大掺量矿物掺合料混凝土早期抗裂性能研究.pdf
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1、2 0 1 2 年 第 1期 (总 第 2 6 7 期 ) Nu mb e r 1 i n 2 0 1 2 ( T o t a l No 2 6 7 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI 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 2 0 1 0 2 2 大掺量矿物掺合料混凝土早期抗裂性能研究 张苹 ,王坤 ,李秋义 ,赵铁军 z ,薛向欣 ( 1 东北大学 材料冶金学院,辽宁 沈阳 1 1 0 0 0 4 ;2 青岛理工大学 土木工程学院,山东 青岛 2
2、6 6 0 3 3 ) 摘要: 通过平板开裂试验对大掺量( 5 0 ) 矿物掺合料混凝土的早期开裂性能进行了研究。 试验结果表明: 随着胶凝材料用量的增大, 混凝土试块的单位开裂面积变大 , 且裂缝的面积增长速率提高; 混凝土的养护及成型方式对大掺量矿物掺合料混凝土的早期抗裂性能有 很大 的影响 。 关键词: 超细矿粉;抗裂性能;大掺量;养护方式 中图分类号 : 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 2 ) 0 1 0 0 7 1 - 0 3 E xpe r i me nt a l r e s e ar c h on
3、t he e ar l y c r ac k i ng r e si s t a nc e of c onc r e t e wi t h hi glh v ol ume mi n er a l admi x t ur e Z H ANGP i n g , WANGKu n 2 L I u , Z H AO J C - j L II 2 XU EXi a n g - x i n ( 1 S c h o o l o f Ma t e r i a l a n dMe t a l l u r g y, No r t h e a s t e m Un i v e r s i t y , S h e n
4、 y a n g1 1 0 0 0 4, C h i n a ; 2 S c h o o l o f Ci v i l E n g i n e e ri n g , Qi n g d a oT e c h n o l o g i c a l Un i v e r s i t y , Q i n g d an 2 6 6 0 3 3 , C h i n a ) Abs t r ac t : Th e e a r l y c r a c k i n g r e s i s t a n c e o f c o n c r e t e wi t h h i g h v o l u me mi n e
5、r a l a d mi x t u r e wa s i mre s t i g a t e d b y t h e fl a t t e s t s Th e r e s u l t s s h o we d tha t pe r u n i t c r a c king are a, a s we l l a s the c r a c k i n g are a s g r o wth r a t e o fthe c o n c r e t e s a mp l e i s e n l arg 一耐 wi t h the i n c r e a s i n g c o n t e n
6、 t o f b i n d i n g ma t e r i a l ; Ex p e rime n t s a l s o h a v e s ug g e e dt h a t th e c o n c r e t e S c a r i n gan d s h a p i n gm e t h o dh a s agr e a t d e a l o fi n f l u e n c e o nt h e e a r l y c r a c ki n g r e s i s t a nc e pr o p e r t y o fc o n c r e t e wi th h i g h
7、 v o l u me m i n e r a l a d mi x t u r e Ke y wor ds : s u pe r f i ne s l a gp o wd e r ; e a r l y c r a c k i ng r e s i s t a n c e ; h i g h v o l u me ; c u rin gwa y 0 引言 现代建筑普遍使用早强高强混凝土, Me h t a和 B u r r o ws 认 为美国自 1 9 7 4 年来桥梁耐久性的问题直接原因就是使用高强 水泥和混凝土_ l _ , 高强混凝土在早期就具有高的强度和弹性模 量, 导致混凝土的脆
