陶粒预湿程度对轻骨料混凝土拉伸徐变的影响.pdf
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1、第 1 5卷第 5 期 2 0 1 2年 1 O月 建筑材料学报 J OURNAL OF B UI LDI NG MATERI AL S Vo 1 1 5, No 5 Oc t 。 2 Ol 2 文章编号 : 1 0 0 7 9 6 2 9 ( 2 0 1 2 ) 0 5 - 0 6 9 0 0 7 陶粒预湿程度对轻骨料混凝土拉伸徐变 的影 响 季 韬 , 陈彩艺 , 陈永 波 , 庄一舟 , 梁咏 宁 ( 福州 大学 土木 工程 学 院 , 福 建 福州 3 5 0 1 0 8 ) 摘 要 : 采 用 U 型 管微压 测定 装置 测定 不 同预 湿程 度 陶粒 在轻 骨料 混凝 土 中的 吸
2、 水返 水过 程 , 采 用 扫描 电子 显微镜 ( S E M) 观 察 轻骨料 混凝 土界 面 结构形 貌 , 采 用新 型 环形 约 束 收缩 装 置研 究 了部 分 约束条件下轻骨料混凝土的拉伸徐 变特性 结果表 明: 随着陶粒预湿程度的提 高, 陶粒在轻骨料混 凝 土 中的吸水 能 力下 降 , 返 水能 力提 高 , 陶粒 与水 泥石 界 面 结合 程度 加 强 , 轻 骨料 混 凝 土 的拉 伸 徐 变值 减 小 关键 词 : 吸水返 水特 性 ;轻 骨料 混凝 土 ;预湿程 度 ; 拉 伸徐 变 中 图分 类 号 : TU5 2 8 0 文献 标 志码 : A d o i :
3、1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 9 6 2 9 2 O 1 2 O 5 0 2 l Ef f e c t o f Ce r a m s i t e Pr e we t t i ng De g r e e o n Te n s i l e Cr e e p Cha r a c t e r i s t i c s o f Li g h t we i g ht Ag g r e g a t e Co n c r e t e J I T a o,C H EN C a i y i , CHEN Yo n g b o, ZH UANG Yi z h o u, LI ANG Y
4、o n g n i n g ( C o l l e g e o f C i v i l E n g i n e e r i n g,Fu z h o u Un i v e r s i t y ,F u z h o u 3 5 0 1 0 8,Ch i n a ) Ab s t r a c t :The wa t e r a bs or p t i o n a nd d e s o r pt i on p r oc e s s o f c e r a m s i t e s wi t h di f f e r e nt p r e we t t i ng d e g r e e e m be d
5、d e d i n l i g ht w e i gh t a g gr e ga t e c o nc r e t e we r e mon i t o r e d by a U t ub e mi c r o p r e s s ur e me a s u r e m e n t de v i c e Th e i nt e r f a c i a l s t r uc t u r e b e t we e n c e r a ms i t e s a nd h a r d e n e d c e m e nt pa s t e i n l i gh t we i ght a g gr e
6、 g a t e c o nc r e t e wa s s c a nne d by SEM By a ne w r i n g r e s t r a i n e d s hr i nka g e e q u i p m e n t 。t he t e ns i l e c r e e p c ha r a c t e r i s t i c s 0 f l i g ht we i gh t a ggr e ga t e c o nc r e t e wa s a l s o i nv e s t i g a t e d The s t u dy r e v e a l s t h a t
7、 wi t h t he i n c r e a s e of c e r a ms i t e p r e we t t i ng d e g r e e t he a b i l i t y o f wa t e r a bs or p t i o n de c l i n e s a n d t he a b i l i t y o f wa t e r de s o r pt i o n i n c r e a s e s f or e e r a m s i t e s e mbe dd e d i n l i g ht we i gh t a g gr e g a t e c o
8、nc r e t e;t he i nt e r f a c i a l t r a ns i t i on z o ne( 1 TZ) be t we e n c e r a m s i t e s a nd ha r de ne d c e me n t pa s t e be c o m e s de ns e r ,a nd t he t e ns i l e c r e e p o f l i gh t we i g ht a ggr e ga t e c o n c r e t e de c l i ne s Ke y wo r d s:wa t e r a b s o r pt
