双掺粉煤灰和石灰石粉对混凝土抗冻融性能的影响研究.pdf
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1、钎 鲤 建蟓 船 全 国 中 文 核 心 期 刊 双撸粉煤灰和石灰石粉对混凝土 抗冻融性鹾昀1 g l H 研究 何智海 , 刘运华 , 钱春香 , 高桂波 ( 1 冻 南大学 材料科学与工程学 院, 江苏 南京2 1 1 1 8 9 ; 2 郴州市建设工程质量安全监督管理站 , 湖南 郴州4 2 3 0 0 0 ) 摘要 : 研究了单掺石灰石粉以及双掺粉煤灰和石灰石粉的混凝土抗冻融性能。结果表明, 石灰石粉具有一定的减水效果, 增大 了混凝土拌合物 的坍落度 ; 单掺 1 0 石灰石粉 的混 凝土早期抗压强度 随着 石灰石粉细度 的增加而增 大 , 石 灰石 粉细度过大 影响混 凝土后期 强
2、度 的发展, 其细度大 小对混凝土抗冻融性 能影响不大; 双掺 1 0 粉煤灰和 1 0 石 灰石 粉 的混凝 土各龄期抗 压强度均高 于普通混凝土 , 其抗冻融性能接近普通混凝土 , 表现出石灰石粉 的早 期增 强和粉煤灰 的后 期活性互补效应 , 增加粉煤 灰掺量劣化 了 混凝土强度和抗冻融性能 。 关键词: 混凝土; 石灰石粉: 粉煤灰; 坍落度; 抗压强度; 抗冻融性能 中图分类号: T U 5 2 8 0 4 1 文献标识码 : A 文章编 号: 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 0 ) 0 2 0 0 0 1 0 4 The s t udy o f e f f e ct
3、 s on r e s i s t anc e t o f r e e z i ng -t hawi ng of c o nc r et e mi x e d t h f l y as h and gr o und l i m e s t o ne H E Z h i h a i , L I U Y u n h u a 2 , Q I A N C h u n x i a n g 1 , G A 0 G u i b o ( 1 C o l l e g e o f Ma t e r i a l s S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g , S o u
4、t h e a s t U n i v e r s i t y , Na n j i n g 2 1 1 1 8 9 , J i a n g s u , C h i n a ; 2 C o n s t r u c t i o n P r o j e c t s Q u a l i t y S a f e t y S u r v e i l l a n c e Ma n a g e m e n t S t a t i o n o f C h e n z h o u C i t y , C h e n z h o u 4 2 3 0 0 0 , Hu n a n , C h i n a ) Abs
5、 t r ac t : T h e r e s i s t a n c e t o f r e e z i n g - t h a wi n g o f c o n c r e t e wi t h g r o u n d l i me s t o n e a n d c o n c r e t e wi t h fly a s h a n d g mu n d l i me s t o n e wa s s t u d i e d Th e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t t h e g mu n d l i me s t o n e ha s c
6、 e r t a i n wa t e r r e d u c i n g e f f e c t , wh i c h i n c r e a s e s t h e s l u mp o f c o n c r e t e mi x t u r e ;t h e e a r l y c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f c o n c r e t e wi t h 1 0 g r o u n d l i me s t o n e i n c r e a s e s wi t h t h e r i s e o f fin e n e s s o
7、f gro u n d l i me s t o n e , b u t t h e e x c e s s i v e fi n e n e s s o f g r o u n d l i me s t o n e i n flu e n c e s t h e l a t e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a n d t h e fi n e n e s s o f gro u n d l i me s t o n e d o e s n o t i n f l u e n c e t h e r e s i s t a n c e t o e
