利用海砂制备高性能混凝土试验研究.pdf
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1、2 0 1 2年 第 1期 (总 第 2 6 7 期 ) Nu mb e r I i n 2 0 1 2 ( T o t a l No 2 6 7 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 M ATE RI AL AND ADM I 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 2 0 1 0 2 8 利用海砂制备高性能混凝土试验研究 宁博 l a ,b I欧阳东 l a ,b i温喜廉 ( 1 暨南大学 理工学院 a “ 重大工程灾害与控制” 教育部重点实验室; b 材料科学与工程系,广东 广州 5
2、 1 0 6 3 2 ; 2 广州市住宅建设发展有限公司,广东 广州 5 1 0 0 7 5 ) 摘要: 研究了细集料砂对水泥胶砂性能的影响, 并以海砂为细骨料制备高性能混凝土, 分别进行了 C 6 0 、 C 1 0 0 等级海砂高性能混凝土 工作性能、 力学性能以及耐久性能试验研究。 结果表明: 海砂水泥胶砂抗压强度比河砂低, 但是抗折强度要高于河砂; 海砂制备同等级高 性能混凝土的工作性、 2 8 d 抗压强度及劈裂抗拉强度要优于天然河砂, 且早期强度发展迅速; 采用电通量法和 N E L法评价的氯离子渗透 性都处于很低的水平 , 为海砂混凝土的研究与应用提供了研究基础, 为制定海砂混凝
3、土应用技术规范提供重要参考。 关键词 : 海砂 ;高性能混凝 土;力学性能 ;耐久性能 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 2 ) 0 1 0 0 8 8 0 3 Exp er i me nt al s t ud y on s e a s a nd hi gh- per f or man c e c onc r e t e N NG Bo , OUY AN G Do n g 。 W E N Xi 一 a n ( 1 a Mo e K e yL a b o f Di s a s t e r F o r e c
4、 a s t a n d C o n t r o l i n E n g i n e e ri n g ; b Ma t e r i a l s S c i e n c e and E n g i n e e ri n g , J i n a n U n iv 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 2 Gu a n g z h o uR e s i d e n t i a l C o n s t r u c t i o nDe v e l o p me n t C o , L t d , G u a n g z h o
5、u 5 1 0 0 7 5 , C h in a ) Abstr ac t : Th e e ffe c t s o ffi n e a g g r e g a t e s o n t h e p e r f o r ma n c e o fc e me n t mo r t a r wa s s t u d i e d, a n d us e the s e a s a n d a s the fi ne a g g r e g a t e s t o p r e p are d the h i g h - p e rf o r manc e c o n c r e t e , r e l
6、a t i v e e x p e ri me n t a l s tud i e s o n the wo r k a b i l i t y, me c h a n i c a l p r o p e rt i e s and d u r a b i l i ty a r e r e s p e c t i v e l y C ar r i e d o u t Th e r e s u l t s s h o we d t h a t the c o mp r e s s ive s t r e n g t h of c e me n t mo rtar ma d e b y s e a
7、s a n d i S s ma l l e r t ha n riv e r s a nd, b u t hi g h e r than r i v e r s a n d o n f le x u r a l s t r e n g t h T h e w o r k a b i l i ty, 2 8 d c o mp r e s s i v e s tr e n g t h and s p l i t t i n g t e n s i l e s t r e n g t h o f c o n c r e t e ma d e b y s e a s and a r e e x c
8、e l l e n t t h a n ri v e r s a n d, a nd the r a t e o f e arl y s t r e n g t h d e v e l o p e d r a p i d l y Th e r e s i s t a n c e t o p e n e tr a t i o n o fc h l o r i d e i o n s i n t o s e a s an d c o nc r e t e b y AS T M C1 2 0 2 a n d NEL, h a ve r e a c h e d a e v a l u a t i o
9、n s t a n d a r d o f“ v e r y l o w”, T he r e s e arc h e s i n the the s i s wo u l d e s t a b l i s h b a s i s f o r s tud y a n d a p p l i c a t i o n o f t a i l i n g s and c o n c r e t e, and the t e s t r e s u l t s wo u l d a l s o p r o v i d e i mp o r t a n t r e f e r e n c e s f
