纤维粉煤灰混凝土抗冻性能试验研究.pdf
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1、2 0 1 1 年 第 6 期 (总 第2 6 0 期) Nu mb e r 6i n 2 0 l 1 ( To t a l No 26 0) 混 凝 土 Co nc r e t e 原材料及辅助物料 MATERI AL AND ADM r NI CLE d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 0 6 0 3 2 纤维粉煤灰混凝土抗冻性能试验研究 解 国梁 1 ,2 1申向东 z 。贾尚华 z ( 1 黑龙江八一农垦大学 ,黑龙江 大庆 1 6 3 3 1 9 ;2 内蒙古农业大学 ,内蒙古 呼和浩特 0 1 0 0 1 8 )
2、摘要 : 针对高寒地区渠道衬砌混凝土冻融破坏问题 , 采用正交设计方法研究 了不 同强度等级纤维粉煤灰混凝土的抗冻性能 。 通过快速 冻融试验 , 测试 了冻融对纤维粉煤灰混凝土 的抗压强度 、 动弹性模量 和质量 的影响 。 并就不同因素对混凝土抗冻性 能的影响进行 了分析和 评价。 最后 , 找出了冻融环境中满足混凝土强度和耐久性的最优配合 比。 关键词 : 高寒地 区;纤维粉煤灰混凝土 ;抗冻性 ;抗冻混凝土配合比 中图分类号: T U5 2 8 5 7 2 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 0 6 0 1 0 2 0 3 St u
3、 dy o f f r e e zi ng r e s i s t an c e o f f l y a sh c onc r e t e c on t a i ni ng pol y pr opy I en e f i be r s XI E Gu o l i a n g 1 ,2 S HEN Xi a n g - d o n g 2 , J IA S h a n g- h u a ( 1 He i l o n g i i a n g B a y i A g r i c u l t u r a l Un i v e r s i t y, Da q i n g 1 6 3 3 1 9 , C
4、h i n a ; 2 I n n e r Mo n g o l i aA g r i c u l t u r a l Un i v e r s i ty I n n e r Mo n g o l i a , Ho h h o t 0 1 0 0 1 8 , Ch i n a ) Abs t r a c t :Ai mi n g a t t h e p r o b l e m o f t h e fre e z e t h a w d a m a g e o f c h a n n e l l i n i n g c o n c r e t e i n a l p i n e r e g i
5、o n, fre e z i n g r e s i s t a n c e o f d i ffe r e n t s t r e n Ig t h g r a d e s o f fl y a s h c o n c r e t e c o n t a i n i n g p o l y p r o p y l e n e fi be r s h a v e b e e n s tud i e d b y me a n s o f t h e o rth o g o n a l d e s i g nTh e e ffe c t of fre e z e t h a w O n t h e
6、 c o mp r e s s i v e s e n g t h, ma s s l o s i n g a n d m o d u l us o f e l a s t i c i t v o f c o n c r e t e a r e t e s t e d a r o u n d c e r t a i n fre e in g t h a wi n g c v c l e s t h e f a c t o r s t h a t a ffe c t i n g fre e z i n g r e s i s t a n c e o fc o n c r e t e are a
7、n a l y z e d a n d d i s c u s s e d F i n a l l y, t he b e s t m i x p r o p o i o n wa s f o u n d o u t , wh i c h me e t s s t r e n g t h a n d d u r a b i l i t y o f c o n c r e t e e x p o s e d t o t he fre e z e t h a w e n v i r o n me n t Ke y wor ds : a lpi n e r e g i o n; fly a s h
