偏高岭土基改性剂在海工混凝土中的应用研究.pdf
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1、2 0 1 3年第 3期 3月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRET E AND CEMENT PRODUCTS 2 01 3 No 3 M a r c h 偏高岭土基改性剂在海工混凝土中的应用研究 孙长军 , 马军涛 , 水 中和 。 , 李 远 ( 1 唐山曹妃甸发展投资集团有限公司 , 0 6 3 2 0 0 ; 2 华北水利水电学院土木与交通学院, 郑州 4 5 0 0 1 l ; 3 硅酸盐建筑材料国家重点试验室 , 武汉 4 3 0 0 7 0 ; 4 武汉地产开发投资集 团有限公司, 4 3 0 0 1 2 ) 摘要 : 依托 曹妃 甸北环立交工程 , 以
2、偏 高岭 土为基础 制备偏 高岭土基改性剂 , 针对其对混凝土工作性 、 强度和 耐久性的影响进行研究 , 并通过 孔结构分析探 讨其机理 。结 果表 明, 偏 高岭土基改性剂可在不影响混凝 土工作性 能 的基础上 , 显著增 强混凝 土的强度和 抗氯 离子渗透性能 , 并改善其微观 结构。 关 键 词 : 偏 高 岭 土 基 改 性 剂 ; 海 工 混 凝 土 ; 耐 久 性 ; 孔 结 构 Ab s t r a c t : B a s e d o n t h e C a o f e i d i a n n o r t h e m l o o p o v e r p a s s p r o
3、j e c t , t h e m e t a k a o l i n - b a s e d mo d i fi e r i s p r e p a r e d b y t h e me t a k a o l i n T h e e f f e c t s o f t h e me t a k a o l i n b a s e d mo d i fi e r o n t h e w o r k a b i l i t y 。s t r e n g t h a n d d u i a b i l i t y o f c o n c r e t e a r e r e s e a r c h
4、 e d A n d t h e i mp r o v i n g m e c h a n i s m i s s t u d i e d w i t h m e r c u r y i n t r u s i o n p o r o s i m e t r y a n a l y s i s( MI P ) T h e e x p e r i m e n t r e s u l t s i n d i c a t e t h a t me t a k a o l i n b a s e d mo d i fi e r h a s o b v i o u s l y i mp r o v e
5、d t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a n d p e n e t r a t i o n r e s i s t a nc e o f c o n c r e t e wh i l e h a s n o d i s a d v a n t a g e e f f e c t s o n c o n c r e t e S w o r k a b i l i t y T h e p o r e s i z e d i s t r i b u t i o n o f c o n c r e t e c o n t a i n i n g m
6、e t a k a o l i n b a s e d mo d i fi e r h a s b e e n o p t i mi z e d t o i mp r o v e t h e mi c r o s t r u c t u r e a n d e n h a n c e t h e p e n e t r a t i o n r e s i s t a n c e o t co n c r e t e Ke y wor ds :Me t a ka o l i n b as e d mo d i fie r ;Mar i n e c o nc r e t e ;Dur a b i
7、l i t y ;Po r e s t r u c t u r e 中图分类号 : T U 5 2 8 3 6 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 3 ) 0 3 1 5 0 4 0前言 曹妃甸开发区位于渤海海湾附近 , 其中海 中建 筑 物 和 临海 建 筑 物 均在 不 同 程 度 上 受 到 海 洋 环 境 的影响。在季风携带较高浓度海盐的风力作用下 , 混凝 土构件 承受 了较 高浓度 氯盐的附着 和直接腐 蚀 , 从而对混凝土的耐久性产生重要影响l 1 - 2 1 。因此 , 混凝土耐久性问题在海工工程中显得尤为重要 。 在混凝土 中掺加
