高性能重质混凝土的制备.pdf
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1、2 0 1 1 年 第 4 期 (总 第 2 5 8 期 Nu mb e r 4 i n 2 0l l ( To t a l No 2 5 8) 混 凝 土 Co nc r e t e 1 O 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 0 4 0 2 8 预拌混凝土 READY M I XE D CoNC RET E 高性能重质混凝土的制备 陈友治 , ,李儒光 ,李新平 ,李国刚 ,宋正林 ( 1 武 汉卵_ r大学材料千 院,湖北 武汉 4 3 0 0 7 0 ;2 广东省 长大 T程有 限公 司,广东 F - + l、 l 5 1 0 6 2 0 )
2、 摘要 : 通过掺加钢渣 、 钢锻 、 碎石米提高混凝土 的表观密度 , 同时通过掺加硅粉和矿粉来提高混凝 土的和易性和后期强度 , 降低水化热 。 研究 r不I 百 】 骨料 和掺合料对混凝十性能的影响 结 果表明 : 钢渣 、 钢锻 、 钢锻碎石混凝 最佳矿粉掺量分别为 2 5 、 2 0 、 2 5 , 最佳砂率分别 为 3 6 、 3 0 、 3 4 , 2 8 d抗压强 度分别 为 5 9 7 、 8 4 5 、 7 0 6MP a , 表观密度分别为 2 7 1 0 、 4 3 1 6 、 3 2 0 0 k ed m。 关键词 : 防辐射 ;矿粉 ;砂卒 ;表观密度 中图分类号
3、: T U 5 2 8 1 9 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 I ) 0 4 0 0 9 7 0 4 Pr e pa r a t i on o f h i gh -pe r f or m a nc e h ea v y c onc r e t e CHEN Yo u - z b i L Ru gu a n g。 , LI Xi n - p i n g , LGu o g a n g , S ONG Z he n g - l i n S c h oo l o f M a t e r i a l s S c i e n c e a n d E n
4、g i n e e r i n g, W u h a n Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y, W uh a n 4 3 0 0 7 0, Ch i n a 2 Gu a n g d o n g P r o v i n c i a l Ch a n g d a Hi g h wa y E ng i n e e r i n g Co, L t d , Gu a n g z h ou 5 1 0 6 2 0, Chi n a) Abs t r a c t : Th e a p p a r e n t d e n s i t y o f c o n
5、c r e t e wa s r e s e a r c h e d b y a d d i n g s t e e l s l a g, s t e e l f o r g i n g a n d g r a v e l , Th e c o n c r e t e wo r k a bi l i t y a n d s t r e n g t h c r e i mp r o v e d a n d t h e h e a t o f h y d r a t i o n wa s r e d u c e d t h r o u g h a d m i x e d s i l i c a p
6、o wd e r a n d o r e p o wd e r Th e r e s u l t s i n d i c a t e d t ha t t h e b e s t m i n e r a l c o n t e nt o f s t c c l s l a g, s t e e l f o r g i n g a n d s t e e l f o r g i n g wi t h g r a v e l o f c o n c r e t e we r e 2 5 , 2 0 , 2 5 ; Th e b e s t s a n d r a t i o we r c 3 6
