拉伸荷载作用下混凝土抗渗性能的影响因素研究.pdf
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1、2 0 1 5年第 1 期 1月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTS 2 01 5 No 1 J a n u a r y 拉伸荷载作用下混凝土抗渗性能的 影响因素研究 欧 阳平 ( 广州番禺职业技术学院, 5 1 1 4 0 0 ) 摘要 : 为 了研 究拉伸荷栽作用下混凝土 的抗渗性 , 本文通过试验研 究了拉 伸荷 载下水灰 比、 矿物掺舍料 、 引气 剂掺量和纤维掺量等对混凝 土气体表 面渗 透 系数 的影响。结果表明 , 水灰 比越 小, 气体表 面渗透 系数 随极限荷栽 比 例 的 变化趋势越 小, 当水灰 比大于
2、0 4 , 极 限荷 载比例大于 3 O 时, 气体表 面渗透 系数 随极限荷栽 比例 的增大急剧增 长 ; 粉煤 灰和矿渣 的加入 都能不 同程度 改善 混凝土的抗渗性 能 , 其 中 -3粉 煤灰掺 量为 1 0 左右 时, 气体表 面渗透 系 数 最 小, 低极 限荷 栽比例下矿渣对抗渗性 能的改善效 果优 于粉 煤灰 , 而在 高极限荷 载比例 下情况相反 ; 引气荆的加 入会使混凝土 的抗渗性有所 降低 ; 加入适量 纤维能明显 改善 混凝 土在拉伸荷 栽作用下的抗渗性 , 且使 抗渗性 能出现 明显劣化 的极 限荷 载比例 显著增大 , 纤维掺量 宜在 1 0 左右 。 关键词 :
3、 混凝 土; 拉伸荷载 ; 抗渗性 能 ; 气体表 面渗透 系数 Ab s t r a c t : I n o r d e r t o s t u d y t h e e f f e c t o f i mp e r me a b i l i t y o f c o n c r e t e u n d e r t e n s i l e l o a d , t h e、i n f l u e n c e s o f w a t e r c e me n t r a t i o ,mi n e r a l a d mi x t u r e , a i r e n t r a i n i n g
4、a n d fi b e r c o n t e n t o n g a s p e rm e a b i l i t y c o e f fi c i e n t o f c o n c r e t e s u r f a c e u n d e r t e n s i l o l o a d a r e s t u d i e d i n t h i s p a p e r Th e r e s u l t s s h o w t h a t wa t e r c e me r a t i o i s s ma l l e r , the c h a n g e t r e n d o f
5、 s u rf a c e g a s p e r me - a b i l i t y c o e ffic i e n t w i t h t h e u l t i ma t e l o a d p r o p o r t i o n i s s ma l l e r ,w h e n t h e wa t e r c e me n t r a t i o i s g r e a t e r t h a n 0 4 ,t h e l i mi t l o a d r a t i o i s g r e a t e r t h a n 3 0 : t h e i n c r e a s e
6、 of s u r f a c e g a s p e rm e a b i l i t y c o e f f i c i e n t w i t h t h e g r o wt h o f t h e u l t i ma t e l o a d r a t i o i s r 印i d l y F l y a s h a n d s l a g c a n i m p r o v e the i m p e rme a b i l i t y of c o n c r e t e p r o p e r t i e s of d i f f e r e n t l e v e l ,