10、o r c o n s t i tut i n g t e c h n i c a l s p e c i fic a t i o n o fs e a s an d c o n c r e t e K m wo r d s : s e a s and ; h i g h p e r f o rm a n c e c o n c r e t e ; me c h a n i c a l p r o p e rt i e s ; d u r a b i l i ty 0 引言 我国海砂资源十分丰富, 仅广东地区附近海砂总储量就超 过 1 2 5亿 m , 同时, 随着建筑河砂的短缺 , 直接导致
11、了部分工 地的停工并导致了建筑河砂价格的翻倍增长, 建筑河砂的巨大 缺口是必须正视的重大资源问题, 建筑用砂的开采在相当程度 上开始转向海洋, 如何有序开发、 研究、 利用海砂资源作为建筑 骨料已经势在必行。 海砂混凝土的开发研究, 不仅有利于消除河 砂的过度开采 , 保证防洪和城市供水的安全, 而且有利于海砂 混凝土的健康使用, 保障人民群众的生命财产安全; 同时, 丰富 的海砂资源可以得到有序的开发利用, 是解决资源枯乏与经济 建设需求之间矛盾的良方 , 海砂混凝土的开发 , 有利于平息河 砂价格的疯长, 降低建筑工程造价、 造福于人民。 海砂的开发和在混凝土的应用事关社会的可持续发展,
12、是国 家急需解决的重大技术问题。 伴随着能源、 资源的枯竭与短缺, 国 家已经将海砂资源的开发研究利用列为“ 十一五” 国家科技支撑计 划重点项 目。 目前 , 广东在海砂和海砂混凝土研究利用开发方面, 实践先于理论, 没有公开使用海砂混凝土应用于工程的报道, 但不 公开的不合理使用海砂配制混凝土的情况也许早就存在, 这使混 收稿日期: 2 0 1 1 _ J 0 7 _ I2 O 8 8 凝土建筑结构存在着某种隐患, 严重威胁着人民的生命财产安全。 海岸带海砂、 近岸浅海海砂以粗粒中砂、 粗砂为主, 含泥量 相对较少、 颗粒分布均匀 、 压碎指标小, 非常适合制备高性能混 凝土, 配合掺入粉
13、煤灰、 矿粉等矿物材料及高效减水剂 , 使混凝 土拌合物具有良好工作性能的同时还能提高混凝土的耐久性闭 。 本试验以珠江口海砂为研究对象, 利用其制备海砂高性能 昆 凝土, 进行海砂混凝土的研究, 并对海砂 、 天然河砂、 高岭土尾砂高性 能混凝土的工作性能、 力学性能、 耐久性能进行对比分析 , 并在 此基础上成功利用海砂制备了 C1 0 0 超高强混凝土。 1 原材料与试验方法 1 1 原材料 ( 1 ) 水泥: 石井牌 P O4 2 5 R级水泥。 ( 2 ) 粉煤灰: 东莞虎门沙角电厂标准 I I 级灰, 4 5 m筛的筛 余为6 4 0 , 需水量比为 9 4 。 ( 3 ) 磨细矿
14、渣: $ 9 5磨细矿渣粉, 广东韶钢嘉羊新型材料有 限公司, 呈碱性。 ( 4 ) 河砂: 花都区碳步镇新都砂石厂北江河砂。 ( 5 ) 海砂 : 广州珠江口海砂。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m ( 6 ) 尾砂 : 茂名高岭土尾砂。 ( 7 ) 石子: 增城石场产 5 1 0 m m瓜米石和大亚湾石场产 5 2 0 mm碎石两级粗集料配合成 5 - 2 0 mm连续级配骨料。 ( 8 ) 高效减水剂: 广州柯杰外加剂科技有限公司生产的K J J S 型高效减水剂。 1 2 主要原材料化学成分及物理性能 各主要原材料的化学成分用 日本岛津 MF X 2 3
15、0 0型 x 荧 光测定, 比表面积用电动勃氏透气比表面积仪测定。 水泥、 粉煤 灰、 矿渣、 硅灰化学成分及物理性能见表 1 , 尾砂、 河砂、 海砂物 理性能见表 2 。 表 1 胶凝材料化学成分及物理性能 1 3试验 方 法及 混凝 土 配合 比 ( 1 ) 水泥胶砂强度试验参照 G B T 1 7 6 7 1 -1 9 9 9 ( 水泥胶砂强 度检验方法 进行。 水泥胶砂试件尺寸为 4 0 mmx 4 0 mmx l 6 0 mm, 水灰比为 O 5 , 灰砂比为 l : 3 , 分别用标准砂、 高岭土尾砂 、 广州 北江河砂 、 珠江口海砂进行胶砂试验, 分别测定 7 、 2 8 、
16、 5 6 d的抗 折强度和抗压强度 , 胶砂配合比见表 3 。 ( 2 ) 混凝士陛能试验。 新拌混凝土的工作性能按 G B T 5 o 0 8 O 一 2 0 0 2进行, 抗压强度根据 G B T 5 0 0 8 1 2 o 0 2 要求进行, 采用非标 准试件 1 0 0 m mx l 0 0 mmx l 0 0 mm, 结果乘以尺寸换算系数 0 9 5 。 混凝土成型 2 4 h后拆模 , 然后在养护室标准养护。 ( 3 ) 混凝土耐久性采用 NE L法 , 将试样制成 1 0 0 x 5 0 mm 表 3 胶砂配合 比 的圆柱体试件 , 放人养护室标准养护 2 8 d , 试验前试块
17、先在真 空下饱盐, 然后安装到 E J U夹具上测试。 同时采用 AS T MC1 2 0 2 标准试验方法即电通量法来综合评价海砂混凝土的氯离子渗 透性 。 ( 4 ) 混凝土配合比见表 4 。 表 4 混凝土配合 比 2 试验 结果与讨论 2 1 细集料砂对水泥胶砂性能的影响 由表 5 可知, 用海砂替代标准砂制备的水泥胶砂流动度比 标准砂和天然河砂小很多 , 这里由于海砂棱角性较多, 表面积 大 , 吸收了更多的水分, 导致胶凝材料由于水分的缺少而显得 黏稠 , 流动性减小 , 而且由于棱角较多 , 加大了颗粒之间的摩 擦 , 降低了彼此之间的滑动能力, 圆度越大 , 棱角越少, 流动性
18、 越好, 最终导致海砂胶砂流动性不如标准砂及天然河砂。 海砂制备胶砂的 7 d 抗折强度不高 , 但发展迅速, 后期抗折 强度高于标准砂及河砂 , 这主要由于粗糙的颗粒与水泥浆黏结 力较大, 提高抗折强度。 海砂水泥胶砂 5 6 d 抗压强度要略低于标 准砂及天然河砂 , 但其 7 、 2 8 d 抗压强度要高于标准砂 , 说明海 砂对早期强度的提高有促进作用。 虽然海砂棱角性大, 对抗折强 度贡献大, 但抗压强度却没有明显的增强, 这可能是因为海砂 表 5水泥胶砂强度试验 颗粒裂缝多、 缺陷多, 强度从颗粒处破坏, 而不是首先在胶凝材 料及界面处产生。 2 2 海砂 高性能混凝土工作性能研究
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