7、, 3 0 , 3 4 ; Th e c o mp r e s s i v e s t r e n g t hwe r e 5 9 7 8 4 5 7 0 6M Pa a tt h e a g e o f2 8 d; Th e a p p a r c n t d e n s i t ywe r e 2 71 0, 4 31 6, 3 2 0 0 k g m Key w or ds : a n t i r a d i a t i o n; mi n e r a l p o wd e r ; s a n d - r a t i o; a p p a r e n t d e n s i t y 0
8、引言 防车 鬲 射混凝 土是 一 种能何 效J 井蔽 对人 体有害射 线辐射 的 新 混凝土 , 其表观密度要求较 高, 也称为重混凝土 j 防辐射防 护材料要屏蔽的射线 , 主要足 y 、 X射线和中子流 射线是 种 高频 、 高能苗电磁波 , 当它通过 高密度材料时 , 南于康普顿散 射 放心将损火人郜分能量 2 _ l当建筑材料 具备一 定的密度 和厚 度 时就 【 JJ 能将 射线完仝吸收。 X射线 又称为伦 琴射线 , 是一种 波 长为 l 0 1 0 c m的电磁波, 具仃较强的穿透 乃 。 巾了流不带电 , 具有 强的穿透 力, 与物质作川时发生快 中子 的散射与减速 、 慢 l
9、 子的暇收。 硼 、 锂 、 镉 、 氧元素对 t 子的吸收效果 明显 , 此类元素 及其化合物 也 此被称为“ 巾了吸收齐 ” 1 。 通过提 高混凝土的衔度 , 增加混凝 上含硼量及结合水含量 , 可有效提高混凝 土对 、 X射线 和 1 l 子流 的防护能 力 ; 同 J 1J 通过 混凝土 高性 能化途径 , 提离 水泥石密实忡 , 降低 防辐射 混凝 土 孑 L 隙亭 , 进而提高 防辐射混凝 上耐 久 r I: , 保 征其防辐身 IJ 能 的 久忡 长 期 稳 定性 I 本试验通过研 究掺加小 同重 质骨料来 提高 防辅 射混凝 土 的表观 密度 , 行通过掺加小 比例的矿物掺合
10、料来提高重质 混 凝 土的和易性 和 期强度 , 进一 步减少水化热 , 使成 的防车 鬲 射混凝土性能能够减 少裂缝 , 满足强度和密度要求 : 1 原 材 料 ( 1 ) 水 泥 : 武汉 东水泥有限公 刮生产洋 房牌 P 0 4 2 5级 收稿 日期 :2 O 1 O - 1 1 0 2 基金项 目: 家人 防 I 程项 ( 2 0 0 9 2 9 Z X0 1 ) 水泥 , 比表面积 3 4 8 m2 k g 。 ( 2 ) 细集料 : 长汀r 砂 , 细度模数 2 5 , 表观密度 2 5 8 4 k g m , 堆积密度 1 5 0 2 k g m , 含泥量 0 9 ; 硼玻璃砂
11、 , 粒径 1 1 8 m m, 丰要成分为 S i O 、 B O , 硼量 1 5 , 郑州龙祥陶瓷有限公司生产 。 ( 3 ) 粗集料 : 鄂钢钢渣( 存放一年 ) , 经 蒸安定性检验 , 钢渣稳 定( 质量损失 5 ) , 级配 5 2 0 mm, 表观密度 为 2 9 1 2 k g m , 堆积 密度为 1 7 4 3 k g m , 吸水卒为 4 0 ; 白 :径 1 0 mm, 长度 1 0 2 0 mm; 钢般 , 表观密度 7 5 0 0 k g m , 堆积密度 3 5 6 0 k e d m ; 5 2 0 m m花岗 岩辞 , 表观密度为 2 6 4 3 k g m
12、3 , 堆积密度为 1 5 2 2 k g m , 吸水 率为 O 8 3 ; 直 1 0 mm, 长度 5 2 0 mm钢锻 , 表观密度 7 5 0 0 k g m3 , 堆 积密度 3 5 6 0 k g m ( 4 ) 矿粉 : 武钢粒化高炉 水淬矿渣粉 , 密度 为 : 2 8 6 0 k g m , 比表面 为 4 2 0 m k g ( 5 ) 硅灰: 陕两广 : 硅做粉, 比表面积 2 0m2 g ; ( 6 ) 减水 剂 : 聚羧酸高效臧水剂 , 固含量 2 0 。 2试 验 方 案及 数 据 处 理 防辐射混凝土 的一个重要指标是它 的表 观密度 , 存实际施 1 I t