8、e z i n g t h a wi n g o f c o n c r e t e : t h e c o mp r e s s i v e s t r e n gth o f c o n c r e t e wi t h 1 0 fl y a s h a n d 1 0 gro u n d l i me s t o n e i s h i g h e r t h a n o r d i n a r y c o nc r e t e a t e v e r y a g e an d i t s r e s i s t a n c e t o f r e e z i n g t h a wi
9、n g i s c l o s e t o o r d i n a r y c o n c r e t e , s h o w i n g t h e c o mp l e me n t a r y e f f e c t b e t we e n t h e e a r l y e n h a n c e me n t o f g r o u n d l i me s t o n e a n d t h e l a t e a c t i v i t y o f fly a s h, h u t t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a n d
10、 r e s i s t a n c e t o f r e e z i n g - t h a wi n g o f c o n c r e t e wi t h fly a s h a n d g r o u n d l i me s t o n e d e c r e a s e wi t h t h e ris e o f c o n t e n t o f fly a s h Ke y wo r ds c o n c r e t e ;gro u n d l i me s t o n e ;fl y a s h ;s l u mp;c o mp r e s s i v e s t r
11、 e n gth ;r e s i s t a n c e t o e e z i n g - t h a wi n g 我国石灰石粉资源丰富, 被广泛用作混凝土矿物掺合料。 石灰石粉取代 1 0 水泥, 可显著提高混凝土早期抗压强度 J ; 可改善混凝土的泌水和离析现象,提高自密实混凝土拌合物 的流动速度圜 ; 石灰石粉通过改善孔结构提高了混凝土的抗渗 性嘲 。但T s i v i l i s S 等 的研究表明, 石灰石粉对混凝土的抗冻 性不利; 王稷良 等口 1认为, 石灰石粉明显降低了低强度机制砂 基金项 目: 国家 自然科学基金重 点项 目( 5 0 5 3 9 0 4 0 ) 收稿
12、 日期 : 2 0 0 9 1 0 1 4 作者简介 : 何智海 , 男 , 1 9 8 1年生 , 湖南郴州人 , 博士研究生 。地址: 江 苏省南 京市江 宁 区东 南大 学九龙 湖校 区橘 园 5舍 3 0 6室, 电话 : 1 3 7 7 0 9 91 5 2 7, E ma i l : z h i h a i h e 1 9 81 1 0 2 0 l 2 6 e c ru 混凝土的抗冻性,而对高强度机制砂混凝土的抗冻性影响不 大; 同时也有研究表明同 , 粉煤灰的掺入劣化了混凝土的抗冻 性。 考虑到石灰石粉主要对混凝土早期性能起积极作用, 而掺 量3 0 以内的粉煤灰由于活性效应反应
13、较慢,早期强度较 低, 而后期强度发展良 好。 将两者双掺入混凝土中能否达到早 期和后期性能的互补效应, 为此, 本文研究了石灰石粉和粉煤 灰在各自 最佳掺量范围内( 石灰石粉为 1 0 、 粉煤灰为3 0 ) 双掺对混凝土抗冻融性能的影响。 1 试验 1 1 原材料 水泥: 郴州市良田水泥厂产的岭东4 2 5 级普通硅酸盐水 N E W BUI L DI NG MAT E RI AL 5 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 何智海, 等: 双掺粉煤灰和石灰石粉对混凝土抗冻融性能的影响研究 泥, 性能指标见表 1 。 表 1 水泥的-性能指标 石灰石粉: 郴州市
14、中大建材科技有限公司提供, 由石屑磨 制而成的细粉, C a C O , 含量为8 7 2 。 本试验使用3 种细度的 石灰石粉, 依次记为L I 、 L 和 L , 4 5 m方孔筛筛余分别 为1 6 5 、 4 6 和0 6 。 粉煤灰: 郴州市资兴鲤鱼江电厂的干排I I 级粉煤灰, 其性 能指标见表2 。 表 2 粉煤 灰的基本性能 细骨料: 郴卅 I 产河砂, 细度模数2 2 1 , 级配区间3 , 表观密 度 2 6 1 g c m 。 ; 粗骨料: 郴州市中大建材科技有限公司产石灰 石碎石, 粒径 5 2 5 m m , 表观密度2 7 1 g c m ; 减水剂: 郴州市 永利混
