矿物掺合料对道路混凝土耐磨性的影响及机理.pdf
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1、第 4卷第 2期 2 O O 7年 4月 铁道科学与工程学报 V O ! 4 N o 2 J OUR NA L OF RAI I WA Y S CI E NCE AND E NGI NE ERI N G Ao r 2 O O 7 矿物掺合料对道路混凝土耐磨性的影响及机理 曾阳春 ,郑克仁 。 李益进 ( 1 佛 山市顺德 区公路局 , 广 东 佛 山 5 2 8 0 0 0 ; 2 中南大学 土木建筑学院,湖南 长沙 4 1 0 0 7 5 ) 摘要: 测试了粉煤灰和矿渣单掺及双掺混凝土在不同龄期时的磨耗, 测试结果表明: 掺 3 0 粉煤灰混凝土3 d 龄期时的磨 耗较不掺粉煤灰的混凝土增加
2、, 但能够提高混凝土后期的耐磨性能; 无论是在早期还是后期, 矿渣的使 用均使混凝土的磨 耗增大; 粉煤灰与矿渣双掺的情况下也能使混凝土的后期耐磨性得以改善; 粉煤灰中存在大量的高强高弹玻璃微珠及在后 期活性效应的发挥从而使混凝土的耐磨性能得到提高。单掺矿渣由于其颗粒强度低、 耐磨性能差, 混凝土的耐磨性能下 降。 关键 词 : 粉煤灰 ; 矿 渣 ; 混凝土 ; 耐磨性 中图分类号: T U 5 2 8 3 7 文献标识码: A 文章编号: 1 6 7 2 7 O 2 9 ( 2 O O 7 ) 0 2 0 0 5 9 0 4 E ff e c t s o f mi n e r a l a
3、d mi x t u r e s o n we a r r e s i s t a n t a b i l it y o f c o n c r e t e a n d me c h a n i s m Z E NG Y a n g c h u n ,Z HE N G K e r e n 2 ,L I Y i - j i n 2 ( 1 , T h eH i g h w a y B u r e a u o f S h u n d eD i s t r i c t , F o s h a n C i t y , F o s h a n 5 2 8 0 0 0 , C h i n a ; 2 S
4、c h o o l o f C i v i l a n d A r c h i t e c t u r a l E n e e r i n g , C e n t r a l S o u t h U n i v e r s it y , c l l 咄4 1 0 0 7 5 ,C h in a ) Ab s t r a c t : T o i n v e s t i g a t e e ff e c t s o f f l y a s h a n d b l a s t f u rna c e s l a g O i l w e a r r e s i s t a n t a b i l i
5、t y o f c o n c r e t e 。w e a r r e s i s t a n t a b i l i t y o f c o n c r e t e w i t h 3 0 c e me n t b y i n fl t8 8 r e p l a c e d b y f l y a s h,b l a s t f u rna c e s l a g w a s t e s t e d a t d i ff e r e n t a g e s C o n c r e t e w i t h c e m e n t r e p l a c e d b y f l y a s h
6、 a n d b l a s t f u rna c e s l a g w il ts a l s o t e s t e dR e s u l t s s h o w t h a t t h e u s i n g o f f l y a s h c a n r e d u e e t h e w e a r r e s i s t a n t a b i l i t y o f c o n c r e t e a t e a r l y a g e ,b u t i mp r o v e we a r r e s i s t a n t a b i l i t y a t l a t e
7、 r a g e s B l a s t f l l ma e e s l a g r e d u c e s t h e w e a r r e s i s t a n t a b i l i t y a t b o t h e a r l y a g e s a n d l a t e r a g e s We a r r e s i s t a n t a b i l i t y o f c o n c r e t e w i t h f l y a s h a n d b l a s t f u rna c e s l a g c a n e v e n b e i mp r o v