9、i o n a nd de s o r pt i on p r o pe r t y;l i gh t we i g ht a gg r e g a t e c on c r e t e ;p r e we t t i n g de gr e e; t e ns i l e c r e e p 轻 骨料 混凝 土 是指 采 用 轻 粗 骨 料 ( 如 页 岩 陶 粒 等) 、 轻砂 ( 或普通砂) 、 水泥和水配制 而成 的干表观 密度不大于 1 9 5 0 k g m。的混凝土 轻 骨料 混凝 土 具 有轻 质 、 保 温 、 耐火 、 耐久 性好 等特点 , 可 广泛 应 用 于 各种 工
10、业 与 民用建 筑 中 i - z 轻骨料混凝土在结构工程中的应用带来了可观 的经济 效益 和社 会效 益 然 而 , 轻骨料 混凝 土 易开 裂 问题是 困扰 工程 界 的一个难 题 同普 通混凝 土 一样 , 自收缩 受 到约束 是轻 骨料 混凝 土产 生开 裂 的最 根本 原 因 在外 部约束 和 内部 约束存 在 的条件 下 , 当轻骨 料混凝土拉应力超过某一 临界值时 , 其将不可避免 地产 生开 裂现 象 拉 伸 徐 变 是 轻 骨料 混 凝 土 另 一 显著的变形特征 , 它可以有效缓解受约束轻骨料混 凝 土的部 分拉 应 力 , 从 而 延 缓轻 骨 料 昆凝 土 开 裂 时
11、间 但 目前对混凝土徐变研究较多的是受压徐变, 而 对拉伸徐变 , 尤其是轻骨料混凝土拉伸徐变的研究 收稿 日期 : 2 0 1 I - 0 4 2 2 ;修订 日期 : 2 0 1 1 - 0 9 2 1 基金项 目: 国家 自然科学基金资助项 目( 5 1 O 7 8 O 9 O ) 第一作者 : 季韬( 1 9 7 2 ) , 男, 福建福 鼎人 , 福州大学教授 , 博士 主要从事高性 能混凝土方面 的研究 E ma i l : i t 7 2 1 6 3 C O IT I 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5期 季韬 , 等 : 陶粒 预湿程度对轻骨
12、料混凝土拉伸 徐变的影响 却 很少 见 本文以宏观和细观试验相结合的方法 , 通过力 学 性 能 试 验 、 吸 水 返 水 试 验 、 S E M 试 验 和部 分 约 束 收缩试 验 等 , 对 采 用 不 同预 湿 程 度 陶粒 的轻 骨 料 混 凝 土 的拉 伸徐 变特 性进 行研 究 1 试验 1 1试 验材 料 水泥 ( C ) 采 用福 建炼 石 牌 4 2 5 R普 通 硅 酸盐 水 泥 , 其 表 观 密 度 为 3 0 5 0 k g m。 轻 ( 粗 ) 骨 料 ( G) 采 用 宜 昌页岩 圆球形 陶粒 , 其堆 积 密 度 为 8 6 0 k g m。 , 表观 密度
13、 为 1 4 7 8 k g m。 , 筒压 强 度 为 8 8 MP a , 1 h 吸水 率”为 2 0 , 2 4 h吸水 率 为 4 O 6 9 6 , 级 配见 表 1 细 骨料 ( S ) 采 用 闽 江 中砂 , 其 细度 模 数 为 2 3 , 表 观密 度 为 2 6 3 0 k g m。 , 级 配 见 表 2 减 水 剂 ( S P ) 为 福建 省建 筑科 学研 究 院生 产 的 Tw一 4缓 凝 高效 减水 剂 , 减水 率为 1 5 2 5 9 6 水 ( w ) 为 自来 水 表 1轻 骨 料 级 配 T a b l e 1 Gr a d a t i o n o
14、f l i g h t w e i g h t a g g r e g a t e ( c e r a ms i t e ) 表 2 细骨料级配 T a b l e 2 G r a d a t i o n o f f i n e a g g r e g a t e 【 s a n d ) Re s i d u e ( b y ma s s ) 2 0 1 5 n m1 0 1 5 n 1 m 0 3 0I T l n l 0 6 0 r f ln 2 1 1 8 F il m 2 3 6 n m1 4 7 5 n 2 i n 1 0 4 4 6 0 2 3 1 4 2 4 0 6 0 0 1
15、2试 验配 合 比 1 2 1 净 水 灰 比 、 总水 灰 比和有 效水 灰 比 轻骨 料混 凝 土 中存 在 3种 水 灰 比, 分 别 是 净 水 灰 比 、 总水 灰 比和 有 效 水 灰 比 , 它 们 分 别 是 净 用 水 ( W ) 量 、 总用 水 ( W ) 量 和 有 效 用水 量 与水 泥 用 量 的 比值 净 用水 量是 指 混凝 土拌 和时 加入 的水 量 总 用水量是指净用水量与陶粒含水量 ( 陶粒预湿后具 有一 定 的含水 量 ) 之和 有效 用水 量则 为 总用 水量 扣 除保 留在 陶粒 内部 的水 量 对 同一 种 轻 骨 料混 凝 土 而言 , 总用 水
