碎石含泥量对海工高性能混凝土性能影响试验研究.pdf
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1、2 0 1 3 年 第 7 期 (总 第 2 8 5 期 ) Nu mb e r 7 i n 2 0 1 3 ( T o t a l No 2 8 5 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 实用技术 P RACTI CAL TECHN0LOGY d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 3 0 7 0 3 6 碎石含泥量对海工高性能混凝土性能影响试验研究 李进辉 1 I2 ,李 兆松 1 - 2 ,刘雨 1 l 2 ,刘可心 1 l2 ,秦明强 1 l 2 ( 1 中交武汉港湾工程设计研究院有限公司,湖北 武汉 4 3 0 0
2、 4 0 ; 2 长大桥梁建设施工技术交通行业重点实验室 ,湖北 武汉 4 3 0 0 4 0 ) 摘要: 针对海工混凝土用碎石含泥量容易超标的问题, 开展碎石含泥量亚甲基蓝曲线定量分析及含泥量对海工高性能混凝土性 能影响规律的研究。 试验结果表明: 碎石含泥量包括黏土质泥粉和石粉 , 其中黏土质泥粉对海工混凝土性能的影响起主导作用。 随着 含泥量的增加 , 混凝土拌合物的工作性能逐渐变差 , 混凝土的抗压强度逐渐下降, 干缩逐渐增大 , 混凝土的抗氯离子渗透性能和 抗裂性能逐渐下降; 含泥量超过 1 5 时 , 相同工作性条件下外加剂掺量明显增大 、 抗压强度明显下降、 干缩明显增加 ; 含
3、泥量超过 1 O 时, 混凝土抗氯离子渗透性和抗裂性 明显下降 ; 海工混凝土用碎石含泥量要求可适 当放宽 , 合理范围应控制在 1 O 以内。 关键词: 碎石 ;含泥量 ;海工混凝土;性能;影响 ;范围 中图分类号: T U 5 2 8 0 4 1 文献标志码: A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 0 7 0 1 2 7 0 4 I n v e s t i ga t e d on e ffe c t o f c l a y c o n t e n t i n c r u s he d s t o ne on p r op e r t i e s o f
4、h i g h p e r f or m a n c e ma r i n e c o n c r e t e L I J i n h u i 1 ,2 L I Z h a o s o n g1 ,2 , L I U Yu 1 ,2 , L I UKe x i n 1 ,2 , Q I NMi n g q mg ( 1 CC CCWu h a nHa r b o u r E n g i n e e ri n gDe s i g n a n dRe s e a r c hCo , L t d , Wu h a n4 3 0 0 4 0, C h i n a ; 2 Ke yL a b o r a
5、 t o r yo f L a r g e s p an Bri d g eCo n s t r u c t i o nT e c h n o l o g y , Wu h a n4 3 0 0 4 0, Ch i n a ) Abs t r a ct : I n o r d e r t o s o l ve t h e p r o bl e m t h a t t h e c l a y c o n t e n t i n c r u s h e d s t o n e u s e d f o r mari n e c o n c r e t e wa s e a s y t o e x c
6、 e e d, q u a n t i t a t i v e a na l y s i s o f me thy l e n e b l ue c u r v e c a l i br a t i o n o f c l a y c o nt e n t an d the e f f e c t o f c l a y c o nt e n t on p e r f o r ma nc e o f ma r i n e c o n c r e t e we r e i n ve s t i g a t e d Th e r e s u l t s s ho we d tha t c l a
7、y c o n t e n t i n c rus h e d s t o n e i nc l ud e d c l a ye y mu d po wd e r s a n d s t o ne p o wd e r s , a n d c l a y e y mu d po wd e r s h a d a d omi nan t e ffe c t on t h e pe rfo rm anc e o f ma rin e c o nc r e t e W i t h t h e i n c r e a s e o f c l a y c o n t e n t i n c rus he
