水下不分散混凝土在海水环境下强度发展特性.pdf
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1、2 0 1 5 年 第 8期 (总 第 3 1 0 期 ) Nu mb e r 8 i n 2 0 1 5 l T o t a l No 3 1 0 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 THEOR ETI CAL RES EARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 5 0 8 0 0 8 水下不分散 混凝 土在海水环境下强度 发展特性 赵晶。 王进京。吴会军 ( 大连交通大学 土木与安全工程学院, 辽宁 大连 1 1 6 0 2 8 ) 摘要 : 采用水下浇筑工艺配制水下不分散混凝土, 并掺加不同的矿物
2、掺合料 , 在淡水和海水两种条件下成型、 养护混凝土试 件 , 通过力学性能试验和 X R D试验 , 研究水下不分散混凝土的强度发展规律。 结果表明: 海水中丰富的盐离子能促进水泥水化, 提高水下不分散混凝土的早期强度 , 但是会降低后期强度; 矿物掺合料因改善混凝土的和易性和增加水泥的水化产物, 有助于提 高水下不分散混凝土的强度。 关键词 : 水下不分散混凝土 ; 强度 ; 掺合料; X R D 中图分类号 : T U 5 2 8 0 1 文献标志码: A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 0 8 0 0 3 1 0 4 L a w o f s t r
3、 e n g t h d e v e l o p m e n t o f n o nd i s p e r s i b l e u n d e r wa t e r c o n c r e t e i n s e a wa t e r Z H AO J i n g, WA N G J i n fi n g, w【 , H u ij u n ( S c h o o l o f Ci v i l a n d S a f e t y E n g i n e e r i n g, Da l i an J i a o t o n g Un i v e r c i t y , Da l i a n 1 1
4、 6 0 2 8 , Ch i n a ) Ab s t r a c t : B y u s i n g u n d e r wa t e r p o u r i n g c r a f t a n d d i f f e r e n t k i n d s o f mi n e r a l a d mi x t u r e s , we mi x n o nd i s p e r s i b l e u n d e rw a t e r c o n c r e te Th e c o n c r e t e s a mp l e s a l e ma d e an d c u r e d i
5、 n t WO d i ffe r e n t c o nd i ti o n s, i n f r e s h wa t e r , i n s e a wa t e r We s t u d y t h e l a w o f s t r e n gth d e v e l o p me r i t o f n o nd i s p e r s i bl e un d e r wa t e r c o nc r e t e t h r o u g h me c h a n i c a l p r o p e r t i e s t e s t and XRD t e s t Th e r
6、e s ul t s s h o w t h a t the pl e n t i f ul i o ns i n s e a wa t e r p r o mot e c e me n t h y d r a t i o n, a n d i n c r e a s e the e a r l y s t r e n g th o f no nd i s p e r s i b l e u n d e r wa t e r c o n c r e t e, b u t l o we r t h e l o ng t e r m s t r e n g th Bc a us e o f ma
7、ki n g wo r k a b i l i t y o f c on c r e t e b e b e t t e r a n d i n c r e a s i n g h y d r a t i o n p r o d u c t s o f c e me n t , n fi n e r a l a d mi x t u r e s a r e h e l p f u l t o i mp r o v i ng s t r e n g t h o f n o ndis pe r s i b l e un d e r wa t e r c o n c r e t e Ke y WO