7、w h e n t h e d o s a g e of f l y a s h i s a b o u t 1 0 , the s u r f a c e o f the g a s p e r me a b i l i t y c o e f fi c i e n t i s mi n i ma l , l o we r l i mi t l o a d r a t i o t o i mp r o v e the p e rf o r - m an ce o f s l a g a g a i n s t s e e p a g e e f f e c t i s b e t t e r
8、 t h a n t ha t o f fl y a s h ,a n d u n d e r the h i g h p rop o r t i o n o f l i mi t l o a d i s o p p o s i t e T h e - a d d i t i o n o f a i r e n t r a i n i n g a g e n t c a n ma k e the p e r me a b i l i t y r e s i s t a n c e o f c o n c r e t e d e c r e a s e s , a d d i n g a p p
9、 r o p r i a t e fi b e r c a n o b v i o u s l y i mp r o v e the p e rm e a b i l i t y l e s i s t a n c e of c o n c r e t e u n d e r t e n s i l e l o a d , a n d t h e p e rm e a b i l i t y i n t h e s i g n i fi c a n t i n c r e a s e i n t h e p r o p o r t i o n l i mi t l o a d o f a s
10、i g n i fi c a n t d e g r a d a t i o n f i b e r c o n t e n t s h o u l d b e i n a b o u t 1 Ke y wo r d s : Co n c r e t e ; T e n s i l e l o a d i n g ; I mp e r me abi l i t y ; S u rf a c e g a s p e rm e a b i l i t y c o e f fi c i e n t 中图分 类号 : T U 5 2 8 1 文 献标 识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 6
11、 3 7 ( 2 0 1 5 ) 0 1 2 3 一 O 5 0 前 言 混凝 土的抗渗性能是指混凝 土抵抗有压液体 ( 水 、 油 和溶液等 ) 渗透作用 的能力 , 抗渗性能对混 凝土耐久性起到至关重要 的作用 1 - 2 。对混凝土的抗 渗性 , 国内外学者都进行 了大量研究 , 但主要都集 中在无荷载作用时单因素作用下 , 混凝土的抗渗性 能随各 因素的变化 、 以及对混凝土抗渗性能机理 的 推断和验证 方面3 - q 。实际上 , 混凝土大多都是在荷 载作用下工作的 7 - -9 1 , 在荷 载作用下混凝土材料 内部 液体 的传输性能与无荷 载时相差很 大 , 因而抗渗性 能必定会
12、有所差异 。方永浩嗍 等研究 了持续压荷载 作用下混凝土 的渗透性 , 结果表 明 , 压荷载作用会 基金项 目: 亚热带建筑科学 国家重 点实验室开放研究基 金项 目( 2 0 1 5 Z B 3 0 ) 。 影响混凝土的渗透性 , 且渗透系数与抗压强度之间 存在较好的相关性。然而实际工作 中, 混凝土不仅 要 承受 压应力 , 还要 承受拉应 力 , 对于拉伸荷载作 用下混凝土的抗渗性能至今鲜有研究。基于此 , 本 文通过试 验 , 研究 了拉 伸荷 载作用下水灰 比、 矿物 掺合料 、 引气剂 和纤维等因素对混凝土抗渗性能 的 影响 , 为研究不 同工作状态下混凝 土的抗渗性能提 供理论
13、参考 。 1 试 验 1 I 原材料 水泥选用广州某水泥厂生产 的 P 0 4 2 5级水 泥 , 其主要组成见表 1 ; 细集料采用普通河砂 , 细度 模数为 2 7 , 密度为 2 6 5 g c m 。 ; 粗集料为 5 2 0 m m连 续级配碎石 ; 矿物掺合料选用 I级粉煤灰和磨细矿 渣 ,两者的 比表面积分别为 5 6 5 k # m。 和 5 0 0 k g m , 一 23 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5年第 1 期 混凝土与水泥制品 总第 2 2 5期 其主要化学组成分别见表 2和表 3 ;减水剂为聚羧 酸系高效减水剂 , 引
