石灰石粉混凝土抗碳化性能因素分析.pdf
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1、2 0 1 5 年 第 7 期 (总 第 3 0 9 期) Nu mb e r 7 i n 2 0 1 5 ( T o t a l No 3 0 9 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AI AND ADM I NI CL E d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 5 0 7 0 1 5 石灰石粉混凝土抗碳 化性能 因素分析 贾福萍 -一 ,杨柯 红 - 一 ,尚永浩 。 王虹 ,吴卫民 ( 1 中国矿业大学 力学与建筑工程学院, 江苏 徐州 2 2 1 1 1 6 ; 2 江苏省土木工
2、程环境灾变与结构可靠性重点实验室 , 江苏 徐州 2 2 1 0 0 8 ) 摘要: 利用正交试验 , 对影响石灰石粉混凝土抗碳化性能的因素进行分析 , 并对这些因素的重要性进行判定。 选定碳化时间、 石灰石粉掺量 以及混凝土的水胶比这三个因素进行正交试验 。 结果表明, 石灰石粉的掺量越多、 水胶 比越大 、 碳化时间越长 , 混 凝土的抗碳化性能越弱 , 同时石灰石粉混凝土的水胶比对碳化深度的影响较为显著。 关键词 : 石灰石粉; 抗碳化性能 ; 水胶比; 正交试验 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
3、 1 5 ) 0 7 0 0 6 1 0 2 An a l y s i s o f t h e f a c t o r s a ff e c t i n g t h e c a r b o n a t i on r e s i s t a n c e o f l i me s t o n e c o n c r e t e I A F u p i n g ,YANG Ke h o n g ,S HANG Yo n g ha o , WANG Ho n g , V We i mi n ( 1 S c h o o l o f Me c h a n i c s a n d C i v i l E n
4、 g i n e e r i n g, C h i n a Un i v e r s i t y o f Mi n i n g a n d T e c h n o l o g y, Xu z h o u 2 2 1 1 1 6, Ch i n a ; 2 J i ang s u K e y L a b o r a t o r y f o r E n v i r o n m e n t al I m p a c t and S t r u c tu r a l S a f e t y i n C i v i l E n g i n e e r i n g , X u z h o u 2 2 1
5、0 0 8 , C h i n a ) Abs t r a ct : By o r t h o g o n a l t e s t , t h e f a c t o r s aff e c ti n g the c a r b o n ati o n r e s i s t a nc e o f l i me s t o n e c o n c r e we r e a n a l yz e d and t h e i mp o r t a n c e o f t h e f a c t o r s wa s j u d g e d Ca r b o n ati o n t i me , c
6、 o n t e n t o f l i me s t o n e p o wd e r and wa t e r b i n d e r r a ti o we r e s e l e c t e d t o d o the o r t h o g o n t e s t Th e r e s u l t s s ho w wi th t h e c o n t e n t o f l i me s t o n e p o wde r , wa t e rc e me nt r a tio a nd the c a r bo n ati o n time i n c r e a s i n
7、g, the c a r bo n a t i o n r e s i s t - a n c e o f l i me s t o n e c on c r e t e r e c e de s s e v e r e l y and the i n f l u e n c e o f the wa t e rb i n d e r r a t i o o n the c arb o na t i o n d e p t h o f l i me s t o n e c o n c r e t e i s r e mar k a bl e Ke y wor ds: l i me s t o