8、性增加和徐变能力下降, 混凝土的开裂问 题越来越突出。 1 9 9 6年 K r a u s s 和 R o g a l l a调查了美国和加拿大 的 2 0万座桥梁, 发现其中l 0万座以上的桥梁的混凝土桥面板在 修建后不久就产生贯穿裂缝, 裂缝间距仅有 1 - 3 m嘲 。 混凝土早期结构裂缝主要包括 : 塑性裂缝 、 温度裂缝和收 缩裂缝等, 混凝土结构一旦出现裂缝( 纹) , 就为冻融、 化学侵蚀 及碱骨料反应等劣化作用敞开了方便之门, 耐久性降低在所难 免, 学者对此进行了大量研究p _ 叼 。 受传统观念的束缚以及泵送 施工的要求 , 我国许多预拌混凝土搅拌站供应的预拌混凝土, 为
9、了达到预定强度, 大量提高水泥用量 , 普遍使用 3 2 5级或 4 2 5级的普通硅酸盐水泥, 水泥用量多大于 3 0 0 k g m3 , 严格控 制粉煤灰 、 矿渣等的掺量 , 矿物掺合料用量不超过胶凝材料总 量的 1 5 。 本研究通过试验系统的研究了大掺量矿物掺和料条 件下混凝土的早期开裂性能, 目的通过使用大量的工业废渣替 代水泥, 采用高效减水剂, 制备工作性 良好、 强度较高 、 耐久性 较好的不同强度等级的高性能混凝土, 以期广泛应用于各种实 际工程 中。 1 原材料及试验 方法 1 1 原材料 水泥: 山水 P I 5 2 5级水泥, 比表面积 3 4 6 m g ; 矿物
10、掺 合料 : P 1 0 0 0 、 P 8 0 0超细矿粉 , 平均粒径 6 、 1 0 m, $ 9 5矿粉 ; 粉煤灰: I I 级 ; 高效减水剂 : NC J型聚羧酸高效减水剂 ; 水 : 自 来水 。 一 1 2试验 方案 本试验中胶凝材料的用量分别为 3 5 0 、 3 9 0 、 4 3 0 、 4 7 0 k g m3 , 砂率统一采用 4 0 , 采用聚羧酸高效减水剂减水剂, 减水剂掺 量 1 2 , 通过控制坍落度在 1 6 0 2 0 0 m l T 1 来调整用水量。 根据 G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 ( 普通混凝土长期性能和耐久性试 验方法标准
11、 进行混凝土平板开裂试验 , 制作 6 0 0 m mx 8 0 0 m n l x 1 0 0m l T l 的混凝土试件。 在试件成型 3 0mi n后, 开启风扇并调节 风扇位置和风速, 使试件表面中心正上方 1 0 0 mm处的风速为 ( 5 + 0 5 ) r r d s , 并且是风向平行于试件的表面和裂缝诱导器 , 在 试件成型后的( 2 4 + 0 5 ) h后 , 用放大 4 0倍的显微镜进行测量, 测试每条裂缝的最大宽度和长度, 最终计算平均开裂面积。 具体 试验方案见表 1 。 2 试验结果与分析 混凝土平板开裂裂缝条数、 长度及最大裂缝宽度如表 2 所 示, 混凝土单位
12、开裂面积如表 3所示。 收稿 日期 :2 0 1 1 - 0 7 - 0 5 基金项目:国家重点基础研究发展计划项目( 2 0 0 9 C B 6 2 3 2 0 3 ) ; 国家自然科学基金重点资助项 目( 5 0 7 3 9 0 0 1 ) 71 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 1 试验胶凝材料配合比 胶凝材料$ 9 5系列$ 9 5 + P 8 0 0系列$ 9 5 + P 1 0 0 0系列 F A系列 F A+ P 8 0 0系列 F A+ P 1 0 0 0系列 I ( k g m。 ) N L W N L W N L W N L W N L W
13、 N L W 注 : N 一 裂缝 的条数 ; 卜 裂缝 的最大长度 , mm; w一裂缝的最大宽度 , mm。 表 3 混凝土单位开裂面 积 2 1 胶凝材料用量对混凝土早期抗裂性能的影响 从图 1 中可以看出: 粉煤灰和矿粉系列的混凝土的单位开 裂面积均随着胶凝材料的用量的增加而增加, 并且当胶凝材料 用量较大时, 裂缝的面积增长速率提高, 尤其是矿粉系列混凝 土。 当胶凝材料 4 3 0 - -4 7 0 k g m3 时, 矿粉系列混凝土裂缝增长速 度是胶凝材料为 3 5 0 - - 4 3 0 k g m 时近 2倍 ; 胶凝材料 3 5 0 k g m 时 , S S 9 5 :
14、S F A = 1 9 4 ,胶凝材料 4 3 0 k g m 时 , S S 9 5 : S F A = 2 5 ; 其 次随着胶凝材料的用量的增加, 最大裂缝宽度逐渐变宽, 矿粉 系列与粉煤灰系列的差距逐渐增大 , 胶凝材料 3 5 0 k g m3 时 , WS 9 5 :WF A= 1 2 5 , 胶凝材料 4 3 0 k g m。 时, WS 9 5 :WF A= 1 6 ; 可见, 胶凝材料的用量对于混凝土的早期开裂影响较大 , 胶凝材料的 用量越大, 则混凝土的早期开裂面积越大, 抗裂性能越差。 宕 宕 、 嘣 0 0 赵 0 。 0 。 胶凝 材料用 量 ( k g m ) (
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