等强度及等含气量粉煤灰混凝土抗冻性研究.pdf
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1、第 4 1卷 第 9期 2 0 1 0 年 5 月 人 民 长 江 Ya ng t z e Ri v e r Vo 1 41, No 9 May, 2 01 0 文章编号 : 1 0 0 1 4 1 7 9 ( 2 0 1 0 ) 0 9 0 0 8 6 0 3 等强度及等含气量粉煤灰混凝土抗冻性研究 徐 路 军, 杜 应 吉, 郭 峰 ( 西北农林科技大 学 水利 与建筑工程学院 , 陕西 杨凌 7 1 2 1 0 0 ) 摘要 : 粉煤灰 混凝土 因其优 良的性能 , 已经在 工程 中得到 了广泛应用。但 对有抗冻要 求的混凝土 , 粉 煤灰 的最 大合理掺量水平 , 各界一直没有统一的认
2、识。结合 宁夏七 星渠改造 工程 , 将粉 煤灰掺 量提 高到较 大水平 , 进行 了混凝土 1 5 0次快速 冻融试验 。结果表明 : 在舍 气量和 2 8 d抗压强度 相同的条件 下, 不 同粉煤 灰掺 量的混凝 土 2 8 d龄 期 抗 冻性 能差 异 很 大 , 但 6 0 d龄 期 混 凝 土 的 抗 冻 性 能 基 本 相 同。 关键词 : 抗 冻 性 能 ;强度 ;含 气量 ;粉 煤 灰 掺 量 ;混凝 土 中图法分类号 : T V 4 2 文献标 志码 : A 粉煤灰 混凝 土具 有 绿 色 、 环 保 、 经 济 等 优点 , 已经 在工 程 中得到 广泛应 用 。在混凝 土
3、 中掺加 粉煤灰 可 以 降低 混凝 土 内部温升 , 减少 温度 裂缝 的 出现 , 同时也对 后期 强度 发展有 利 。在 我 国西 北 、 华 北 和 东北 等 广 大 地 区 , 抗 冻 性 能 是 评 价 混 凝 土 耐 久 性 的 重 要 指 标 。粉煤 灰对 改善混 凝 土抗 冻 性 能 表 现在 : 微 集 料 效应 使混凝 土 更加 密实 , 火 山灰 效应 生成 的胶凝 物 质 可 以进一 步 堵 塞 毛 细 孔 隙 。 而 粉煤 灰 对 混 凝 土 抗 冻性 能 的影 响程 度 尚无 统 一 的结 论 , 一 般认 为 , 随着粉 煤灰 掺量 的增 加 , 混 凝 土 的
4、抗 冻 性 能 下 降 ; 而 严 悍 东等对粉煤灰掺量在 5 5 以下, 保证引气量水平时 , 得到 了混凝 土抗 冻性 能 随粉 煤灰 掺量增 加 而提高 的结 论 。 高效 减水剂 和优 质 引 气 剂 的普 遍 应 用 , 可 以使 混 凝土 实现低 水胶 比和高 引 气 量 , 也使 得 粉 煤 灰在 混 凝 土 中的掺 量水 平可 以有很 大 的提 高 。粉煤 灰混凝 土配 合比设计时, 粉煤灰应作为独立组分 , 通过调整粉煤灰 掺量和水胶 比的关系, 达到特定的 目标强度和工作性 能 。同时 , 含气 量是 决 定混 凝 土抗 冻 性 能 的重 要 因 素 。保证混 凝 土的等
5、强 度 和 等含 气 量 , 对 研 究不 同粉 煤 灰掺 量对 抗 冻性 能 的影 响有 重 要 意 义 。有 研 究 表 明: 在粉煤灰掺量较低时 , 保证等强度和等含气量, 掺 入 优质 粉煤灰 就 不 会 对混 凝 土 抗 冻 有不 利 影 响 。 而对较高粉煤灰掺量水平的混凝土在等强度和等含气 量 时 的抗 冻性 能研 究还 比较 少 , 本 文结 合 宁 夏七 星 渠 的改造项 目 , 在保 证 混凝 土 强 度 不 降低 和 抗 冻等 级 达 到 F 。 。 的条 件下 , 适 当提高粉 煤灰 的掺量 , 以达 到节 约 成本和降低造价的 目标。 1 原材料与混凝土配合比 1 1
6、 原材料的选择 水泥 采 用 4 2 5普 通硅 酸盐 水 泥 , 化 学 成 分 见 表 1 ; 粉煤灰 采用 宁夏 大坝 电厂 生产 的 I级 粉煤 灰 , 品质 检 验结果 见表 2 , 化学 成 分见 表 1 ; 细骨 料 采 用 宁夏 当 地 粗砂 , 细 度模 数 Mx = 2 8 , 含 泥 量 为 3 7 ; 粗 骨 料 采 用 宁夏 银川 镇北 堡 的碎 石 , 二 级 配 , 51 0 mm粒 径 占骨料的 4 5 、 l 0 2 0 m m粒径占骨料的 5 5 。 减 水剂使 用宁 夏 灵 武鑫 海 实 业 总公 司 生 产 的 N F 一 5 A型高 效减 水 剂 ,
