 土外 加剂 【 M】 化 学工 业 出版 社 2 0 o8 1 0： 1 5 4-1 65 【 1 1 】张云 清， 余 红发， 王甲春 气泡结构特征对 混凝 土抗盐冻 性 能的影 响 】 华 南理工 大学学报 ( 自然科 学版) ， 2 0 1 0 ( 1 1 ) ： 71 1 ( 上接 第 9 4页 ) 进行沉降观测 ， 根据沉降量 、 沉降差及沉降速率等监测数据 动态调整施工顺序。 避免沉降过大或不均匀沉 降现象的发生 。 4工 程 检 测 与 监 测 4 1 桩基检测 桩基验收采用慢速静载荷加载法进行 承载 力检测 主 要检测仪器有 J C Q 一 5 0 3 E静力载荷测试仪、 Z Z Y1 0 0 T压力 传感器、 F P - 5 0及 MF X 一 5 0位移传感器。 加载反力装置采用 锚杆横梁反力装置 承 台原有预埋锚杆位置不便 于检测使 用 锚杆采用后成孔埋设锚杆 。 工程总桩数 2 3 2根 3根试 桩在最大加 载量 3 5 0 k N下 最大沉 降量分别 为 4 1 4 mm、 3 1 0 mm和 4 5 2 m m。本工 程 单桩 竖向承载力满足设计要求 4 2沉降观测 在工程施工期间 委托专业沉降监测单位按照工程建设行 业标准 建筑变形测量规范 ( J G J 8 - 2 0 0 7 ) 对该工程地基的沉降 量、 沉降差及沉降速率进行监测， 监测结果表明沉降正常。 5 结 语 逆作 复合桩基础极为方便地在狭窄场地施 工 具有无 噪音、 无振动、 无污染等特点， 由于采用逆作法施工技术。 还 大大缩短了基础施工时间。 本工程经精心设 计和施工 达到 了预期 目的 参考文献 【 1 】 J G J T 1 8 6 2 0 0 9 逆作复合桩基技术规程【 s 】 北京： 中国 建筑工业 出版社 2 0 1 0 柏 加 m O 乏 巡慧 蠕 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m