8、 d s t o n e, t h e wo r k a b i l i t y o f c o nc r e t e g r a d ua l l yg o two r s e, t he c o mp r e s s i ve s tre ng t h o fc o n c r e t ed e c r e a s e dg r a d u a l l y, d r y s h r i nk a gei n c r e a s e dg r a du a l l y, a n d c h l o rid ei o n r e s i s t i ng pr o p e r t y and
9、c r a c k r e s i s t anc e ofc o n c r e t e d e c r e a s e d gra d ua l l y Mor e o v e r wh e n t h e c l a y c on t e n t wa s gre a t e r t ha n 1 5 t h e a mo u nt o fa d mi x t u r e i n c o n c r e t e i n c r e a s e d o b v i o u s l y u n d e r t h e c o n d i t i o n o f t h e S a lT l
10、e wo r k a b i l i ty; c o mp r e s s i v e s tr e n g t h o f c o n c r e t e d e c r e a s e d o b v i o u s - l y , and d r y i n g s h r i nka g e i n c r e a s e d s i gni fi c ant l y Me a n wh i l e , wh e n t h e c l a y c o n t e n t wa s gre a t e r t h an 1 O , c h l o rid e i o n r e s i
11、 s t i n g p r o p e n y and c r a c k r e s i s tan c e o fc o nc r e t e de c r e a s e d s i gn i fic a n t l yI n s ho r t , t h e r e q ui r e me n t o fc l a y c on t e n t i n c rus h e d s t o ne us e d for ma r i ne c o nc r e t e s h o u l db e r e l a xe d an dt he r e a s o n a b l el i
12、mi t s s ho u l db e c o nt r o l l e dwi thi n 1 O Key w or ds: c r u s h e d s t o n e; c l a y c on t e n t ; mari n e c o n c r e t e; pe r f o rm a nc e; e f f e c t ; r a ng e 碎 石含 泥量为碎 石 中粒径 小于 0 0 7 5 n u n的颗粒 含 量 , 是混凝土碎石性能指标 中重要 的一项 , 常见的泥分包 括黏土颗 粒和石粉 颗粒 。 这 些极细材料 会包裹 在集料 表 面 , 妨碍集料 与水泥石之间
13、的黏结 , 形成软弱的界面层 , 而 且它们有时会 聚集在一起 形成软弱 区域 , 成为混凝土 中的 薄弱区 , 对混凝土 的工作性 、 力学性能 、 抗裂性能和耐久性 造成不利影I j 1 - 2 。 海工混凝土是海洋工程中使用 的主要材 料 , 对混凝土抗氯离子渗透性能和抗裂性能要求极高, 而碎 石 的含泥量会对海工混凝 土耐久性造成 不利影 响, 因此海 洋工程对混凝土用碎石含泥量提 出严格要求 【3 J 。 国家相关 规范, 如 J T G r F 5 O 一2 0 l l 公路桥涵施工技术规范 , 已明 收稿 日期 :2 0 1 3 一 O l - o 4 基金项 目:国家科技部科研