8、矿物掺合料是 改善混凝土耐 久 性 的重要 途 径 , 而 偏 高岭 土作 为一 种 新 型 混凝 土 掺合 料 , 在 国内外 已有 大量 的研 究 。 F C a s s a g n a b e r e 13 和 K h a t i b 4 1 分别针对偏高岭土对 混凝土早期和后期 强度 的影响进行 了研究 , 证 明掺加偏高岭土对混凝 土不 同 阶段 的力学 性能 均有 较 大程度 的增 强 。李鑫 等人 的研究表 明偏高岭土可大幅改善混凝土 中的 氯离子导 电量 。 T h o ma s 等人 6 1 通过研究发现 , 在较高 浓度下 , 掺加较细偏高岭土粉末的水泥浆体氯离子 结合能力
9、有明显增加。水中和等人7 - 9 针对偏高岭土 在混凝土中的应用进行 了一系列 的研究 , 表明偏高 基金项 目:国家 自然科学基金一 固碳插层材料抑 制混 凝土碳 化反应的基础研究( 5 1 2 7 2 1 9 4 ) 、中央高校 自主创新 研究基 金一 无机插 层材料 抑制混凝 土碳 化反应机 理及应 用( 2 0 1 2 - I V一 0 0 2) 。 岭土在水泥基材料 中可有效促进其水化作用 , 从而 改 善混 凝 土 的微 观 结 构 并增 强 混 凝 土 的强 度 和 抗 渗 透性 能 。 但就 目前而言, 基于偏高岭土 自身层状外观形 貌与层间吸水等原因, 偏高岭土较难直接作为掺
10、合 料在混凝土中得到应用 。J J B r o o k等人n 0 1 的研究表 明了偏 高岭土对 混凝土工作性能有极为明显的影 响。王康等人f l l 使用粉煤灰和石粉等掺合料与偏高 岭 土进行复合 , 利用其滚珠轴承效应 , 改善偏高岭 土对 混凝 土工 作性 能 的不利 影 响 。 本文使用超 细粉煤灰与偏 高岭土复合制备偏 高岭土基改性剂 , 针对其 在海工混凝土 中的应用开 展试验 , 分析其对混凝 土性能 的影 响 , 并对其机理 进行分析 。试验依托于曹妃甸北环立交工程 , 分别 针对立交桥箱梁标 号 C 5 0混凝 土与墩身标号 C 4 0 混凝土进行偏高岭土改性剂试验 , 并与
11、基准试样进 行 对 比。 1 试 验 1 1 试 验 原材料 试验 中水泥取 自唐山某公 司生产 的 4 2 5级普 通硅酸盐水泥 ,密度为 3 1 l g c m ,比表面积为 3 3 6 m2 k g , 作为混凝土掺合料的粉煤灰和矿粉均取 自唐 一 1 5 孙长军 , 马军涛 , 水中和 , 等 偏高岭土基改性剂在海工混凝土中的应用研究 显 ,而 掺加 改 性 剂混 凝 土 拌合 物 的 1 h经 时 损 失 与 基 准试样相仿 ,均可满足泵送混凝土的使用要求 。 根据研究表 明, 偏高岭土 自身的层状结构导致其 对 混凝土 的工作性能影 响极为明显 , 而当与超细粉煤 灰 复合时 ,由
12、于粉煤灰在混凝 土 中的滚珠轴承作 用 , 大大降低了片状形态的偏高岭土在胶材 中的移 动 阻力 , 同时 , 粉煤灰相对较低 的需水量在一定程 度上弥补了偏高岭土所引起的坍落度损失。 表 3 混 凝 坍 落 度测 试 结 果 试样编号 混凝土坍 落度 m m 0mi n 60 mi n 图 3为混凝 土在标 准环境下养护 2 8 d与暴露 条件下放置 1 8 0 d的抗压强度测试结果 。由图 3可 知 , 在不同强度标号的混凝土 中加入偏高岭土基 改 性 剂均可显著增强混凝土的抗压强度 , 2 8 d抗压 强 度 的增加 幅度 达到 了 1 0 以上 ; 而 对 于 C 4 0混凝 土 而言
13、, 2 8 d强度增加了 2 0 左右。在经过 1 8 0 d的暴 露试验后 , 混凝 土的强度较 之 2 8 d仍有增加 , 而偏 高岭土改性试样强度仍高于基准试样 , 表 明偏高岭 土基改性剂在水化后期仍对混凝土强度具有促 进 作用。由于偏 高岭土的火 山灰效应 , 其在胶凝材料 的水 化反 应 过程 中生 成 了更 多 的 C S H凝 胶 , 同时 不 同级配 的掺合料在混凝土 中起 到了填充孔 洞的 作用 , 显著密实 了混凝土的孔结构 , 从而改善 了混 8 0 重 0 繁6 0 5 0 4 0 XL DS ( a ) 标准养护 2 8 d抗压强度 试 样 凝 土 的强 度 。 将
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- 偏高 岭土基 改性 混凝土 中的 应用 研究
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