13、还需要考虑它 的和易性 。 故 研究采用 钢渣 、 钢锻 、 碎石作为 骨料来考察它 的表观密度 和强 度 , 进一步通过复掺硅粉 和矿粉 末提高和易性和后期强度, 降低水泥用量, 减少水化热。 在高效 减水剂作用下 , 极 小的圆球 形硅粉颗粒的表面覆盖 了一层表 面 活性物质 , 与 水泥颗粒 以及其他矿 物掺合料粒 子一样 , 使颗 粒 97 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表面产生静电斥力, 由于颗粒的硅粉粒子远小于水泥粒子, 它 们在水泥颗粒之间起到“ 滚珠” 作用, 使水泥浆体的流动性增 加 。 另外 , 没有掺入 硅粉或 其他 矿物掺料 浆体 中
14、, 由于水 泥粒 子之间的孑 L 隙未被固体颗粒填充, 因此, 处于水泥颗粒表面的 水分较少 , 而填 充于水泥颗粒 孑 L 隙 中的填充水很 多 ; 当硅粉或 其他 活性 矿物掺合料 的微细粒子填充 于水泥颗粒 间的孔 隙之 间隔水层加厚 , 因而混合料的流动性增加 9 。 并且水化热降低 , 可以减少微裂纹 的形 成 , 阻止射线泄漏 。 因而在试 验中通过控 制硅 粉掺量 , 改变矿粉掺 量 , 最后 通过试验数据分 析确定最佳 掺量 。 2 1 钢渣 混凝 土配合 比 根据 防辐射混凝土 配合 比设计原 则及 步骤设计钢渣 混凝 中时 , 就将原来填充 于孑 L 隙中的填 充水置换 出
15、来 , 粒子 之间的 土配合 比, 见表 1 。 表 1 钢渣混凝土配合比 注 : W C为有效水灰比 , 单位用水量 中含有钢渣集料吸收的水量约 5 0 k g m 左右 。 2 1 1 砂率对钢渣混凝土强度 的影响 量 5 , 考察矿粉掺量对钢渣混凝 土强 度的影响 , 结果 如图 3 、 4 图 1 、 2为不同砂率钢渣混凝土标养 3 、 2 8 d抗折强度和抗 所示。 压强度。 从图 1 、 2可看出, 钢渣混凝土强度随砂率的增加先增 加后减少 , 且 砂率在 3 6 左右变化 时 , 钢渣 混凝 土强度最 大 , 随后 降低 。 而且根据表 1 数据 , 通过试验测得 2 8 d表观
16、密度在 2 7 0 0 2 7 4 0 k g m 之 间 , 比普通f 昆凝土稍大 , 但是 没有 明显 增 大, 主要是因为钢渣内部有很多孔结构, 导致表观密度降低, 并 且强度稍低 , 但是制成 的混凝土 2 8 d强度大部分在 5 0 MP a以 上 , 并且成本较低 , 可以满足实 际应用。 强 砂 率 , 图 1 不同砂率钢渣混凝土抗折强度关系曲线 砂 率 图 2不同砂率钢渣混凝土抗压强度关 系曲线 2 1 2 矿粉掺量对钢渣混凝土强度的影响 本试验通过硅灰 、 矿粉复掺等质量取代水泥, 固定硅灰掺 98 羔 鳗 矿粉掺量 ( k g m ) 矿粉掺量 ( k g m ) 图 4
17、矿粉掺量与钢渣混凝土抗压强度关 系曲线 从 图 3与 图 4可见 , 钢渣混凝 土强度 随矿粉掺量增加呈先 逐渐增加后减小趋势, 并当矿粉掺量为 2 5 时, 强度达最大值。 在本试验范围, 钢渣混凝土复掺硅灰 、 矿粉适宜 的量为 5 硅灰 + 2 5 矿粉。 2 2钢锻 混凝 土 配合 比 根据 防辐 射混凝土配合 比设计 原则及 步骤设 计钢锻混 凝 土配合比 , 如表 2 所示 。 2 2 1 砂率对钢锻混凝土强度 的影响 图5 、 6为不同砂率钢锻混凝土标养 3 、 2 8 d抗折强度和抗 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 砂半 , 图 5 不 同砂率钢
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- 性能 混凝土 制备
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