14、 院所技术开发研究专项( 2 0 1 1 E G1 2 4 2 7 6 ) 确规定强度等级不低 于 C 5 0的混凝土用碎石 的含泥量不 应大 于 0 5 ; 国 内杭州湾跨海大桥 、 青 岛海湾大桥等海 洋工程均按照混凝土最大含泥量不超过 0 5 进行高标准 控制。 然而在海洋工程 中, 下列因素会导致混凝土用碎石含 泥量偏高 : 山体表层覆盖 的泥皮 、 岩石裂缝沉积 的泥质 和风化岩 , 碎石厂在破碎前无法彻底清除 ; 受施工场地 、 环境条件制约 , 现场不具备水洗条件 ; 采用最大粒径较 小 , 生产过程 中的水洗较难除去小于 0 0 7 5 to n i 的细颗粒 ; 碎石生产 和
15、转运 过程 中会产生部分石粉 ; 国家现行标准 中 规定碎石 中小于 0 0 7 5 m m 的细颗粒含量( 包括石粉 ) 均为 含泥量 。 上述 因素均会导致工程使用 的碎石含泥量超标 , 致使工程不得不舍近求远 、 采取现场水力 冲洗或停工待料 等办法 , 不仅增加费用 , 而且往往影响工程正常施工 。 1 27 针对上述问题 , 开展碎石含泥量亚 甲基蓝 曲线定量分 析及含泥量对海工高性能混凝土性能影响规律 的研究 , 为 海工高性 能混凝 土用碎石含泥量合理范围的确定提供技 术参考和支持 , 为类似工程提供参考和借鉴 , 具有重要 的 理论和现实意义。 1 试验材料与方法 1 1 试验
16、材料 ( 1 ) 水泥 : 华润平南生产的 P I I 4 2 5 级水泥。 ( 2 ) 粉煤灰 : 江苏省镇江市谏壁 电厂的 I 级粉煤灰 , 需 水量 比9 3 。 ( 3 ) 矿粉: 唐山尼 石生产的 $ 9 5 矿粉, 比表面积4 3 5 0 c m2 g , 需水量比 9 5 。 ( 4 ) 砂 : 广西西江 中砂 , 细度模数 2 : 8 , 含泥量 0 5 。 ( 5 ) 碎 石 : 新会 白水带 5 2 0 r n m碎 石 ( 5 1 0 n l m: 1 0 2 0 mm = O 7 5 : 0 2 5 ) , 表观密度 2 6 9 0 k g m 。 ( 6 ) 外加剂
17、: 江苏苏博特生产的聚羧酸高性能减水剂 , 减水率 2 7 。 ( 7 ) 石粉 : 碎石清洗 、 烘干后 , 压碎过 0 0 7 5 mm筛子 , 筛下部分为石粉。 ( 8 ) 泥粉 : 取 自碎石 场开山取石前覆盖在 山体表 面的 泥皮 , 将其烘干过 0 0 7 5 m m筛得到泥粉 , 经检测分析为黏 土质泥粉。 1 2试验 方 法 1 2 1 基准配合 比 表 1 为试验用 C 5 0 海工高性能混凝土基准配合比, 胶 凝材料用量为 4 2 0 k g m 3 水胶 比为 0 3 5 , 砂率为 4 4 。 表 1 试验基准配合比 k g m3 水泥粉煤灰矿粉碎石( 大) 碎石( 小
18、 ) 砂 水外加剂 1 8 9 1 0 5 】 2 6 76 4 2 5 5 8 00 】 47 4 2 1 2 2 试验方法 ( 1 ) 氯离子扩散系数和开裂 釜 均按照 G B T 5 0 0 8 2 - - - 2 0 0 9 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准 。 ( 2 ) 干缩性能试验按照 G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 普通? 昆 凝 土长期性能和耐久性能试验方法标准 要求 的接触法 。 2试 验 方 案 2 1 碎石含 泥量 亚甲基蓝标定 曲线 通过加入不 同比例的石粉和泥粉制作不 同泥粉含 量 的样 品, 通过亚 甲基吸附曲线标定确定碎石 中含泥组分的
19、 组成 , 具体试验方案见表 2 。 具体试验步骤如下 : ( 1 ) 取样品 2 0 0 g , 将试样倒人盛有( 5 0 0 5 ) m L蒸馏水 的烧杯 中, 用叶轮搅拌机以( 6 0 0 6 0 ) r mi n 转速搅拌 5 m i n , 使成悬浮液 。 在试验过程 中, 不断按照每次 0 5 m L来滴加 亚 甲蓝溶液 , 然后持续 以( 4 0 0 4 0 ) r m i n 转速搅拌直至出现 1 m m 明显稳定 的色晕 。 记录消耗的亚 甲基蓝溶液的体积 。 ( 2 ) 绘制泥粉含量与消耗亚甲基蓝溶液体积的关系 曲 线 , 得 出泥粉含量与消耗亚甲基蓝溶液体积的回归方程。
20、( 3 ) 然后 采用现 场取样 的碎石 0 0 7 5 m m 筛余部 分 , 1 28 表 2 标定 曲线试验方案设计 泥粉含量( 指泥粉占石粉和泥粉总质量的百分 比) 0 ( 2 0 0 g 石粉 ) 1 0 ( 1 8 0 g 石粉 + 2 0 g泥粉 ) 2 0 ( 1 6 0 g石粉 + 4 0 g泥粉 ) 3 0 ( 1 4 0 g 石粉 + 6 0 g 泥粉 ) 4 0 ( 1 2 0 g 石粉 + 8 0 g 泥粉 ) 5 0 ( 1 0 0 g 石粉 + 1 0 0 g 泥粉 ) 6 0 ( 8 0 g 石粉 + 1 2 0 g 泥粉 ) 7 O ( 6 0 g 石粉 +
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