双掺海砂混凝土的性能研究.pdf
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1、2 0 1 2年 第 9期 (总 第 2 7 5期 ) N u mb e r 9 i n 2 0 1 2 ( T o t a l No 2 7 5 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 P RACTI CAL TECHNOLOGY 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 2 0 9 0 4 0 双掺海砂混凝土的性能研究 欧阳东 b ,吴亭亭 a - o cb,黄华县 ,傅浩 一 ,孔琳洁 - 一 ,易超 。 ( 暨南大学 a 理工学 院 “ 重大工程灾害与控制” 教育部重点实验 室 ;b 工程材料与结构耐久性研究
2、中心 ; C 材料与科学工程系,广东 广州 5 1 0 6 3 2 ) 摘要: 海砂混凝土中有害氯离子是阻碍其应用的主要问题 , 提出了采用粉煤灰和磨细矿渣 2 种活性矿物复掺的方法 , 固化海砂混凝 土中有害氯离子含量 , 提高海砂混凝土的耐久性。 研究结果表明: 双掺 2 0 粉煤灰及 3 0 磨细矿粉制备的海砂混凝土具有良好的力学性 能及 耐久性能。 关键词: 海砂;氯离子渗透系数;耐久性 中图分类号 : T U 5 2 1 1 文献标志码 : A 文章编 号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 2 ) 0 9 0 1 2 3 0 3 S t ud y on t he pr
3、 oper t i e s o f c onc r e t e a dm ixe d wi t h sa nd OU Y A NGDo n g wU T i n g - t i n g a ,b , c HU ANGHu a - x i a n b , F UHa o a ,b KO NGL i n -fie , C h a o 。 ( a MO E Ke y L a b o f D i s a s t e r F o r e c a s t a n d Co n t r o l i n E n g i n e e ri n g ; b R e s e a r c h C e n t e r
4、o f E n g i n e e ri n g Ma t e r i a l s a n d S t r u c t u r a l D u r a b i l i t y ; C Ma t e ri a l s S c i e n c e a n d E n g i n e e ri n g , J i n an U n i v e r s i t y , G u a n g z h o u 5 1 0 6 3 2 , C h i n a ) Ab s t r a c t : Ha r mf u l c h l o r i d e i o n hl o r i d e i o n s i
5、n s e a s a n d c o n c r e t e a r e t h e ma i n p r o bl e ms tha t h i n d e r i n i t s a p p l i c a t i o nS a n d c o n c r e t e e xp e rime n t we r e c o n d u c t e du s i ngf l y a s h, g r o u n d s l a gan d o the r a c ti v em i n e r a l smi x e dt o g e t h e r , th ewo r ki n gp e
6、 rfo r man c e, m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s a ndd u r a b i l i t y o fd i ffe r e n t r a t i o s o f c o nc r e t e h a v e be e n r e s e arc he d T he r e s u l t s s h o we d that, c o mp a r e d、 v i t l l the c o n t r o l g r o u p, d o u b l e d o p e d 2 0 fly a s h an d 3 0 fi
7、 n e s l a g p o wd e r p r e p a r a t i o n o f s e a s a n d c o n c r e t e h a d g o o d me c h ani c s p e rf o r ma n c e and d u r a b i l i t y , an d the l a t e r s tr e n g t h h a d r a p i d d e v e l o p m e nt Ke y WO Ir ds : s e a s and; c h l o rid e i o n p e r me a b i l i ty c o