8、n e p o wd e r ; c arb o n a tio n r e s i s t a n c e; wa t e rc e me n t r a t i o; o r t ho g o n a l t e s t 0 引言 目前 , 我国正极力 的推进城市 化进程 , 土木 工程材料 市场迅速发展 。 常用胶凝材料水泥、 粉煤灰等价格上涨 , 造 成工程预算巨大。 为了节约水泥, 改善混凝土的性能, 混凝 土在拌制时可 以掺人一些掺合料 , 例 如硅灰 、 石灰石粉 等 。 相关研究表 明石灰石粉能提高混凝土 的早期强 度 , 改 善新拌混凝土的和易性 、 保水性 , 以及提高 硬
9、化混凝土抗 渗性等优 良性能 。 , 被认为是 一种新 型绿色的混凝 土矿 物掺合料。 但石灰石粉作为掺合料, 能否长期使用, 其耐久 本研究利用正交试验 , 针对影 响石灰石粉混凝 土抗碳 化性能的三个因素 : 混凝土的水胶 比、 石灰石粉的产量及碳 化时间, 逐一进行分析 , 并对这三个因素的重要性进行判定。 这为以后混凝土结构耐久陛的设计、 评定等将有重要意义。 1 原材料及试验方案 1 1 原材料 原材料 : 水泥采用 P 0 5 2 5级水 泥; 石灰石粉 由石灰 石研磨制成 , 比表 面积为 3 5 0 m 2 k g ; 砂为河砂 , 细度 模数 为 2 7 0 ; 粗集料采用碎
10、石 , 颗粒级配为 5 1 6 m i l l , 含泥量为 性 问题需要得到进一步的研究 。 0 2 , 表观密度为 2 7 1 0 k g m 。 原材料的化学组成见表 1 。 表 1 原材料的化学组成 1 2试 验 方 法 本试验混凝土的水胶比为 0 4 5 , 且单位立方米用水量 一 定 , 用石灰石粉等量替代 水泥的方式 ( 石灰石 粉掺量为 1 0 、 2 0 、 4 0 ) 进行试块制备 。 根 据 J G J T 1 9 3 -2 0 0 9 混 凝 土 耐久 性 检 验评 定 标 准 , 混凝土试块采用 1 0 0 mm 1 0 0 mm 3 0 0 F I I l T I
11、的棱柱 收稿 日期 : 2 0 1 4 - 1 0 0 6 基金 项 目 : 中国高校基本科研业务费专项基金资g J J ( 2 0 1 1 Q N B 2 0) ; 中国矿业 大学青 年科研 基金资助项 目( 0 B 0 9 0 1 8 8 ) ; 中国矿业 大学科研创新 训练 计划项 目资助( X Z D 1 0 2 9 0 1 4 1 8 3 ) 61 体, 制备后立即成型, 2 4 h后拆模, 在标准养护环境下养护 2 8 d , 然后在室 内自然环境静置 1 0 0 d后进行碳化试验。 在 7 、 l 4 、 2 8 d 时测其碳化深度 。 1 3正交试验设计 正交试验设计是 目前优
12、 化试验设计 的主要途径 , 在混凝 土试验 中得到广泛应用 。 它采取部分试 验来代 替全面试验 的方法 , 挑选 出有 代表性 的试验 点来进 行试 验 , 通过对代表性的试验结果分析 , 了解全面试验 的情况。 具体步骤是 : 利用正 交试验 表设计 试验方案 , 根据得到 的 正交试验数据进行分析, 快速找到试验的优化方案。 众所周知 , 影响混凝土抗碳化性 能的因素较多 , 而本 文 主要考虑混凝土的水胶 比、 石灰石粉 的产量及碳化时间 这三个影 响因素 , 其中碳化时间为 7 、 1 4 、 2 8 d ; 石灰石粉掺 量取 1 0 、 2 0 、 4 0 ; 水胶 比为O 3
13、2 、 0 3 5 、 0 4 。 如果进行全 面试验 , 需要测试 2 7组 ; 但如果采 用正交试验 , 只需要开 展9组试验, 即可分析影响混凝土碳化因素的主次 , 并对 改善混凝土抗碳化性能提供研究方向。 本试验采用的影响因素为3个, 每个因素的水平为 3 个 , 因而采用 L 。 ( 3 ) 正交试验 。 正交列表见表 2 。 表 2 L 9 ( 3 ) 石灰石粉混凝土抗碳化性能正交 试验方案及测试结果 2 结果与分析 石灰石粉混凝土 的抗碳化性能正交试验结果见表 2 , 现将试验结果进行极差分析 , 见表3 。 表 3 L 。 ( 3 ) 石灰石粉混凝土抗碳化性能正交 试验结果的极
14、差分析 从表 2 、 3的直观分析结果可以得出以下结论 : ( 1 ) 当水胶 比取 0 3 2 、 0 3 5 、 O 4 , 碳 化时 间取 7 、 l 4 、 2 8 d , 石灰石粉掺量取 1 0 、 2 0 、 4 0 时, 对于石灰石粉混 凝土碳化深度因素的影 响顺序为 B ( 水胶 比) C ( 石灰石 粉掺量) A( 碳化时 间) , 即混凝土水胶 比的变化对试件 62 的抗碳化性能起决定性作用。 ( 2 ) 当石灰石粉掺 量越多 、 水胶 比越大 、 碳 化时间越 长 , 碳化深度越大。 这主要是因为 : ( a ) 混凝土配制时单位立方米用水量一定 , 当水胶 比 增大时
15、, 胶凝材料含量相对减少 , 这时混凝土 中就会 出现 多余的呈游离状态的水分, 这些水分部分附着在骨料表 面 , 一旦水分蒸发完毕 , 骨料周 围就会形成大量 的空隙 , 即 水胶 比对混凝土 的孔结构起决定性作用 , 水 胶 比越 大, 混凝土的总孔隙率就越大, 空气中二氧化碳向混凝土 内部扩散的速率就会增大, 碳化深度增大较明显。 ( b ) 石灰石粉等量替代水泥, 石灰石粉具有的填充效 应能够细化混凝土内部孔径 , 但前提是石灰石粉 的掺量必 须适中 。 如果石灰石粉掺量适 当, 其具有 的填充效应能 够细化混凝土中水泥水化产 物内的孔隙 , 结 构更为密实 , 能够阻碍 C O :
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