功能组分对石灰石资源全利用混凝土干燥收缩的影响.pdf
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1、2 0 1 5年第 1 期 -1月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA CONC RE T E AND C EME NT P RODUC T S 2 01 5 No 1 J a n u a r y 功能组分对石灰石资源全利用混凝土 干燥收缩的影响 刘 春 , 何 智海 , 刘运华 , 万 林 。 ( 1 绍兴文理学 院土木工程学院, 3 1 2 0 0 0 ; 2 郴州市房产管理局 , 4 2 3 0 0 0 ; 3 郴州市建设工程质量安全监督管理站 , 4 2 3 0 0 0 ) 摘要 : 为 降低石灰石 资源全利用混凝 土的开裂敏感性 , 采 用 自制 的试验装置 , 研究 了
2、聚 乙烯 醇( P V A) 纤维、 减 缩 剂和 膨胀 剂对该混凝土干燥收缩 的影响规律 , 以得到有效 降低干燥收缩 的技 术措施 , 并 结合 内部相对 湿度和孔 隙 率分析 了相 应的影响机理 。结果表 明, 减缩剂和膨胀剂可以有效 降低石灰石资 源全 利用混凝土的 干燥 收缩 , 其 中以 减缩 剂降低 效果更好 , 而 P v A 纤维反 而增加 了其 干燥 收缩 ; 相 比于基 准混凝土相应砂 浆的孔 隙率 , 掺加减缩荆砂 浆 的不 同孔径 的孔 隙率均最低 , 掺加膨胀 剂砂浆的 次之 , 而 P V A 纤维 明显 增加 了对 干燥收缩影 响较 大的 小于 l O O n
3、m 的孔 隙率 ; 同步测试得到 的干燥 收缩与 内部相对湿度有较好的线性回 归关 系, 通过测试 内部相 对湿度可 以计 算出同 龄 期 的 干燥 收 缩 。 关键词 : 功能组分 ; 石灰石 ; 混凝土 ; 干燥 收缩 ; 内部相对 湿度 ; 孔 隙率 Ab s t r a c t :I n o r d e r t o d e c r e a s e t h e c r a c k i n g s e n s i t i v i t y o f c o n c r e t e wi t h t o t a l u t i l i z a t i o n o f l i me s t o n
4、 e r e s o u r c e s , t h e i n fl u e n c e l a w o f p o l y v i n y l a l c o h o l ( P V A ) f i b e r , s h ri n k a g e r e d u c i n g a d m i x t u r e a n d e x p a n s i v e a g e n t o n d r y i n g s h ri n k a g e o f t h e c o n c r e t e wa s s t u d i e d b y t h e s e rf- ma d e t
5、e s t d e v i c e t o o b t a i n t h e e f f e q t i v e t e c h n o l o g y me a s u r e o f d e c rea s i n g d r y i n g s h r i n k a g e ,a n d t h e c o r r e s p o n d i n g i n fl u e n c e me c h a n i s m wa s a n a l y z e d b y t e s t i n g i n t e r n a l r e l a t i v e h u mi d i t
6、y a n d p o r o s i t y T h e r e s u h s i n d i c a t e t h a t t h e s h rin k a g e r e d u c i n g a d mi x t u r e a n d e x p a n s i v e a g e n t c a n e f f e c t i v e l y d e c r e a s e d r y i n g s h ri n k a g e o f c o n c r e t e w i t h t o t a l u t i l i z a t i o n o f l i me s
7、 t o n e r e s o u r c e s ,t h e b e t t e r d e c r e a s i n g wi t h s h rin k a g e red u c i n g a d mi x t u r e , h o we v e r ,P V A fi b e r i n c r e a s e s d ryi n g s h rin k a g e Co mp a r e d wi t h t h e p o r o s i t y o f t h e c o n t r o l l e d c o n c r e t e c o r r e s p o
8、n d i n g mo r t a r ,the d i ffe r e n t a p e r t u r e p o r o s i t i e s o f mo rta r wi t h S h rin k a g e r e d u c i n g a d mi x t u r e a r e mi n i mu m, a n d t h o s e o f mo rt ay wi t h e x p a n s i v e a g e n t a y e s e c o n d , a n d n e v e r t h e l e s s , P VA fi b e r i n
9、c r e a s e s t h e p o r o s i t y w h i c h h a s a ll i mp o r t a n t e f f e c t o n d ryi n g s h r i n k a g e a n d w h o s e a p e rtu r e i s l e s s t h a n 1 0 0 n mT h e b e t t e r l i n e a r r e l a t i o n s h i p s b e t we e n t h e s y n c h r o n i z e d d r y i n g s h ri n k a