7、掺量 固定 为胶 凝材 料 质量 的 1 ; 引气 剂 为松 香 皂 类 引气 剂 。经 原 材 料试 验 检 验 , 收稿 日期 : 2 0 0 91 01 3 基 金项 目 : 国 家“十 一五 ” 科 技 支 撑 计 划 重 点 项 目( 2 0 0 6 B AD1 1 B 0 3) 作者简介 : 徐路军 , 男, 硕士研究生 , 主要从事混凝土材料的研究。Em a i l : X U l u j u n 1 6 3 c o m 通讯作者 : 杜应 吉, 男, 教授 , 主要从 事混凝 土材料 方面的研 究。Em a i l : d y j n w u a f e d u c a 第 9
8、期 徐 路军, 等 : 等强度及等含气量粉煤灰混凝土抗冻 性研 究 8 7 混 凝土外 加 剂与水 泥 的适应 性 良好 。 表 1 水泥及粉煤灰 的化学 分析 项 目 细 度 4 5 m 需 水 量 烧 失 量 三 氧 化 硫 1 2混凝土的配合 比 随着 粉煤 灰掺量 的增 加 , 适 当调 整 水 胶 比和 用水 量 , 保证混凝土的 2 8 d抗压强度基本相 同, 同时使坍 落度控制在 5 7 c m。调整引气 剂掺量 , 使拌合物含 气量保持在 4 5 。混凝 土配合 比见表 3 , 其 中 6 号试 件 由于坍 落度过 大 , 不符 合试 验要 求 , 未 形成 6 0 d 龄期
9、试件 。除不 掺粉 煤 灰 的 1号 混 凝 土外 , 其 他 掺 粉 煤灰 的混凝 土 6 0 d龄期 抗压 强度 仍 能保 证 基本 相 同 , 说 明水胶 比和粉 煤灰 掺量 的配 和较 为合适 。 表 3混 凝 土 配 合 比 l 气堡 堑 主 塑 旦 里 : 竺 : 坍 落含 气抗 压 强 度 M P a 水 砂石子 0 0 6 0 2 0 0 5 0 3 5 0 4 l 5 0 0 3 5 6 5 0 3 0 7 5 O 3 3 2 9 5 0 2 8 6 7 0 2 7 5 1 4 7 2 4 9 2 5 5 l 7 6 3 3 4 l l 3 3 3 l 7 2 9 1 l O
10、 6 6 5 8 l l I 7 6 2 2 l 0 9 7 6 l l l 0 8 2 5 8 5 1 0 8 2 6 6 8 1 l 1 3 2抗冻试验及结果 2 1快 速 冻 融 试 验 试 验 使 用北 京 通 用 机 械研 究 所 生 产 的 D R 2型 混 凝土快 速 冻融 试 验 机 。 1 个 冻 融循 环 中 , 降 温 过 程 历 时 1 3 7 mi n , 升 温过 程历 时 5 5 mi n , 试 件 中心 温 度 控 制 在 (一1 72 ) c I =( 8 2 ) 。按 照 水 工 混 凝 土试 验 规程 ( S L 3 5 2 2 0 0 6 ) 抗 冻试
11、验 要求 , 分别 进 行 2 8 d和 6 0 d两种 龄期 混凝 土快速 冻 融试验 。 2 2 试验结果 在不 同粉煤 灰掺 量下 , 混凝 土 2 8 d龄期 抗 冻性 试 验结 果如 图 1 所 示 , 6 0 d龄 期 抗 冻 性 试 验 结 果 如 图 2 所示 。 3结果分析 ( 1 )6 0 d龄期 的不 同粉 煤 灰 掺量 混 凝 土 , 在 含气 量 为 4 5 时 , 调 整 水 胶 比使 2 8 d龄 期 强 度 达 到 3 0 MP a以上 , 经 历 1 5 0次 冻 融 循 环后 , 相对 动 弹性 模 量 均在 9 0 以上 , 质 量 损失在 1 以 内 ,
12、 抗 冻 等级 均在 F 以上 。由此认为 , 即使在粉煤灰掺量较大 时, 冻融 循 环在 1 5 0次 以内 , 等 强度 和等 含 气 量 的 不 同 粉煤 灰 掺 量混凝 土 , 仍然 具有 相 同的抗 冻 性 能 。而 2 8 d龄期 混凝土虽然基本满足抗 冻等级 F 要求 , 但 不同粉煤 灰 掺量 的混 凝土抗 冻 性能 差异 较大 。 z 皤 蹙 图 1 2 8 d龄 期 混 凝 土 冻 融 试 验 结 果 2 0 4 0 60 8 0 粉煤灰掺量 图 2 6 O d龄期 混凝 土 冻 融试 验 结 果 ( 2 )基准 混凝 土 2 8 、 6 0 d龄 期 的抗 冻 性 能没
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