蒸养条件下胶凝材料颗粒级配对混凝土强度的影响.pdf
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1、2 0 1 2年第 5期 5月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEMENT PRODUC I 2 01 2 No 5 Ma v 蒸养条件下胶凝材料颗粒级配 对混凝土强度的影响 周栋梁 , 张建纲 , 毛永琳 , 孙 树 ( 1 高性能土木工程材料 国家重点实验室, 南京 2 1 0 0 0 8 ; 2 江苏省建筑科学研究院有限公司, 南京 2 1 0 0 0 8 ) 摘要 : 基 于 固体 粒料最佳堆积密度理想 曲线 ( F u l l e r曲线 ) , 研 究 了胶凝材料颗粒 分布对蒸养混 凝土抗压 强度 的影响 , 并对其作用机 理进行 了初 步
2、分析 。 研 究结果表 明, 不 同细度的粉体胶凝材料 复合掺配 时, 其颗 粒可以相互补 充 , 当胶 凝材料颗 粒的粒径分布更接 近 紧密堆积状 态要求 时, 改善 了水泥浆体 的密实度 , 蒸养混凝土 的抗 压强度 明 显提 高 。 关键词 : 颗粒分布 ; 颗粒堆积 密度 ; F u l l e r 曲线 ;微观 结构 Ab s t r a c t :B a s e d o n t h e F u l l e r c u r v e wh i c h c a n b e u s e d t o d e t e r mi n e t h e p a r t i c l e s i z e
3、 d i s t ri b u t i o n o f a l l s o l i d ma t e r i a l s , t h e i n f l u e n c e o f p a r t i c l e s i z e d i s t ri b u t i o n o f c e me n t i t i o u s ma t e r i a l o n t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f s t e a m c u rin g c o n c r e t e i s s t u d i e d , a n d t h e m
4、e c h a n i s m i s a l s o d i s c u s s e d p r e l i mi n a r y T h e r e s u h s h o w s t h a t t h e d i f f e r e n t c e me n t i t i o u s ma t e ria l s c a n ma k e t h e p a c k i n g o f c e me n t p a r t i c l e s g e t t i n g c l o s e r w h e n t h e y a r e c o mp o u n d e d , S
5、O i t ma k e t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f s t e a m c u ri n g c o n c r e t e g e t t i n g mu c h h i g h e r a n d t h e mi c r o s t r u c t u r e o f c e me n t mo rt a r g e t t i n g mu c h d e n s e r t o o Ke y wo r :P a r t i c l e s i z e d i s t ri b u t i o n ; P a c k
6、 i n g d e n s i t y o f p a r t i c l e s ; F u l l e r c u r v e ; Mi c r o s t r u c t u r e 中图分类号 : T U5 2 8 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 2 ) 0 5 0 1 0 4 0前 言 混 凝 土 是 一 种 高 度无 序 、 多相 、 多 孔 的 非 匀 质 材料 , 在水泥凝胶体凝结硬化过程中 , 由于收缩作 用 、 泌水等原 因, 凝胶体内部不可避免地会形成一 些孔隙、 微裂缝等结构缺陷 , 使混凝土的强度、 耐久 性等性能降
7、低 。长期以来 , 为了提高水泥基材料的 结构密实性 , 研究人员十分注意粗细骨料的颗粒级 配 , 使骨料的粗 细颗粒合理搭配 , 达到空 隙率最小 的 目的【 ” , 但往往忽视微观范围的粉体 , 即胶凝材料 颗粒的级配问题2 l 。近年来 , 随着高性能混凝土技术 的发展 , 人们逐渐认识到 , 微细颗粒 的矿物质超细 粉能够有效地填充水泥凝胶体内部 的微细孔隙 , 提 高混凝土的强度和耐久性。但若将完全均一细度而 没有形成级配的矿物掺合料掺人混凝土中, 则不能 充分发挥其微观填充作用。有研究表明 , 从粉体颗 粒紧密堆积的理论出发3 卅, 将不同细度的粉体颗粒 进行合理掺配 , 使亚微观
8、范 围内的胶凝材料颗粒形 成 紧密堆积的填充效果 , 可有效降低水泥凝胶体的 孔 隙率 , 改善孔结 构 , 对混凝土的性能具有改 善作 基 金项 目 :国家重 点基 础研究 发展 规划( 9 7 3 )资 助项 目 ( 2 0 0 9 C B 6 2 3 2 0 5) 。 用。本研究 主要依据粉体最紧密堆积模 型一F u l l e r 曲 线 , 通 过 调 整 胶 凝 材料 的颗 粒 级 配 , 考察 蒸 汽养 护条件下 ,胶凝材料颗粒级配对混凝 土强度 的影 响 。 1 最佳堆积密度的理想筛析 曲线一F u e r 曲线嘲 关于最佳堆积密度 的颗粒分布问题 , 欧美一些 学者大多数主张
9、使用 2 0世纪 9 0年代 初 F u l l e r和 T h o m p s o n提出的理想筛析 曲线 ,简称 F u l l e r 曲线 。 F u l l e r 曲线原本是计算粗集料的 , 其数学式为 : r 一 , 0 5 A _ 10 0 軎 - 10 0 ( 1 ) 式中, A 一筛析通过量 , ; d 卜 筛孔尺寸, m m; 混合集料中最大颗粒的直径 , m m。 计算集料理想筛析 曲线的数学式 还有 E mp a 公式 和 R o t h f u c h s 公 式等 , 然 而 , 如 U l r i c h Hi n z e等 一 些学者指出的, F u l l
10、 e r 和 T h o m p s o n所提出的颗粒 分布规律可以用于细粉部分。早期的 F u l l e r曲线没 有考虑颗粒形状和表面特性 , 后来 A H u mm e l 和 K We s c h e 等学者将算式改为 : , Jm A = 1 0 0 ( ) ( 2 ) 一 1 一 2 0 1 2年第 5期 混凝土与水泥制品 总第 1 9 3期 式 中, d _各分级筛孑 L 尺寸或分级粒径 , Ix m; 脚 一指数 , 视集 料颗粒形状特性而定 , 砾石类 集 料取 0 4 。 即 : 0 4 A = 1 0 0 ( d ) ( 3 ) 在德 国水泥厂协会发表 的专题研究报告
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