钢渣粉颗粒特征对活性粉末混凝土强度的影响.pdf
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1、第 1 4卷第 4 期 2 0 1 1年 8月 建筑材料学报 J OURNAL OF BUI L DI NG MATERI ALS Vo 1 1 4 。 No 4 Au g , 2 01 1 文 章 编 号 : 1 0 0 7 9 6 2 9 ( 2 0 1 1 ) 0 4 0 5 4 1 0 5 钢渣粉颗粒 特征对活性粉末 混凝土强度 的影 响 彭艳周 , 陈 凯 , ( 1 三峡大学 土木与建筑学院,湖北 宜昌 硅 酸盐 材料 工程 教育 部 重点 实验 室 , 胡 曙 光 4 4 3 0 0 2 ;2 武 汉理 工大 学 湖 北 武汉 4 3 0 0 7 0 ) 摘要 : 研究 了钢渣粉
2、比表面积对含钢渣粉 活性粉末混凝 土( R P C) 抗压 强度的影响, 运用灰 色关联 度分析法探讨 了钢渣粉颗粒群特征对 R P C抗压强度 的影响规律 结果表 明: 钢渣粉的比表 面积 宜 控 制 在 4 6 0 5 5 0 m k g之 间 , 同时 , 应尽 量 减 少或 限制 粒 径 大 于 3 0 m 的 钢 渣 粉 颗 粒 含 量 , 增 加 粒径 为 5 3 0 m, 尤其是 粒 径 为 5 1 0 m 的钢 渣粉 颗 粒 的含 量 , 以优 化 钢 渣 粉 的颗 粒 级 配 , 从 而 提 高钢渣粉 颗 粒群 的反 应 活性 、 改善 含钢 渣 粉 R P C的性 能 关键
3、词 : 活性粉末混凝土;钢渣粉 ;粒径分布;抗压强度;灰 色关联度分析 中 图分类 号 : TU5 2 8 0 1 文 献标 志码 : A d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 9 6 2 9 2 0 1 1 O 4 0 2 1 I n f l u e n c e o f t h e Cha r a c t e r i s t i c s o f S t e e l S t r e ng t h o f Re a c t i v e S l a g Po wd e r Pa r t i c l e o n Co mpr e s s i v e Po wd
4、e r Co n c r e t e PENG Yan z ho u 。 CH EN Kai , H Sh u gu an g ( 1 C o l l e g e o f C i v i l E n g i n e e r i n g& Ar c h i t e c t u r e ,C h i n a Th r e e Go r g e s Un i v e r s i t y ,Yi c h a n g 4 4 3 0 0 2 ,Ch i n a ;2 Ke y L a b o r a t o r y f o r S i l i c a t e Ma t e r i a l s S c i
5、 e n c e a n d En g i n e e r i n g o f M i n i s t r y o f E d u c a t i o n,W u h a n Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y,W u h a n 4 3 0 0 7 0 ,Ch i n a ) Ab s t r a c t :Th e i n f l u e n c e o f s p e c i f i c s u r f a c e a r e a o f s t e e l s l a g p o wd e r ( S S )o n c o mp r e
6、 s s i v e s t r e n g t h o f r e a c t i v e p o wd e r c o n c r e t e ( RPC)wa s s t u d i e d a n d t h e e f f e c t o f p a r t i c l e s i z e d i s t r i b u t i o n ( P S D)o f S S o n c o mp r e s - s i v e s t r e n gt h of RPC wa s i nv e s t i g a t e d b y g r a y c o r r e l a t i o
7、n a n a l y s i s The r e s ul t i n di c a t e d t h a t t he op t i ma l s p e c i f i c s u r f a c e a r e a o f S S wa s 4 6 05 5 0 m k g f o r RPC p r e p a r a t i o n Mo r e o v e r ,t h e c o n t e n t o f 53 0 p m, e s pe c i a l l y 51 0 m p a r t i c l e s s hou l d b e i n c r e a s e d
8、 whi l e t he c on t e nt of pa r t i c l e s ov e r 30 m s hou l d b e r e d u c e d i n o r d e r t o o p t i mi z e t h e PS D o f S S,e n h a n c e t h e r e a c t i v i t y o f S S a n d t h u s i mp r o v e t h e p e r f o r ma n c e o f RPC Ke y wo r d s :r e a c t i v e p o wd e r c o n c r
