硅灰自密实高性能道面混凝土性能研究.pdf
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1、l 4 4 建 筑 技 术 A r c h i t e c t u r e T e c h n o l o g y 第 4 2卷第 2期 2 0 1 1 年 2月 Vo 1 4 2 No 2 F e b 2 01 1 硅灰 自密实高性能道面混凝土性能研究 魏 铮,蔡 良才,付亚伟 ( 空军工程大学工程学院 , 7 1 0 0 3 8 , 西安 ) 摘 要 :针对机场道面混凝土的技术要求和 自密实混凝土的特点 , 通过掺入优质硅灰和高效减水剂, 配制 出了适用于道面工程 的自密实高性 能道面混凝土 , 并对硅灰 自密实道面混凝土的工作性 、 力学性 能和抗冻耐久 性进行了试验研究 , 探讨硅灰对
2、混凝土性能改善的机理 。结果表明 : 硅灰 的掺入显著提高了混凝土的工作性 、 力 学性能与抗冻耐久性 , 硅灰自密实道面混凝土综合性能优异, 满足机场道面混凝土各项功能要求。 关键词 : 硅灰 ; 自密实混凝土 ; 工作性; 力学性能; 抗冻耐久性 中图分类号 : T U 5 2 8 3 7 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 7 2 6 ( 2 0 1 1 ) O 2 0 l 4 4 一 O 3 PRoPERT oF S CA FU=I江E S ELF CoM PACTD G m GH PERF0RM_ANCE 队 VEM匝NT CoNCRETE W El Zh en g
3、,CAJ L ian g - c ai ,FU Ya -wei ( E n g i n e e r i n g C o l l e g e ,A i r F o r c e E n g i n e e r n g U n i v e r s i t y ,7 1 0 0 3 8 , Xi a n ,C h i n a ) Ab s t r a c t : Ai mi n g a t t e c h n i c a l r e q u i r e me n t s o f a i r p o r t p a v e me n t c o n c r e t e a nd p r o p e r
4、t i e s of s e l f -c o mp a c t i n g c o n c r e t e ,s e l f - c o mp a c t i n g h i g h p e rf o r ma n c e p a v e m e n t c o n c r e t e( S C H P C )f o r p a v e me n t p r o j e c t s w a s e o n f e c t e d mi x i n g s i l i c a f u me a n d wa t e r r e d u c i n g a g e n t ,wo r k a b
5、 i l i t y ,me c h a n i c a l p r o p e r t i e s a n d f r e e z e r e s i s t a n c e d u r a b i l i t y o f S CHP C we r e t e s t e d ,a n d me c h a n i s m o f s i l i c a f u me o n S CHP C p e r f o r ma n c e s wa s a l s o analy z e dRe s u l t s s h o w t h a t wo r k a b i l i t y ,me
6、c h a n i c a l p r o p e r t i e s a n d f r e e z e r e s i s t a n c e d u r a b i l i t y o f S CHP C c a n b e i mp r o v e d ma r k e d l y b y mi x i n g s i l i c a f u me , t h e p e rf o r ma n c e s o f S CHP C a r e e x c e l l e n t an d me e t f u n c t i o n al r e q u i r e me n t s
7、o f a i r p o r t pa v emen t c o nc r e t e Ke y wo r d s : s i l i c a f u me ; s e l f - c o mp a c t i n g c o n c r e t e ; wo r k a b i l i t y ; me c h a n i c a l p r o p e r t i e s ; f r e e z e r e s i s t a n c e d u r a b i l i t y 随 着高性能 混凝土技术 在我 国的大力 推广 ,人们 已经意识到矿物掺合料的使用不仅仅可取代水泥 、 节 约