14、气剂选用台湾地 区生产的引气 剂 , 为 白色粉末 ; 纤维选用聚丙烯纤维 , 其技术指标 见表 4 ; 不同水灰 比下混凝土配合 比见表 5 。 表 1 水泥 的材料组成 1 2试 验方 法 成型尺寸 为 6 0 0 ramx 1 9 6 mmx 5 0 m m 的“ 8 ” 字形 混凝土试模 , 1 d后脱模 , 在标准养护室养护 2 8 d后 , 采用上海某公 司生产的 A u t o c l a m型渗透性测试仪 测定拉伸荷载作用下混凝土试件气体 表面渗透系 数 , 评价混凝土的抗渗性能 。 2 试 验 结果 与分析 2 1 水灰 比对抗渗性能的影响 水灰 比直接影 响混凝土的和易性和
15、孔隙率 , 是 影 响混凝土抗渗性能 的重要 因素 。选取水灰 比为 0 3 、 0 4和 0 5 ,在不同拉伸荷载作用下测定混凝土 气体表面渗透系数 , 研究水灰 比对混凝土抗渗性能 的影响, 试验结果见图 1 。 从 图 1可知 , 当极 限荷 载比例为 0时 , 水灰 比 越小 , 气体 表面渗透系数越小 , 施加荷载后 , 水灰 比 越小 , 气体表面渗透系数随极 限荷载 比例 的变化趋 势越小。当极限荷载 比例 由 0增大到 7 5 n , 水灰 比为 0 3 、 0 4和 0 5的混凝 土气体表面渗透 系数分 一 2 一 别 由 0 O 1 7 x l O 6 m 增大到 0 0
16、6 3 1 0 6 n 1 、由 0 0 2 1 x 1 0 m 增力 至 U 0 1 1 l x l O m 、由 0 0 4 2 x 1 0 6 m 增力 到 0 1 2 8 x 1 0 。 这主要是因为水灰比越小 , 水泥水 化后混凝土 内部的 自由水越少 , 由 自由水分蒸发引 起 的孔 隙越少 , 因此 , 气体表面渗透系数越小 , 混凝 土 的抗渗性能越好 ; 当施加 拉伸荷 载时 , 水灰 比小 的混凝土试件结构密实 ,孔隙和 内部缺 陷较少 , 在 荷载作用下裂纹扩展的速率较慢 , 因此 , 气体表 面 渗透系数增长较慢。 辍 1 故 极限荷载 比例 图 l 水灰 比对不 同极
17、 限荷载 比例下混凝土 抗渗性能的影 响 当水灰 比相同时 ,随着极限荷载比例的增大 , 混凝土气体表面渗透系数逐渐增大 , 当极限荷载 比 例达到 3 0 时 , 气体表面渗透系数随极 限荷载比例 的增大大幅增加。这主要是因为随着极 限荷载 比例 的增大 , 混凝 土内部 的裂纹逐渐发展 , 孔 隙之 间相 互连通 , 因此气体 表面渗透 系数逐 渐增 大 , 而 当极 限荷载 比例达 到 3 0 时 , 裂缝 急剧 扩展 , 混凝 土的 抗渗性能急剧下降。 2 2 矿物掺合料对抗渗性能的影响 在混凝 土中掺入矿物掺 合料 ,不仅能节 约水 泥 、 降低成本 , 而且能改善混凝土的诸多性能。
18、保持 水灰 比为 O 4 , 选取粉煤灰和矿渣两种矿物掺合料 , 研究其掺量 ( O 、 1 0 和 2 0 ) 对拉伸荷载作用下混凝 土气体表面渗透系数的影响 , 试验结果见图 2 ; 并控 制两种掺合料掺量相同 , 对 比两种掺合料对气体表 面渗透系数 的影响程度 , 结果见图 3 。 从 图 2可以看 出,当极限荷载 比例为 0时 , 不 掺粉煤灰 和掺粉煤灰的混凝土试件 , 其气体表面渗 透系数相差不大 , 随着极 限荷载 比例 的增 大 , 尤其 当其超过 3 0 时 , 粉煤灰掺量为 0的试件气体表面 渗透系数随极限荷载 比例的增大急剧增大 , 当荷载 比例由 3 0 增大至 7
19、5 时 , 气体表面渗透系数增加 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 欧 阳平 拉伸荷载作用下混凝土抗渗性能的影响因素研究 辍 喇 喧 莹 辍 斑 暄 蛙 蛔 姣 喧 极限荷载 比例, 极 限荷载 比例, ( a ) 粉煤灰对抗 渗性能的影响 ( b ) 矿渣对抗渗性能 的影 响 图 2 矿物掺合料掺量 对不同极限荷载 比例下混凝土抗渗性 能的影响 极限荷载 比例 ( a ) 掺量 为 l 0 2 辍 1 蝌 埴 极限荷载 比例 ( b ) 掺量 为 2 0 图 3 相同掺量下粉煤灰和矿渣对混凝 土抗 渗性 能的影响对 比 了 0 0 9 x l O 6 m ; 粉
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