15、凝土外加剂有限公司生产的Y L J 萘系高效减水剂; 水: 自 来水。 1 2 试验方法 1 2 1 试验配合比 用不同细度的石灰石粉单掺、 粉煤灰和石灰石粉在各自 最佳掺量范围内双掺等量取代水泥,按表3的配合比成型混 凝土试件。 表 3 混凝土配合 比 k g m 1 2 2 测试 方法 混凝土工作性能按G B T 5 0 0 8 0 - - 2 0 0 2 普通混凝土拌合 物性能试验方法标准 进行测试; 抗压强度按G B T 5 0 0 8 l 一 2 0 0 2 普通混凝土力学性能试验方法标准 进行测试; 抗冻融 性能按G B J 8 2 8 5 通混凝土长期性能和耐久性能试验方 法 测
16、试。 考虑掺加矿物掺合料的混凝土二次水化反应较慢, 试验龄期定为2 8 d 。混凝土抗冻耐久性评价指标为相对动弹 性模量下降率和质量损失率, 当冻融试验达到3 0 0 次循环、 相 对动弹性模量下降6 0 或质量损失达5 三者之一时,混凝 2 新型建筑材料 2 0 1 0 2 土抗冻融试验结束。 2 试验结果及讨论 2 1 工作性 2 1 1 石灰石粉对混凝土工作性的影响( 见图1 ) 1 6 0 1 4 0 1 2 0 篓 o 8 O 6 0 _ L O L I O I L I O I I L I O I I I 试件编号 图 1 石灰石粉对混凝土工作性的影响 从图l 可以看出, 掺入石灰石
17、粉后, 混凝土拌合物的坍落 度明显增大。普通混凝土拌合物坍落度仅为7 2 m m ,掺入 1 0 的石灰石粉后, 坍落度均增大至 1 3 0 m m以上, 几乎增加 了近 1 倍; 随着石灰石粉细度变大, 坍落度不断增大, 但增幅 减小, 试件 L I O 一 1 1 I 的坍落度达到最大值1 5 9 m m 。 坍落度增大的原因在于, 石灰石粉的密度小于水泥, 等质 量石灰石粉取代水泥后, 混凝土拌合物中浆体的含量增大, 同 时石灰石粉的细粉分散在水泥颗粒之间, 起到分散剂的作用, 有利于改善混凝土的颗粒级配,使粉体材料更趋向于最佳堆 积密度, 从而改善混凝土拌合物的流动性, 增加其坍落度。
18、 石灰石粉比表面积大于水泥,需要更多的水来润湿其表 面, 随着石灰石粉细度的增大, 其表面吸附水作用将大于细粉 的物理填充减水作用而成为主导因素,表现为混凝土拌合物 坍落度的增幅减小,但是表面需水量的增加使混凝土拌合物 的保水性和粘聚性越来越好。 2 1 2 双掺粉煤灰和石灰石粉对混凝土 工作性的影响 ( 见图2 ) 1 80 l 7 5 日1 7 0 1 6 5 犍 密1 6 0 1 55 1 50 L I O I I L I O I I F I O L I O I I F 2 0 L I O I I F 3 0 试件编号 图 2 双掺粉煤灰和石灰石粉对混凝 土工作性 的影响 图2 表明,
19、当石灰石粉掺量为l 0 时, 混凝土拌合物坍 落度随着粉煤灰掺量的增加而增大;粉煤灰掺量为2 0 时, 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 何智海, 等: 双掺粉煤灰和石灰石粉对混凝土抗冻融性能的影响研究 坍落度达到最大值 1 7 5 m m ; 继续增加粉煤灰掺量, 混凝土拌 合物的坍落度反而降低。 石灰石粉为多边棱角状,而粉煤灰多由球状颗粒的玻璃 体组成, 表面光滑致密, 有利于改善混凝土拌合物的流动性, 其细小颗粒的物理密实填充作用, 破坏了凝胶体的絮凝结构, 置换出更多的颗粒填充水7 1 , 再加上石灰石粉的减水作用, 导 致了坍落度的大幅增加。当粉煤灰掺量
20、超过2 0 以后, 比表 面积较大的粉煤灰和石灰石粉的表面吸附水作用大于两者的 综合减水作用, 导致混凝土拌合物的坍落度降低。 2 2 抗压强度 2 2 1 石灰石粉对混凝土抗压 强度的影响 ( 见图3 ) 图 3石灰石粉对混凝土抗压强度的影响 由图3 可以看出,掺入 1 0 石灰石粉的混凝土3 d 抗压 强度均高于普通混凝土的3 5 2 M P a , 且随着石灰石粉细度的 增加而增大, 试件L 1 0 1 1 1 达到最大值3 7 7 M P a ; 但掺石灰石 粉的混凝土2 8 d 和9 0 d 抗压强度均低于普通混凝土, 3 种细 度的石灰石粉中, 掺L 1 0 一 I I 的混凝土强
21、度达到最大值。由此 可见, 石灰石粉主要增加了混凝土的早期抗压强度, 对混凝土 后期强度的增长不利。 石灰石粉颗粒比水泥颗粒小,一方面填充在水泥颗粒之 间, 改善了胶凝材料的颗粒级配, 颗粒的均匀性和细颗粒比例 增加; 另一方面填充在界面的空隙中, 使水泥石结构和界面结 构更为致密, 提高了密实度。 石灰石粉的微晶核效应使C S H 和C a ( 0 H ) 生长在C a C O 颗粒表面, 有利于防止C a ( 0 H ) 2 在 水泥石和集料界面生长成大晶体, 增强了界面粘结, 同时降低 了液相离子浓度, 加速了C 。 S 表面的离子向溶液中迁移, 从而 加速了C S 的水化, 这种效应在
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