水泥细度对早龄期混凝土抗裂性能的影响.pdf

2 0 1 1年 第 1 2期 (总 第 2 6 6 期 ) N u mb e r 1 2 i n2 0 1 1 ( T o t a l No 2 6 6 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 原材料及辅助物料 M ATE RI AL AND ADM I NI CLE d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 1 1 2 0 2 2 水泥细度对早龄期混凝土抗裂性能的影响 刘冠国 1 ,2 , 3 1马虎 1 , 2 ,3 曹鹏飞 2 ,3 ( 1 河海大学 力学与材料学院，江苏 南京 2 1 0 0 9 8 ；2 江苏省交通科学研究院股份有限公司，江苏 南京 2 1 1 1 1 2 ； 3 长大桥梁健康检测与诊断技术交通行业重点实验室，江苏 南京 2 1 1 1 1 2 ) 摘要： 水泥细度是影响混凝土质量的重要因素之一， 控制水泥细度是保证混凝土质量的关键步骤。 研究了水泥细度对不同强度等级混 凝土抗压强度、 早期干燥收缩和自身收缩、 早期开裂等性能的影响。 结果表明： 随着水泥细度的增加， 早期水化程度加大， 混凝土早期强度 越高， 早期收缩及开裂越明显。 关键词 ： 水 泥细度 ；混凝土 ；收缩 ；开裂 中圈分类号： T U 5 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 1 ) 1 2 0 0 7 0 0 3 I nf l ue nc e of c e m e n t f i ne ne s s Of t c r a ck r e sis t a nc e of e ar l y ag e c onc r e t e U L ， Gu a n - g u o 。 MA Hu ， 1 CAO Pe n g - f e J ， ( 1 C o l l e g e o f Me c h a n i c s a n dMa t e ri a l s ， Ho h a i U n i v e r s i t y ， Na n j i n g2 1 0 0 9 8 ， Ch i n a ； 2 J i n g s uT r a n s p o r ta t i o nR e s e a r c hI n s t i t u t e Co ， L t d ， Na n j i n g 2 1 1 1 1 2 ， C h i n a ； 3 K e yL a b o r a t o r yo f L a r g e s p a nB ri d g eH e a l t hI n s p e c t i o nand Di a g n o s i s T e c h n o l o g yMi n i s t r yo f Co mmu n i c a t i o n s ， Na n j i n g2 1 1 1 1 2 ， C h i n a ) Abstr a c t ： Ce me nt fi n e n e s s i s o ne o f t h e i mpo r t a n t f a c t o r s wh i c h i n flu e n c e the c o nc r e t e q u a l i t y， S O t o c o n t r o l the c e me n t fi n e n e s s i s ke y s t e p f o r e n s u r i n g the c o n c r e t e p e r f o r manc e Re s e arc h the i nfl u e nc e o fc e me n t fi n e n e s s o n c o mp r e s s i v e s tre n g t h， e a r l y a g e d r y n e s s s h rin k a g e an d s e l f - s h r i n k a g e ， f o r e p a r t c r a c k o f d i ffe r e n t s t r e n g t h g r a d e c o n c r e t e Th e r e s u l t s h o w t ha t、 v i t b the i n c r e a s e o f t h e c e me n t fin e n e s s ， t h e f o r e p a r t h y d r a t i o n r a t e a n d e arl y a g e s tre n g t h i n c r e a s e a n d a l s o t h e s h r i n k a g e an d c r a c k o f c o n c r e t e ma y b e mO r e e v i d e n c e Ke y wor ds ： c e me n t fin e n e s s ； c o n c r e t e ； s h rin ka g e； c r a c k 0 引言 水泥细度是水泥企业用来控制产品质量的重要指标之一， 水泥细度影响水泥的凝结硬化速度、 强度 、 需水性 、 干缩性、 水 化热等一系列性能【 l _ 3 】。 水泥颗粒尺寸小于4 0 Ix m才具有较高活 性， 大于 9 0 Ix m的颗粒几乎接近隋性 ， 仅起填充作用。 因此水泥 必须控制一定的粉磨细度， 水泥颗粒越细， 则凝结越快 ， 早期强 度发挥快， 泌水性小 ； 但细度不能过高， 否则一方面水泥的需水 量和减水剂掺量大幅增加， 干缩大， 水化放热集中 ； 另一方面 大大降低磨机产量， 增加电耗 ， 还容易导致混凝土的早期开裂， 并影响外加剂的作用效果。 