8、r ds : n o nd i s p e r s i b l e u n d e r wa t e r c o n c r e t e ; s tr e n g t h; mi n e r a l a d mi x t u r e ; X RD 0 引言 水下不分散混凝 土是通过在混凝 土中添加抗分散剂 , 提高混凝土在水 中直接浇筑时抵抗水洗能力 的混凝土 , 其 具有 自流平 、 自密实等优 良工作性 。 2 O世纪 7 0年代 , 德 国 最 先研制出水下不分散混凝土 , 随后 F t 本 和英美等 国也积 极开展研究和应用 , 如今其水下不分散混凝 土和抗分散剂 技术 已比较成 熟
9、, 并大量应用 于实际工程 中 。 我 国从 8 0年代 中期开始研制水下不分散混凝土 , 着重于抗分散剂 的研究与开发 , 现 已制备 出水下不分散混凝土使用 的絮凝 剂 。 水下不分散混凝 土 中掺加 的抗 分散剂是 一种具 有长 链分子的水溶性高分子化合物 , 长链分子相互吸引 、 交叉 , 形成网状结构 , 并具备 吸附能力 , 从而把水 泥和抗分 散剂 包裹 、 吸附在一起 , 这样就使 水下不分散混凝 土与水 直接 接触 时可以抵抗水的冲洗作用 J 。 这种能力使得施工人 员在用水下不分散混凝土浇筑水下工程时可以省去围堰 等繁琐工序 , 缩短工期 。 水下不分散混凝土在水下工程 中
10、 具有广泛的应用前景 。 跨海大桥和海底隧道 以及石油钻 井平 台等海上工程越来越多 , 混凝土所处海水环境含有丰 富的盐离子 , 远 比淡水环 境复杂 , 因此有必要对海水环 境 下的水下不分散混凝土展开研究。 1 试验原材料及 配合 比 水泥为大连小野田华 日 牌 P O 4 2 5 R级水泥 , 其技术 指标见表 1 ; 粉煤灰选用华 能 I I 级灰 , 技 术指标见表 2 ; 矿 粉选用育明 $ 9 5级矿粉 , 技术指标见表 3 ; 硅灰选用大连瑞 安建筑材料有限公 司产 的微硅 粉 , 硅含量 9 0 , 技术指标 见表 4 ; 粗骨料为普通石灰岩碎石 , 5 2 0 m m 连
11、续级配 ; 细 骨料选 用大连河砂 , 为连续级配I I 区中砂 , 细度模数2 6, 表 1 水泥技术指标 收稿 日期 : 2 0 1 4 1 卜 1 4 基金 项 目 : 国家 自然科学基金资助项 目( 5 1 4 7 2 0 4 0 ) 31 表 2 粉煤灰技术指标 比表面积, ( m g ) 密度, ( g c m ) 含水量, 9 6 活性指数, 9 6 20 2 2 O 5 1 2 8 含泥量 0 5 ; 减水剂选用 大连建科 院产聚羧酸高效减水 剂 , 减水率约 2 0 , 掺量为 0 5 ; 抗分散剂选用中国石油集 团工程技术研究 院产 U WB I I 型絮凝剂 , 掺量 为
12、 2 5 。 本次试验参 照 D L T 5 3 3 0 2 0 0 5配制 C 3 0混凝 土 , 采用等量取代法掺加矿物掺合料, 试验配合比见表 5 。 水 下成型方法 为: 将试模放 置于水箱 中, 加水没过试模顶 面 1 5 0 mm, 从水面处开始倾倒混凝土拌合物, 使其自行落人 试模 中, 所浇筑 的混凝土 应超出试模表面 , 然后将试模 取 出, 静置 5 - 1 0 mi n , 用木锤轻敲试模两个侧面 以促进排水 , 再用抹刀抹平后将其放 回水中 , 2 d后拆模 。 混凝土试件分 别置于淡水 ( 用 D表示 ) 和大连 天然海水 ( 用 H表示 ) 环 境中养护 。 表5
13、混凝土配合比 注 : 水胶比为 0 4 8 。 2 试验 结果及分析 2 1 强度发展规律 通过力学性能研究发现 , 同一种配合比的试件 , 3 d时 淡水 试件强度低于海水试件强度 , 2 8 d时淡水试件强度则 会高于海水试件强度 , 6 0 d时淡水试件强度高于海水试件 强度 的程度更大。 试验结果如图 1 4 所示 。 35 30 2 5 皆 2 o 1 5 1 0 3 7 2 8 6 0 龄期 , d 图 1 D1和 H 1抗压 强度 图2 D 2和 H 2抗压强度 出现这种结果是因为在早期 ( 3 d ) 时, 海水中丰 富的 盐类促进 了水 泥 的水 化 , 海水试 件水 泥水化
14、 程度 比淡水 试件 更大 , 所 以强度高 于淡水 试件 , 到较 长龄 期 ( 2 8 d 和 3 2 3 7 2 8 6 0 龄期 d 图 3 13 6和 H 6劈裂强度 3 Z5 6 U 龄期, d 图 4 D 7和 H 7劈 裂强度 6 0 d ) 时, 淡水试件水泥水化程度不断增大 , 而海水 中试件 在水泥水化的同时还伴随着各种盐类的负作用 : 硫酸盐和 镁盐等在试件中结晶析出, 对混凝土内部结构形成膨胀压 力 ; 硫酸盐和镁盐等也会 和水泥水化产物发生化 学发应 , 引起混凝土内部膨胀型水化产物 的生成 , 导致 混凝 土结构 疏松 , 最终表现为海水试件强度低于淡水试件强度
15、。 2 2 掺活性掺合料的混凝土强度发展规律 淡水和海水 中养护的试件 , 在早期 ( 3 d ) 时 , 掺加 粉煤 灰和矿粉的试件强度均低 于空 白组试件强度 , 掺加硅灰的 试件强度则高于空白组试件强度。 延长到 6 0 d龄期时 , 掺 3 3 2 2 1 d d l 骥群躲 5 0 5 O 5 O 3 3 2 2 1 1 憩 鲰 加矿物掺合料的试件强度都高于空白组试件强度, 试验结 果如 图 5 8所示。 45 4 0 35 3O 25 20 15 10 5 O 4 0 3 5 日3 0 2 5 豁2 0 1 5 瓠 1 0 O 5 0 3 7 2 8 6 0 龄 期 d 图 5 淡
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