8、c o n c r e t e c o n t a i n i n g p o l y pr o p y l e n e fib e r s ; fre e z ing r e s i s t a n c e ; mi x t u r e r a t i o 0 引言 1 试验 内容和方法 混凝土冻 融破坏是北方 地区混凝土耐久性 破坏最 主要 的 病害, 北方各地的小型水工建筑物都存在不同程度的冻害。 内蒙 古 、 新疆 、 西藏以及东北 是我国冻害最严重 的地 区 , 在混凝土耐 久陛方面, 首先应保证混凝土的抗冻性能。 河套灌区是我国三大 灌 区之一 , 一般 混凝 土衬砌三 到五年就会
9、产 生冻害 , 有 的渠道 甚至当年就会产生冻害。 一旦渠道衬砌冻坏 , 必须马上进行修 复, 不然会出现连锁反应, 冻害越来越严重。 但是混凝土渠道衬 砌修复效果不佳 , 原因是新老混凝土黏结协调能力都较差 , 在改 善不了新老混凝土黏结协调能力的情况下 , 改变混凝土的根本 属性抗冻性是非常必要的。 所以本研究研究纤维粉煤灰混 凝土 的基本力学性质 , 试 图揭示影响混凝土抗冻性 的影 响因素 的影响规律。 1 1 试验 材料 试验用 2 0 1 0年 3 月生产的普通冀东P O4 2 5级水泥, 其性 能指标见表 1 ; 粉煤灰为呼和浩特金桥 电厂 I 级粉煤灰 , 4 5 Ix m 的
10、颗粒 占 9 7 2 6 。 试 验所用聚丙烯纤维产地 为北 京 , 弹性模 量 3 7 4 1 MP a , 抗拉强度 2 8 2 MP a , 极 限延伸率 3 2 , 长度 1 9 to n i 。 选用 S K D W 型 引气 剂 , 属 于 苯磺酸 钠 , 含气 量 4 2 0 , 符合 G B 8 0 7 6 -1 9 9 7 ( 混凝土外加剂 一等品要求。 砂选用产 自呼和 浩特市八拜的优质河砂 , 细读模数为 2 5 6 , 属于普通 中砂 , 表观 密度 2 6 4 5 k g m3 , 含泥量 0 5 7 。 粗骨料选用呼和浩特产 的普通花 岗岩碎石 , 碎石 的连续级配
11、 5 3 1 5 mm, D X3 1 5 mm, 表观密 度 2 6 1 3 k g m , 压碎指标 9 3 , 针 片状含量 4 2 。 砂石 颗粒级 配表见表 2 , 符合连续级配要求。 表 1冀东 P O 4 2 5级水泥性能指标 1 2混凝 土配合 比设 计 根据寒区渠道衬砌混凝土一般使用的强度等级, 选择了C 3 0 、 C 4 0 、 C 5 0三种等级的混凝土进行设计。 混凝土抗冻影响因素较 多, 采用了正交试验设计方法。 在混凝土配合 比设计中采用四因 素三水平正交试验, 考虑的四种影响因素分别为: 水灰t L w c; 粉煤灰取代水泥量, ; 纤维掺量, k g ; 引气
12、剂量, 。 根据 文献 2 】 所介绍的设计方法, 得到正交设计中各因素的水平参数 如表 3所示, 计算后得出混凝土的配合比, 列于表 4 。 收稿 日期:2 0 1 0 1 2 - 2 6 基金项 目:内蒙古 自治区 自然科学基金资助项 目( 2 0 0 9 MS 0 7 0 5 ) ; 内蒙古 自治 区高等学校科学研究项 目( N J 0 9 0 4 6 ) 1 0 2 表 2砂石筛分结果图 砂筛分试验结果 粗骨料筛分试验结果 筛孔直径 mm 累计筛余百分率 P o筛孔直径 mm 累计筛余百分率 一 因素 1 一一 水胶 比 粉煤 灰 纤维 ( k g m ) 引气剂 ( k g m )
13、1 3 混凝 土各 项指标及 测试 为研究混凝土的冻害机理及探明混凝土冻害规律 , 本研究 对纤维 粉煤灰混凝 土进行 冻融循环 试验 。 本试 验 的试 件尺寸 1 0 0 m m 1 0 0 mm 1 0 0 m m 的立方体试件 , 在标准养护箱内进行 标养 2 8 d 。混凝土的冻融循环试验按 照 GB J 8 2 8 5 普通混凝 土长期性能和耐久性能试验 中的“ 快冻法 ” 进行 , 试验之前混 凝土试件需浸泡 4 d , 直至 内部达到饱水状态 后开始进行冻融 循环。 每次冻融设计在4 h内完成 融化时间控制在整个冻融时 间的 】 3内, 试件冻结 和融化完成时 , 试件 中心温
14、度分别控制在 ( 一 1 7 -+ 2 ) 和 ( 8 2 ) , 冻融次数结束后 , 取 出试件称重 , 利用 动弹模量测定仪对试件进行动弹模量的测定, 并作抗压强度测 定, 计算质量、 强度损失率。 2 试验结果及分析 试验时拌和 的混凝 土部满足坍落度要求 , 保水性 、 流动性 和黏结力较好, 满足混凝土和易性要求。 本研究进行的冻融试验 共有 3个测试指标 : 立方体抗 压强度损失 、 动弹性模量和试件 质量损失。 2 1 试验 结果 纤维粉煤灰混凝土立方体抗压强度损失 、 相对动弹性模 量 及质量损失试验结 果 , 见表 5 8及图 1 、 2 。 根据 文献 1 】 , 出 现下
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