磨细钢渣、粉煤灰对混凝土强度和抗氯离子渗透性能的影响研究.pdf
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1、2 0 1 0年第 5期 l 0月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA C0NC RE T E AND CE MEN T P RODUC T S 2 01 0 N0 5 0 c t o b e r 磨细钢渣、 粉煤灰对混凝土强度和 抗氯离子渗透性能的影响研究 李 贞 , 夏继宗 , 贾文亮 ( 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程 国家重点实验室 , 徐州 2 2 1 0 0 8 ) 摘要 : 研究 了单掺粉煤灰 、 磨细钢渣和双掺粉煤灰一 磨 细钢渣对混凝土强度 和氯 离子扩散系数 的影响 。试验 表明 : 双掺粉煤 灰一 磨 细钢渣的混凝土强度 和抗氯 离子渗透性能优于基准组及
2、单掺 粉煤灰 、 磨细钢渣 的混凝 土 , 同时磨细钢渣 对混凝土性能 改善 的贡献稍大于粉煤灰。 关键词 : 水 泥; 粉煤灰 ; 磨细钢渣 ; 混凝土 ; 强度 ; 氯离子扩散 Ab s t r a c t : Th e e f f e c t s o f t h e i n d i v i d u a l mi x t u r e o f fly a s h o r s t e e l s l a g a n d t h e c o mb i n a t i o n s o f fl y a s h a n d s t e e l s l ag o n s t r e n g t h a
3、 n d c h l o r i d e d i f f u s i o n c o e f f i c i e n t o f c o n c r e t e a r e s t u d i e d T h e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t c o mp a r i n g t o t h e p u r e c e me n t s a mp l e a n d t h e i n d i v i du a l mi x t u r e o f fly a s h o r s t e e l s l a g c e me n t s a mp
4、l e ,t h e c o mb i na t i o n o f t h e a d mi x t u r e s c a n i mp r o v e t h e me c ha n i c a l p r o p e r t i e s a n d t h e r e s i s t a n e e t o c hl o rid e i o n p e r me a b i l i t y o f e o n e r e t e T h e c o n t r i bu t i o n o f s t e e l s l a g t o e o nc r e t e p e r f o
5、 rm a n c e s i s s l i g h t l y l a r g e r t h a n fly a s h Ke y wo r d s :C e me n t ; F l y a s h; S t e e l s l a g; Co n c r e t e; S t r e n g t h; Ch l o rid e d i f f u s i o n 中图分类 号: T U 5 2 8 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7( 2 0 1 0) 0 5 - 1 1 - 0 4 O前 言 利用活性矿物配制混凝土可以节约资源 ,利于环 保 , 同时矿
6、物掺合料 自身具有形 态效应 和填充效应 , 能 有效提高混凝土强度和耐久性 ,尤其是抗 氯离子渗透 性能f 】1 。 由于 目前 的研究基本上都是集 中于单一组分尤 其是粉煤灰 、 矿渣对混凝 土的影 响 , 对磨 细钢渣 及粉煤 灰的复合效应研究很 少 , 因此 , 本文主要研 究单 掺粉煤 灰 、磨 细钢渣及两者复掺对混凝土强度 和耐久性 的影 响 , 为今后进一步 的研究提供依据 , 同时为在工程 中更 好的推广使用 复合掺合料提供理论保障 。 1 原材料及基本性能 1 1 硅酸盐水泥 ( C) 本试验所用水泥为南京 产硅酸盐水泥( P 1 1 5 2 5 级) , 水泥 的物理性能见
7、表 1 所示 。 1 2 磨 细钢渣( s s ) 本试验采用马鞍 山钢铁公司露天陈放一年 以上的 钢 渣 , 用 S M一 5 0 0型试磨 机 粉磨 9 0 m i n , 过 0 1 6 m m 的 方孔筛得到磨细钢渣, 物理性 能如表 2所示 。 1 3 粉煤灰( F A ) 本试验所用粉煤灰为华能 I 级粉煤灰 ,表观密度 2 O O g c m ,比表面积为 2 9 4 m Z k g ,物 理性能如 表 2 所 示 。 表 1 水 泥物理性能 表观密度 ( g c m 比表面积, ( m 2 , k 曲 需水量L L 活性指数 3 d 7 d 2 8 d 1 4 集料 细集料(