10、 g e a n d i n t e r n al r e l a - t i v e h u mi d i t y a r e o b t a i n e d , a n d the s a me p e ri o d d ryi n g s h ri n k a g e c a n b e c a l c u l a t e d b y t e s t i n g i n t e r n al r e l a t i v e h u mi d i t y Ke y wo r d s : F u n c t i o n c o n s t i t u e n t s ; L i me s t
11、 o n e ; C o n c r e t e ; Dr y i n g s h r i n k a g e ; I n t e rnal r e l a t i v e h u mi d i t y ; P o r o s i t y 中图分类号 : T U 5 2 8 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 5) 0 1 1 9 - 0 4 0前 言 石灰 石资源在混凝土行业 中的应 用一般是用 来 生产粗骨料碎石 ,其相关技术相对较为成熟 , 但 随着细骨料天然河砂 的 日益匮乏 , 也开始成规模的 用来生产细骨料机制砂 , 并在混凝土中得到了
12、较好 地推广使用 。然 而, 当前石灰石资源生产混凝土原 材料的工艺普遍较为简单 , 大部分只能单一生产碎 石或机制砂 , 且在生产过程 中产生了大量 的石灰石 资源粉末 , 造成 了大量的资源浪费 , 为此 , 将其粉磨 成石灰石粉用于混凝土中。采用石灰石资源一条龙 生产 石灰石粉 、 机制砂和碎石 , 并制备混凝土成功 应用于实际工程 中的相关技术 已见报道【 l - 2 , 总结提 基金项 目: 湖南省科技计划发展项 目( 2 0 0 6 s k 4 0 1 7 ) 。 炼 出石灰石资源全利用混凝土概念 , 即为混凝土所 用 的粗 、 细骨料和矿物掺合料都来 自于石灰石资源 生产 的碎石
13、 、 机制 砂和石灰石粉 , 以摆脱制备性 能 优异 的混凝土对天然河砂和传统矿物掺合料如 粉 煤灰和矿粉等原材料的过度依赖 , 实现石灰石资源 在混凝土中的全利用 , 从 而有效推动石灰石资源生 产混凝土原材料工艺的升级换代和相关技术改进。 石灰石资源 全利用混凝 土的骨料和矿物掺合 料是经过石灰石资源破碎 、 过筛和粉磨等工序得 到 的 , 相关工艺环节可 以根据混凝土性能要求进行调 整 , 因此 , 从原材料角度保证了混凝土质量 , 实现 了 其 质量可控性 , 相关 技术效应 、 经济 和社会效益显 著 。然而 , 研究表明, 掺加石灰石粉或机制砂 明显增 加 了混凝土 的干燥收缩 ,
14、 同时掺用势必导致该混凝 一 1 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 5年第 1 期 混凝土与水泥制品 总第 2 2 5期 土更易开裂 , 此为石灰石资源全利用混凝土未能有 效解决的主要技术难题之一 。 因此 , 为更好地推广使用石灰石资源全利用混 凝土 , 有必要研究降低该混凝土干燥收缩 的相关技 术措施 。一般认为, 纤维增强、 混凝土膨胀剂补偿收 缩 和减缩剂减缩是预 防混凝土收缩开裂 的最 主要 技术措施 5 - 7 。基于此 , 本文研究了纤维 、 膨胀剂和减 缩剂三种不 同功能组分对石灰石资源全利用混凝 土干燥 收缩的影响 , 以得出降低
15、该混凝土干燥收缩 最 为有 效 的功能 组分 。 1 试 验 1 1 原材料 水泥为 P I 5 2 5级水泥 ,比表面积 3 7 0 m k g ; 碎石 、机制砂和石灰石粉取 自于同一石灰石资源 , C a C O 3 含量在 8 5 以上 , 碎石粒径为 5 2 5 ra m, 表观 密度 2 6 8 g c m 3 , 机制砂细度模数为 2 8 , 级配区间为 2区 ,其石粉 含量 为 8 ,石灰石 粉 比表面 积 为 5 5 0 mV k g , 其 扫描 电镜 ( S E M) 照片见 图 1 , 采用 B T 一 9 3 0 0型激光粒度仪分析得到 的水泥和石灰石粉粒 度分布和颗
16、粒级配 , 见图 2 。从图 1可以看出 , 石灰 石粉基本为无规则的多棱角状 , 不似粉煤灰的光滑 球状 ; 而 图 2表明 , 石灰石粉的 D 5 0 m 和 D 9 5 p , m 都小于水泥 ,这说明石灰石粉 的颗粒度小于水泥 , 等量取代水泥可以起到较好 的密实填充作用。 纤维为聚 乙烯醇 ( P V A) 纤维 , 长度 为 6 ra m, 抗 拉弹性模量 为 4 0 G P a , 断裂延伸率为 1 3 ; 减缩剂 为 J M S R A减缩剂 ;膨胀剂为硫铝酸钙膨胀剂 ; 减 图 1 石灰石粉 S E M照 片 水剂为 J Z B - P C 3高效减水剂 ; 水为 自来水 。
17、 1 o o 8 0 塞 6 0 耋4 o 2 O 0 O 1 1 O 1 0 o 粒 径 Ir m 冰 梧 图 2 水 泥和石灰 石粉的粒 度分布和颗粒级配 1 2 试验方案 固定水胶 比和砂率不变 ,通过调整减 水剂用 量 , 以保证石灰石资源全利用混凝土工作性达到泵 送要求 , 通过掺加三种不 同功能组分 以研究其对该 混凝土干燥收缩的影响 , 同时成型 了不掺功能组分 的基准石灰石资源全利用混凝土以做对 比, 膨胀剂 的掺量为等质量取代胶凝材料 1 0 , 减缩剂掺量为 胶凝材料的 2 , P V A纤维掺量为 1 2 k g m3 ,混凝土 配合 比和 2 8 d抗压强度如表 l 所
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- 功能 组分 石灰石 资源 利用 混凝土 干燥 收缩 影响
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