9、e t e ;s t e e l s l a g p o wd e r ;p a r t i c l e s i z e d i s t r i b u t i o n;c o mp r e s s i v e s t r e n g t h; gr e y c o r r e l a t i o n a na l y s i s 活 性 粉 末 混 凝 土 ( r e a c t i v e p o wd e r c o n c r e t e , RP C ) 是 一种 新 型超 高性 能混 凝土 l 1 , 具 有 广 阔 的应 用前景 Hu等 依据 R P C配制原理 , 用磨细钢渣
10、粉代替石英粉 , 细河砂代 替石英砂 , 辅 以超 细粉煤 灰 、 硅灰等 , 经一定成 型养护工艺 制备 了抗 压强度 2 0 0级的含钢渣粉 RP C 显然 , 钢渣粉等矿物掺合料 的活性对 R P C的性能有重要影响 , 而矿物掺合料 的 活性与其细度密切相关 张永娟等 4 研究 了水泥基 材料 中矿渣粉 、 煤矸石等掺合料的 比表面积对其 活 性的影响 然而, 仅用比表面积表征掺合料的活性还 不够 , 掺合 料 的颗粒 群特 征对其 活 性也 有重 要影 响l 4 本 文 在研 究钢 渣粉 比表面 积对 R P C强 度影 响 的基础上 , 运用灰色关联度分析了不同粒径范 围的 钢渣粉
11、颗粒对 RP C抗压强度的影响规律 , 并以此来 收稿 日期 : 2 0 1 0 - 0 3 1 2 ;修订 日期 : 2 0 1 0 1 0 - 2 0 基金项 目: “ 十五” 国家科技攻关计划项 目( 2 0 0 3 B A6 5 2 C ) ; 三峡大学科学基金资助项 目( KJ 2 0 0 9 B 0 6 2 ) 第一作者 : 彭艳周( 1 9 7 4 一) , 男 , 湖北麻城人 , 三峡大学教师 , 博士 E ma i l : p n y z h 1 6 3 c o rn 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t
12、 u .c o m 第 4期 彭艳周 , 等 : 钢渣粉 颗粒特征对活性粉末混凝 土强度的影响 5 4 3 由图 1 可见 , 4种配合 比的 RP C在 2种养护条 件下的抗压强度 均随钢渣粉 比表面积 的增 大而提 高 , 而且 当 比表 面 积 为 4 6 0 5 5 4 7 8 r n k g时 , 抗 压强度提高幅度较大 , 比表面积为 6 2 8 6 m k g时 , 抗 压 强度 提 高幅度 较小 ,S 1 6 F 1 6 , S 1 8 F 1 2试 件甚 至 还出现了负增长 这可能 与钢渣粉 中不 同粒度范围 的颗粒含量有关 , 其具体原 因将在下文讨论 综合以 上试验结 果
13、 , 建议 钢渣 粉 的 比表 面 积宜 控 制在 4 6 0 5 5 0 m0 k g之 间 由图 1还可见, 在相同养护条件下 的 4种配合 比试 件 中 , S S 3 0的 抗 压 强 度最 低 , 即 在 胶凝 材 料 中 水泥用量相近的情况下 , 三元复合胶凝体系试件 的 抗压强度低于四元复合胶凝体系试件的抗压强度 , 这主要应归因于钢渣粉 、 超细粉煤灰等矿物掺合料 的影 响 6 因此 , 掺超 细粉 煤 灰 的 3组试 件 的抗 压 强度均高于未掺粉煤灰试件 当然 , 强度 的差别还与 钢渣粉 、 超细粉煤灰等掺合料本身 的化学活性差异 密切相关 除化学组成 、 矿物组成及热处
14、理历史等因 素对钢渣粉等掺合料 的火 山灰活性有显著影响外 , 掺合 料 的颗 粒粒 径 及 其分 布 对 其 活性 也 有 较 大 影 响 2 2 钢 渣 粉 粒 径 分 布 与 RP C强 度 的 灰 色 关 联 度 分析 根 据上 述试 验 结 果 , 运 用 灰 色 关 联 度 分 析 了 钢 渣粉 的颗粒粒径分布对 R P C抗压强度 的影响规律 , 并 以此来优化钢渣粉颗粒级配, 以期改善钢渣粉颗 粒群 活性 、 提 高 R P C强 度 2 。 2 1 灰色 关联 分析 的基 本原 理 L g 。 。 灰色关联分析是为了考察各行为因素之间微观 或宏观的几何接近 , 以确定各 因素
15、之间的影响程度 或者若干个子因素( 子序列) 对主因素( 母序列) 的贡 献度的一种分析方法_ 5 关联度是 因素之间关联 性的量度 , 其值愈大 , 子序列与母序列的相关性就越 大 正关联表示子序列对母序列起积极或称增进作 用 , 而负关联 表示 子序 列对母 序 列起 消极或 削弱 作用 对 于某 一灰 色 系统 , 考虑 有 m 个 时间序列 : z 1 ( 愚 ) ) , k一 1 , 2, , N1 z z ( 忌 ) , k一 1 , 2, , N2 z ( 是 ) , k= = =1 , 2, , N 其中 N “, N 均属于 自然数 集, 且 不一定相等 , 代表有 m 种
16、影 响 因素 再给 定 时 间序列 z 。 ( k ) ( 点 一1 , 2 , , N。 ) 为母序列 , 相应有子序列 ( 是 ) ( 一1 , 2 , , ) 子序 列 z 对母 系 列 z。 在 k时 刻 的 关 联 系数 ( 忌 ) , 也 即 ( k )对 z 。 ( k )的 关 联 系数 岛 ( 是 ) 为 : rai n mi n f z o ( ) 一 ( 志 ) f +P ma x ma x J z o ( 忌 ) 一z ( 忌 ) f 一 厂 式 中 : P为分辨 系 数 , 且 p E( O , 1 ) , 通 常取 p O 5 则子序列 。 对母序列 z 。的关联度
17、 ( 尼 ) 为: 1 ( 愚 )一 ( 忌 ) ( 2 ) k= i 关联 极性 的判 定 方法 如下 : 一 z ( 尼 ) 忌 一z ( 忌 ) k i n ( 3 ) i 1 2 1 k= 1 一 k 一( 是 ) 。 n ( 4 ) 式 中: 为 X ( 志 ) 样本量 则 z ( 志 ) 与 ( 志 ) 的关 联 极 性可 按下 述准 则判 断 : 若 s g n( O a a )一 s g n( O b a ) , 则 z ( k ) ) 与 z b ( 忌 ) 为正关联 ; 若 s g n ( a a ) 一一s g n ( a b ) , 则 z ( ) ) 与 钆 ( 忌
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