8、 e f fi c i e n t ; d u r a b i l i ty 0 引 言 随着世界经济的快速发展和世界人 口的不断增长, 合理开 发利用海洋资源已经成为人类生存发展的必然趋势。 考虑到国 家土地保护政策、 陆地环境保护力度的加强以及陆地河床砂 日 益匾乏的现状, 将海砂用作建筑用砂是一个十分自然的选择, 这 一 趋势已经为世界上发达国家发展( 日本、 英国等国) 所验证。 海砂分选好、 分布集中的特点适合于大规模工业化开采 , 同时 海运费用低, 可以有效降低使用成本1 J 。 海砂之所以被限制用于制备混凝土的主要原因在于海砂 中富含氯盐, 溶解产生的氯离子达到一定浓度时会破坏
9、钢筋表 面的钝化膜 , 造成钢筋的锈蚀破坏。 另外 , 氯离子的存在 , 强化 了离子的通路, 即氯离子的存在会使其他的一些有害杂质也更 容易渗透到混凝土中来, 严重危害到混凝土的耐久性。 在推广应 用海砂的过程中, 如何降低危害海砂混凝土耐久性的氯离子含 量是一个关键问题。 淡水冲洗法 、 掺用阻锈剂法和河砂混合法是海砂用于混凝 土的主要方法, 而采用掺合料固化海砂混凝土中氯离子的方法 并不多见。 许多试验结果表明, 损坏钢筋保护膜和混凝土耐久性 是溶解于混凝土溶液中的游离氯离子而不是全部氯离子 , 水泥 石固化氯离子的能力越大, 其抗氯离子渗入的能力也越大【 。 而粉煤灰和矿渣对氯离子有一
10、定的固化作用, 当渗入混凝土中 收稿 日期 :2 0 1 2 - 0 3 - 0 5 的氯离子一定时, 固化能力越强 , 则游离态的氯离子越少, 对钢 筋混凝土造成的危害也就越小嘲 。 本试验就是基于以上问题, 利 用粉煤灰和矿渣对氯离子的固化作用降低游离氯离子含量, 制 备粉煤灰矿渣双掺海砂混凝土, 研究了粉煤灰和矿渣的不 同掺量对混凝土工作性 、 抗压强度、 劈裂抗拉强度和氯离子扩 散系数的影响并探讨了其作用机理。 1 试验材料及 方法 1 1 试验 材料 水泥: 金羊牌 P 4 2 5级水泥, 广州珠江水泥厂生产; 粉煤 灰 : I I 级灰 , 化学成分为: 5 2 6 6 S I O
11、 2 、 3 1 0 3 A1 2 O3 、 6 3 3 F e 2 03 、 3 6 2 C A O 、 1 1 Mg O、 0 51 S O 3 、 3 -7 4 o 谠失量; 磨细矿渣: 3 4 2 4 S i 0 1 4 1 5 A1 2 O3 、 4 1 2 6 C A O、 7 2 2 MG O, M值为 1 8 3的碱性矿粉; 砂: 珠江 口未淡化海砂, I I 区中砂, 氯离子含量为 0 0 7 7 ; 石: 碎 石, 5 2 5 m i l l 连续粒径分布; 减水剂 : 高效减水剂 WH I I A。 1 2试验 主要仪 器 搅拌机: 6 0 L卧式强制性搅拌机 ; 压力机
12、: 3 0 0 0 k N微机液 压压力试验机 ; 清华大学研制 , 北京耐尔科技有限公司生产的 NE L P D R型自动采集数据的混凝土渗透性快速电测仪。 1 3 试 验 方法 本试验采用粉煤灰与磨细矿渣的等量替代法 , 通过正交表 设计了不同掺量的粉煤灰及矿渣混凝土、 砂浆 , 并测试其不同 1 23 龄期的强度、 耐久性能力。 详细配合比如表 1 所示。 混凝土抗压 强度试验采用 1 0 0 mmx l 0 0 n l l l l x 1 0 0 mi n试件 , 测出混凝土强 度再乘折减系数 0 9 5 。 混凝土劈裂拉伸强度试验采用 1 0 0 m mx 1 0 0 mmx l 0
13、 0 m m的试件 , 试验结果乘以尺寸换算系数 0 8 5 。 混凝 土氯离子扩散系数试验采用 1 0 0 mmx 5 0 tur n的圆柱体试件, 试 件共 8组。 分别测其 7 、 2 8 、 9 0 d的抗压强度、 氯离子扩散系数和 2 8 d劈裂抗拉强度。 表 1 试验混凝土的配合 比 氯离子扩散系数的具体方法是将混凝土成型为一定厚度的 试件, 养护一定龄期后, 放入N E L V J 混凝土真空饱盐设备进行真 空饱盐, 饱盐一定时间后测试其扩散系数。 氯离子渗透 能反映了 混凝土的密实程度以及抵抗外部介质向混凝土内部侵入的能力, 是评价混凝土耐久性的重要指标之一, 具体评价标准见表
14、2 。 表 2 评价混凝土渗透性标准 2 结果分析及讨论 2 1 双掺对海砂混凝土工作性的影响 坍落度是衡量混凝土工作性的重要指标, 图 1 反应的是海 砂混凝土的坍落度随着粉煤灰和矿渣的变化而变化的规律。 在 海砂混凝土中掺人粉煤灰和矿渣, 坍落度均增加, 这与普通混 凝土中掺人粉煤灰和矿渣的情况大体相同, 说明海砂中氯离子 并未对粉煤灰和矿渣的润滑作用起到阻碍作用。 当粉煤灰掺量 为 2 0 。 矿渣掺量为 3 0 , 即A7时, 坍落度达到最大值 1 9 0 mit t , 这时海砂混凝土的工作性最好。 是混凝土的最基本的力学性能, 图 2反应的是海砂混凝土的抗 压强度随着粉煤灰和矿渣的
15、变化而变化的规律。 在矿渣的掺量 相同的情况下 , 随着粉煤灰掺量的增加 , 海砂混凝土 7 d龄期强 度和 2 8 d龄期强度的基本趋势是下降, 9 0 d 龄期强度增加。 当 粉煤灰的掺量相同的情况下, 随着磨细矿渣掺量的增加, 海砂 混凝土 2 8 d龄期强度和 9 0 d龄期强度呈现增加的趋势。 总掺 合料掺量较多时, 前期强度较低, 后期强度增长速度较快 , 其中 当粉煤灰掺量为 2 0 , 矿渣掺量为 3 0 , 即A7表现得尤为明 显。 原因在于水泥与粉煤灰和矿渣的二次反应缓慢, 2 8 d龄期 时初步起到效果, 到 9 0 d龄期时才充分表现出来。 A l A2 A 3 A4
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