水泥细度通常有 3 种表示方法 ： 筛余、 比表面积和颗粒级 配， 依据 G B 1 7 5 -2 0 0 7 通用硅酸盐水泥 的规定 ， 为与其他矿 物掺合料一致， 水泥细度统一表征为比表面积。 目前对于水泥细 度的规定比较初略， 从裂缝控制角度应不超过 3 5 0 m V k g ， 但是 在实际工程中由于多方面综合原因往往无法保证。 由于缺乏对 于水泥细度定量的认识 ， 关于水泥细度的质量控制问题 ， 常常 成为管理单位与施工单位争论的焦点 本试验研究以工程中常见的水泥细度波动情况为研究对象， 研究不同水泥细度下， 混凝土干燥收缩、 自 身收缩以及早期开裂 变化睛况， 为实际工程混凝土质量控制决策提供参考与依据。 收稿 日期 ：2 0 1 1 _ J0 6 1 5 基金项 目：国家科技支撑计划基金资助( 2 o 0 9 B A G 1 5 B 0 2 ) 7 0 1 试验原材料及配合比 1 1 试验原材料 本试验所采用原材料情况如下： 水泥 ： 中国水泥厂生产的海螺牌 P O 4 2 5级水泥； 砂选用 江西赣江产中砂， 细度模数为 2 8 ； 石选用安徽和县产 5 2 5 ml n 连续级配的碎石I 夕 加剂为江苏博特新材料公司产缓凝型高效 减水剂 J M P e A； 水： 普通 自来水。 1 2混凝 土配合 比 本试验所采用混凝土配合比为桥梁常用强度等级混凝土： C 3 0 、 C 4 0 ， 具体配合比如表 1 所示。 表 1 混凝土配合比 ( 栅 k g m， ) ( k 砂 g m ) ( k g 石 m， ) ( k 水 g m ) B 等级 ) ) ) ) 。 C3 0 4 0 0 7 7 8 1 0 9 4 1 6 0 1 I2 O4 0 4 2 C4 0 4 2 5 71 6 l 1 1 9 1 7 0 1 - 2 O-4 0 3 9 1 3 水泥 细度 选择 依据现有标准 ， 仅规定了水泥细度的下限， 即 3 0 0 m 2 k g 。 由于水泥工艺的原因， 在我省桥梁上使用的水泥， 其细度的分 布基本在 3 3 0 4 0 0 mV k g 范围内。 因此， 本试验所用水泥细度的选 择以该范围为控制要求， 选择 3 种不同水泥细度进行对比研究， 3 0 O 2 4 0 1 8 0 槲 嫖 1 2 0 6 0 0 时间 ， d 时 间 ， d ( a ) C 3 0 强度等级混凝土( b ) C 4 0 强度等级混凝土 图 6 不同水 泥细度混凝干燥收缩率变化 曲线 2 3 水泥细度对混凝土 自身收缩性能影响 图 7为 C 3 0 、 C 4 0两种强度等级下的不同水泥细度混凝土 测得的2 8 d自缩率变化曲线。 从图7中可以看出， 在密封条件下， 混凝土的 3 d自缩率均小于4 0 x l O ； 2 8 d时， 自 缩率也不大于 1 4 0 x l O ， 与相同龄期下的干缩率相 比， 自缩值均较小。 此外 ， 对 于相同强度等级混凝土 ， 在相同龄期下， 水泥细度越高自缩率 越大， 这与干燥收缩的结果相一致。 混凝土的自缩为在绝湿状态下， 随着混凝土内胶凝材料水 化的进行 ， 不断消耗孔溶液中的水分， 降低了混凝土的水化速 率， 使孔隙中的游离水增多， 从而降低混凝土的收缩值。 2 4 水泥细度对混凝土早期开裂性能影响 表3 为强度等级C 4 0 混凝土不同水泥细度下早期裂缝隋况。 从 表中可以看出， 随着水泥细度的增大， 最大裂缝宽度增加， 开裂面积 也有较明显的增长。 当水泥细度从 3 6 0 m2 k g增加到 4 0 0 m k g 时 ， 最大裂缝宽度由 1 1 F f l I n增加大 2 rai n ， 增幅达到 8 2 ； 开裂面 1 4 0 l 2 0 c1 0 0 8 0 婪6 0 皿4 0 2 O 0 时 间 ， d ( a ) C 3 0 强度等级 图 7 不 同水： 表 3 强度等级 D 水泥细度 ( m2 k g ) 3 6 0 3 8 0 4 0 0 积由 1 2 6 1 2 4 I 1 I 1 2 上升 图 8为强度等级 况 。 从 图中可以看 出 ， 量和宽度都随之增加 显， 裂缝宽度较小； 当 明显， 宽度较大， 开裂 根据前面的分析， 细颗料增多时， C S H 度越细， 收缩越大， 从币 j 级 C 4 0时， 细度越高， 鸯 ( a ) 水泥细度3 6 0 m k g ( b )水泥细度3 8 0 m k g 图 8 强度等级 C4 0混凝 土不 同水泥细度下早期开裂状； 参 士 各 2 蔡安兰， 严生水泥基 。 程 ，2 0 0 4 ( 6 ) ： 1 6 1 9 ( 1 ) 相同养护龄期下， 水泥细度越大， 混凝土早期强度越高； 【 3 陈波， 等 水泥细度对 水泥细度对? 昆 凝土早期强度影响较大， 对后期强度影响不大。 学报， 2 0 1 0 ， 3 8 ( 9 ) ： ( 2 ) 对于相同强度等级混凝土在相同养护龄期下 ， 随着水 4 肖军仓， 卜 建军 粉厘 泥细度的增大， 其干缩率和自缩率都随之增大， 且干缩率远大 2 0 0 6 ( 1 ) ： 1 6 1 8 于 自缩率。 5 周世华， 等 水泥细度 ( 3 ) 混凝土强度等级相同时， 早期最大裂缝宽度和裂缝面 2 0 0 8 ， 3 9 ( 1 0 ) ： 5 8 6 1 积均随着水泥细度的增加而增大。 【 6 】G B 5 1 9 9 9 ， 硅 参考文献： 作者简介： 刘冠国( 1 9 8 【 1 I ! I I i ， 等 水泥细度对混凝土劣化性能的影响 建筑材料学报， 2 0 0 8 ， 联系地址： 南京市江宁 1 3 ( 4 ) 5 2 0 5 2 3 联系电话： 1 3 9 1 3 8 4 2 2 3 本刊关于试用“ 科技期刊学术不端文献检测系统” 为营造 良好的学术交流氛围， 本刊将从 2 0 1 2年起对所有来稿运用“ 科技期刊学术不 经检测出现严重学术不端行为的稿件将一律予以退稿。请广大作者恪守科学诚信道德 ， j 责， 维护好您自身的学术形象及学术信誉。 7 2