8、能源以及减少环境污染 ,它已经成为对混凝土改性 的一种重要组分, 被誉为高性能混凝土的“ 第六组分” 。 目前, 国内外广泛使用的矿物掺合料主要有粉煤灰 、 矿 渣和硅灰 。 硅灰 ( S i l i c a F l l m ) 又称凝聚硅或硅粉 。 是硅铁或 金属硅在生产过程中由电弧炉中的高纯石英、焦炭和 木屑还原产生的副产品。硅灰能显著改善混凝土的性 能, 尤其对混凝土的流变性 、 强度 、 耐久性 、 稳定性和触 变性等有较大的改善与提高1 2 1 。 欧洲首先将硅灰应用于 混凝土。在美国硅灰在混凝土中的商业化应用已有近 3 0 年的历史 , 硅粉的市场化工作也进行了2 0 多年 。 在
9、此 期间, 硅粉吸引了全球众多研究人员的注意力。 硅灰已 成为 多种混凝 土的必要组 成成分 ,在混凝 土 工程 中大 量应 用。 机场混凝土道面置于自然环境下长期承受着以 飞机为主的加载和卸载作用,要求道面混凝土具有足 收稿 日期 : 2 0 1 0 一 l l 一 2 9 作者简介 : 魏铮 ( 1 9 8 3 一 ) , 男 , 湖北孝感人, 助理工程师, 助理员 , 硕士研究 生, 主要研究方向为机场施工与材料等 , ma i l : d a v i d i 1 0 5 s i n a c o m 够的物理力学性能 与耐久性 。自密实混凝土 ( S e l f C o mp a c t
10、 i n g C o n c r e t e , 简称为S C C ) 因其良好的工作性 、 力学性能与耐久性 ,广泛应用于浇筑量大、振捣强度 大 、 匀质性要求高的混凝土结构工程中。 自密实混凝土 对工作性有着特殊的要求,最主要的是要解决高流动 性与高稳定性之间的矛盾 3 - 5 1 。 因此 。针对机场道面混凝土的技术要求和 自密实 混凝土的特点,通过在普通水泥混凝土中掺入优质硅 灰和外加剂 , 配制自密实高性能道面混凝土 , 使其具有 良好 的物理 力学性能 与耐久性 能 。这 样不仅 能够减 少 水泥的用量, 充分利用工业废渣 , 减小废弃物对环境的 影响 , 实现混凝土发展与环境的协
11、调与可持续发展 还 能大大提高道面的综合性能, 延长道面的使用寿命 , 对 发展“ 低维护、 长寿命” 的机场道面 , 具有重要的社会和 经 济意 义 l 硅灰的性能 1 1 硅灰 的物理 性能 硅灰是硅铁合金厂在冶炼硅铁合金或金属硅时从 烟尘中收集的超细粉末。硅灰颜色在浅灰色与深灰色 之间, 密度Y J 2 2 g c m 左右, 比水泥要轻得多, 与粉煤灰 2 0 1 1 年 2 月 魏铮 , 等 : 硅灰 自密实高性能道面混凝土性能研究 1 4 5 相似, 堆积密度一般为2 0 0 3 5 0 k g m。 。 硅灰颗粒非常微 小 , 大 多 数颗 粒 的粒 径小 于 1 Ix m, 平
12、 均 粒 径 约0 1 I x m, 仅 为水 泥颗 粒 直径 的 1 。硅 灰 比 表面 积 介 于 1 5 0 0 0 2 5 0 0 0 m 2 k g ( 采用氮吸附法 N B E T 法测定 ) , 是水泥 的 1 0 2 0 倍 , 比粉煤灰要高近两个数量级。硅灰的这种物 理特 性 决定 了硅 灰 的微 小 颗粒 具 有 高 度 的分 散 性 , 可 充分地填充在水化水泥颗粒之间提高浆体硬化后的 密实度 6 1 。 1 2硅 灰的化 学性 能 硅灰具有S i O 含量高 、 火山灰活性高 、 早期活性大 等化学特性 , 尤其适用于配制强度等级较高的混凝土 , 作为矿物外加剂加入到混
13、凝土中,对混凝土的性能会 产生多方面的良好效果 。硅灰 的主要化学成分为非晶 态的无定型S i O : ,一般占9 0 以上。高细度 的无定型 S i O 具 有较 高 的火 山灰 活性 , 在 水泥 水化 产物 C a O H 的 碱性 激发 下 能迅速 与 C a O H 反应 , 生 成低 C a O S i O : 的水 化硅酸钙凝胶( c S H) , 提 高混凝土强度 , 改善混凝土 性 能 2 试验材料 、 技术方案与混凝土配合 比 2 1 试 验材 料 ( 1 )水泥: P O 5 Z S R : k 泥, 密度为3 1 0 0k tn l 3 , 2 8 d 抗折 强度为9
14、6 M P a , 抗压强度为6 0 0 M P a 。 ( 2 )硅灰 : 宁夏天先硅灰 , 密度21 0 0 k g h n 。 。 ( 3 )砂 : 灞河中砂 , 级配合格 , 密度26 3 0 k g h n 。 , 堆 积密度 1 5 0 0 k g m 。 ( 4 )石 :泾 阳石 灰岩 碎石 ,粒 径5 2 0 mm,密 度 2 7 0 0 k g m , 堆积密度 1 6 2 0 k 咖 。 ( 5 )外加剂 : F D N高效减水剂 , 掺量为胶凝材料总 量 的 1 。 2 2技术 方案 混凝土拌和采用单卧轴强制式搅拌机 , 依据 普通 混 凝 土 拌 合 物 性 能 试 验
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