8、e dE ff e c t o f f l y a s h o n we a r r e s i s t a n t a b i l i t y c a n b e a t t r i b u t e d t o i t s h i g h s 协 mg 山p a r t i c l e s a n d i n t e r f a c e t r a n s i d o n z o n e A s f o r b l a s t f u ma e , e s l a g ,i t c a n b e a t t r i b u t e d t o t h e w e a k w e a r r
9、 e s i s t a n t a b i l i t y o f i t s p a r t i c l e s Ke y wo r d s : f l y a s h ;b l a s t f u rna c e s l a g ;c o n c r e t e ;we a r r e s i s t a n t a b i l i t y 水泥混凝土路面为承受冲击、 振动、 疲劳、 磨损 的动载结构, 其控制技术指标是弯拉强度 、 耐疲劳 性、 耐磨性、 耐久性、 工作性等。耐磨性既是保证抗 滑性能的前提 , 又是影响其安全性和耐久性的重要 指标 。因此 , 对于路面混凝土 , 混凝
10、土的耐磨性能 就显得特别重要 。在混凝土中应用矿物掺合料 , 除 调整和改善混凝土的各项性能( 尤其是混凝土的耐 久性能) 外 , 还能节约能源和资源 、 减小环境负荷 , 有利于水 泥、 混 凝土行业 的可持续 发展L l I 3 J 。因 此 , 矿物掺合料成为现代混凝土材料中不可缺少的 组分 , 其在混凝土材料中的应用越来越广泛 。研究 矿物掺合料对混凝土耐磨性的影响, 对在道路混凝 土中合理使用矿物掺合料 , 使混凝土具有 良好的综 合性能有工程实用价值。 1 试验材料与方法 1 1 试验材料与配合比 1 )水泥 : 湖南韶峰水泥厂生产的 4 2 5级普通 收稿 日期 : 2 0 0
11、61 2一l O 基金项目: 广东省公路管理局重大科技攻关项目 ( 2 o o 6 1 1 ) 作者简介: 曾阳春( 1 9 7 1 一) , 男, 湖南南县人, 工程师, 从事公路工程技术管理 维普资讯 铁 道 科 学 与 工 程 学 报 2 0 O 7 年 4 月 硅酸盐水泥 , 比表面积为 3 7 5 m 2 k g , 化学成分及物 理力学性能见表 1 和 2 。 2 )粉煤灰 : 湘潭 电力粉煤 灰开发有 限公 司 I 级粉煤灰 , 比表面积为 4 6 0 m 2 k g , 粉煤灰 的化学 成分如表 1 所示 。 3 )矿渣 : 三峡矿渣 , 由葛洲坝股份有限公 司提 供, 其密度
12、为2 8 7 g c m 3 , 比表面积为 3 7 5 m 2 k g , 需 水量 比为 1 0 4 , 化学成分见表 1 。 4 )砂 : 湘江河砂 , 级配合格 , 符合 区要求 , 细 度模数 :2 7 6 。 5 ) 外加剂 : 选用湛江# H J n 剂厂生产 的 F D N高 效减水剂。 表 1 水泥、 粉煤灰和矿渣的化学成分 T a b l e 1 C h e mi c a l c o mp o s i t i o n o f C e me n t ,fl y a s h a n d b l ast f u r n a c e s l a g s i 0 2 A l2 0 3
13、 C a O Ms O S O 3 F 0 3 烧失量 水泥 2 2 0 5 4 3 4 6 2 6 8 4 5 8 2 2 1 2 、 0 6 2 6 3 粉煤 灰5 1 8 o 3 o 4 9 4 1 0 1 0 o O 4 3 5 5 7 1 1 2 矿渣 2 l 、 4 8 7 2 l 4 9 8 3 0 3 5 3 2 5 1 4 9 1 9 9 表 2 水泥的物理力学性质 T a b l e 2 P h y s i c al me c h a n i c al p r o p e r t i e s o f c e me n t 1 2 混凝土配合比与试验方法 在混凝土中合理使用矿
14、物掺合料 , 既能够降低 成本 , 又能提高混凝土的力学性能 、 耐久性 , 但国内 外大量的研究表明, 混凝土中矿物掺合料掺量过大 时 , 会引起早期强度降低 , 抗碳化性能下降 , 对养护 要求高等问题_4 - 5 J 。根据国内外研究和工程应用 实际情况, 矿物掺合料掺量为胶凝材料用量的 3 0 为宜 , 本研究 中除 了采用粉煤灰 、 磨细矿渣分 别单掺等量取代水泥外 , 为了发挥粉煤灰和矿渣复 合后的协同作用 , 使混凝 土的综合性能大大提高 , 试验时按粉煤灰与矿渣的质量比为 1 : 2复掺。为 了消除其他因素的影响, 试验中各配合比的砂率、 水胶比、 胶凝材料用量及外加剂掺量均固
15、定。各试 验配合 比见表 3 。同时制备水 胶 比和胶凝材料组 成 与 相 应 配 合 比相 同 的净 浆 试 样 供 扫 描 电 镜 ( S E M) 观察试验 。 混凝土的抗磨耗试验按照 公路工程水泥及水 泥混凝土试验规程 Y r G E 一2 o 0 5进行, 试件尺寸 ( 长 宽 高) 为 1 5 0 l l l l n 1 5 0 l l l l n 7 0 l l l l n 。 表 3 耐磨性能试验 混凝 土配合 比及 强度 Ta bl e 3 Mi x i n g prop o r t i o n an d s S t h o f c o n c r e t e f o r w
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