8、s ) : 马鞍 山产 , 表观 密度 2 5 4 0 m 2 k g , 含水 量 2 2 4 , 细度模数为 2 9 , 属于 中砂 , 无潜在碱活性 。 粗集料( G ) : 南京 白云矿碎 石, 满足 5 - 2 5 m m颗粒级 配要求, 表观 密度 2 7 1 0 m 2 k g , 含水量 1 0 4 , 压碎 值 为 8 8 , 无潜在碱活性 。 1 5 标准砂 采用 中 国 I S O标 准砂 ( G S B 0 8 1 3 3 7 2 0 0 1 ) , 由厦 门某公司生产 , 净含量( 1 3 5 0 5 ) g 。 1 6 外加齐 0 1 1 学兔兔 w w w .x
9、u e t u t u .c o m 2 0 1 0年第 5期 混凝土与水泥制品 总第 1 7 5期 萘系减水剂 F D N 一 5 , 减水 率大于 2 5 。 1 7水 采用 自来水 。 2抗压 、 抗折强度试验及分析 2 1 试验设计 为 了叙述方便 ,本 文规定单掺 I 级粉煤 灰的水 泥 胶砂 记为 C F A , 单掺磨细钢渣 的水泥胶砂 记为 C S S , 双 掺 I 级粉煤灰一 磨细钢渣 的水泥胶砂记为 C F S 分别 测 定 C F A、 C S S和 C F S 3 d 、 7 d 、 2 8 d 、 6 0 d的 抗 折与抗压强度 ,其 中 F A掺量分别为 2 0
10、、 3 0 、 4 0 , S S 掺量分别 为 3 0 、 4 0 、 5 0 ,减水剂 以外掺形式加 入 , 不计人成分组成 。胶凝材料用量为 4 5 0 g , 标准砂 为 1 3 5 0 g , 水灰 比取 0 5 。 水泥胶砂 和混凝土 的成型 、养护 以及强度 的测定 均 参照 J T J 2 7 0 - 1 9 9 8 水运 工程混凝土试验规程 中相 关试验方法进行 。试验配 比与结果如表 3 所示 。 2 2 试验结果分析 f 1 ) F A的影响 由表 3可 以看 出 , C F A各 龄期强 度 随 F A掺量 增 加逐渐减小 , 3 d 、 7 d强度均低 于基准试件 ;
11、 随着 龄期 的 延长, C F A抗压强度 与基 准强度越来越 接近。F A掺 量 为 2 0 时 , 2 8 d水泥 胶砂 强度 已达到 基准 组 的 9 6 , 6 0 d 时超过基准组 的强度 , 说明 I 级 F A在 2 8 d时活性 作用达到一定程 度。I级 F A掺量超过 3 0 时 , 抗压 与 抗折强度下 降趋 势明显增 大 ,所 以宜将 F A掺量控制 在 3 0 以内。 ( 2 ) S S的影 响 C S S强度随着 S S掺量增加而逐渐下 降,当掺量超 表 3 水泥胶砂试验配 比与结果 过 4 0 时下降趋势明显增 大 , 所 以宜将 S S掺量控制在 4 0 以内。
12、 7 d时, 3 O S S掺量下 C S S 强度与基准组的 比 值 高于 3 d时的 比值, 说 明 S S在 7 d前就参与 了水 泥的 水 化反应 ; 2 8 d时, 其抗 折强度 高于基 准组 。 C S S的抗折 强度早期 降低不多 , 后期接近基准 , 抗折强度的提高对 混凝土抗裂性十分有利 。随着龄期 的延长, C S S抗压强 度 与基准组越来越接近 。 ( 3 ) F A和 S S复合效应的影响 当复合 掺量为 3 0 时, C F S 3 d强度仍低 于基准组, 但 比 C F A和 C S S的 3 d强度高,说 明 S S可 以提高 F A 的活性, 使其 较早参与反
13、应 ; 2 8 d时, C F S 强 度高 于基准 组 、 C F A和 C S S强度 ; 6 0 d时, C F S强 度 明显 高 于 C F A 和 C S S的 6 0 d强度, 并且其强度的增长率 也最 大。 上述 试验结果表明, 复合 F A和 S S会产生“ 叠加效应 ” 【删。 通过 第 7 、 1 0 、 1 3组数 据 可 以看 出 :S S : F A 为 2 : 1 1 2一 时 , C F S 3 d 、 7 d 、 2 8 d和 6 O d的抗 折 强 度 以及 3 d 、 7 d 、 2 8 d的抗压强 度先是 随着 F A 和 S S总掺 量 的增 加 显著
14、上 升 , 当总掺量达 到 4 0 时 , 强度最 大 ; 之后 强度 又随着总掺量的增加而迅速下降,且强度下降的幅度 明显大于增长 的幅度 , 由此说明 S S与 F A为 2 : 1 时 , 最 佳总掺量为 4 0 。 第 1 0组 C F S 6 0 d的抗压强度相对较 小 , 没有遵循上述变化规律 , 可能是由于制作试块时浆 液振捣不均引起浆体孔数量相对较多 , 结构疏松 , 以致 试块 6 0 d时抗 压强度相对较小 。 从第 7 、 8 、 9组数据 可 以看 出 : 当 F A和 S S总掺量 为 3 0 时 , 变化两者 问的比例 , 随着 F A相对 掺量 的减 小 , C
15、F S 3 d 、 7 d和 2 8 d的抗压 与抗 折强度逐渐提 高 , 而 6 0 d的抗 压与抗折 强度却 表现为逐渐减小 ,说明在 复 掺情况 下 , S S有 利于水 泥胶 砂早期强 度 的提高 , 而 F A则有利 于水泥胶砂后期强度 的增长 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 李贞 , 夏继宗, 贾文亮钢渣、 粉煤灰对混凝土强度和抗氯离子渗透性能的影响研究 由第 7 1 5组试 验数据可 以看 出 ,随着龄期 的延 长 , 不 同配 比 C F S的抗 压强度逐渐接 近 。对水泥胶 砂 9 0 d的抗 压强度进行测试 后发现 ,各配 比 C F S
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