16、 量 和净用 水量 是定 值 但 在混 凝 土拌 和 及 陶粒 吸水 返 水 过 程 中 , 有 效 用 水 量 是 变 化 的 因 此 , 有效 水灰 比也 是变 化 的 1 2 2 轻骨 料混 凝土 配合 比设 计 轻骨料混凝土抗压强度和 弹性模 量测试分别 采用 1 5 0 mmX 1 5 0 m1 5 0 mm立 方体 试件 和 1 5 0 mm 1 5 0 mm3 0 0 mm 棱 柱 体 试件 试 验 过 程 依 据 GB T 5 0 0 8 1 - 2 0 0 2 普 通 混 凝 土 力 学 性 能 试 验 方 法 标 准 进行 在轻 骨 料混凝 土试 验 配合 比设计 中保 持
17、 陶 粒 的用量 不 变 , 只改变 陶粒 的预 湿程 度 , 预湿 时 间分 别 为 0 , 1 , 2 4 h 采 用净 用 水 量 相 同 的配 合 比设 计 方 法 , 净水 灰 比均 为 0 3 5 轻 骨 料 混 凝 土 配 合 比及 抗 压 强度 和 弹性模 量测 试结 果见 表 3 1 3吸水 返水 试验 采 用 U 型 管微 压测 定装 置 ( 见 图 1 ) 进行 吸水 返 水 试验 U 型 管 的外径 为 8 mm, 内径 为 4 mm, 精 度 为 0 0 1 m L U 型管 内水 柱表 面覆 盖有 液体 石 蜡 , 以 防止水 分 的蒸 发 试 验 时 , 先 在
18、陶粒 的表 面钻 1个小 表 3 轻 骨料混凝 土配合 比、 抗压 强度和 弹性模量 T a b l e 3 M i x p r o p o r t i o n,c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a n d e l a s t i c mo d u l u s o f l i g h t we i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e 孔 至陶 粒 的中心 , 将 U 型 管一 端 插 入该 小 孔 并 用 密 封胶 密 封 待 密 封 胶 凝 固后 , 再 将 与 U 型 管 相 连 的 陶粒埋人已置放在烧杯
19、里的轻骨料混 凝土拌 和物 中 测试 不 同水化 龄期 ( ) 水 柱 液 面与 初 始状 态 液 面 的高度 差并换 算 成体 积 ( V) , 然 后 绘 制 f曲线 , 以 分析 陶粒 的吸水 和返 水 过 程 详 细 测 试 原 理 及 试 验 方法见文献E 6 3 1 ) 文中涉及的吸水率和水灰比等均为质最分数或质量 比 1 4自收 缩试 验 根 据表 3中 的混 凝 土 配合 比 , 将 混 凝 土 拌 和 物 浇 筑于 尺寸 为 i 0 0 mm1 0 0 mm4 0 0 mm 的棱 柱 体试 模 中 , 每 组 3个 试块 浇筑 完 毕 后 , 把 混 凝 土试 块 置于 温度
20、 为 ( 2 0 - 2 ) 的养 护 室 内 养 护 1 8 h , 然 后拆 模 并立 即用 石蜡 将混 凝 土试块 的 6个 面密 封起 来 , 再用 软 塑料 薄膜将 整 个试 块再 次进 行密 封 处理 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 5 期 季韬 , 等 : 陶粒 预湿 程度 对轻骨料混凝土拉伸徐变 的影 响 6 9 3 越小 , 轻 骨料 混 凝 土 抗 压 强 度 就 越 高 , 故 A 组 混 凝 土 的抗 压 强 度 比 B组 混 凝 土 大 然 而 , 对 于采 用 预 湿
21、 1 h和 预湿 2 4 h陶粒 的轻 骨 料混 凝 土 而 言 , 有 效 水灰 比相 差 不大 , 但采 用 预湿 2 4 h陶 粒 的轻 骨 料 混 凝 土 的返水 能力 大 于采 用预 湿 1 h陶 粒 的轻 骨 料 混 凝 土 ( 见 图 3 ) , 这使 水化 更 充 分 , 界 面 结构 和孔 隙 结 构更 致 密 , 因此其 抗 压强 度较 高 陶粒 预湿程 度 对 轻 骨 料混凝 土弹性 模 量 的影 响 也具有 相 同 的规 律 ( a ) O - 8 0 0 mi n ( b ) 0 2 8 d 图 3 陶粒在轻骨 料混凝土中的吸水返水过程 Fi g 3 W a t e
22、r a bs o r pt i o n a nd de s or p t i o n p r o c e s s o f c e r a ms i t e s e mbe d de d i n l i ght we i g ht a gg r e g a t e c on c r e t e 2 2吸水 返水特 性 陶粒 在轻 骨 料 混凝 土 中 的 吸水 返 水 过 程 ( 见 图 3 ) 可 以分 为 3个 阶段 , 分别 为 吸水 阶段 、 返 水 阶段 、 大气 平衡 阶段 吸水 阶段 ( 图 3 ( a ) 中上 升段 ) 主 要 反 映陶粒与轻骨料混凝土拌和物接触时的吸水过程 返
23、水阶段 ( 图 3 ( a ) , ( b ) 中下降段) 主要反 映随着水 化 的进行 , 陶粒 的返水 过程 大气 平 衡 阶段 ( 图 3 ( b ) 中末 尾段 ) 主要反 映 随着水 化进 一 步进 行 , 水 分 被 消 耗掉 , 水 泥浆 体 中形成 一些 互相 连通 的孔 隙 , 最 终使 得陶粒中的孔 隙与水泥浆体 中的毛细孔互相连通 , 导致 U 型管 内的压力 逐渐 与 大气 压 相 平 衡 , 液 面 最 终 又 回到初 始液 面高 度 附近 由图 3可见 , 不 同预 湿 程 度 的 陶粒 在 轻 骨 料 混 凝 土 中的 吸水 返 水 能 力 存 在 着 差 异 无
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