水工混凝土用不同岩性人工骨料特征参数研究.pdf
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1、第 3 9卷第 1 0期 2 0 1 3 年1 0 月 水 力 发 电 水 工 混 凝 土 用 不 同 岩 性 人 工 骨 料 犄 征 参 数 研 究 石 妍 ,董 芸 ,张 亮 ,李 响 ( 长江科 学院水利部水工程安全 与病害 防治工程技术研 究 中心 湖北武汉 4 3 0 0 1 0 ) 摘要 :对花 岗岩 、玄武岩 、灰 岩 、砂岩和大理岩等 5种水工混凝土人工 骨料 的物理力 学性 质 、化学属性 、长期吸 水特性 、热学参数等进行分 析 ,对 比研究骨料 的特征参数 ,为掌握骨料 特性 ,分析其在混凝土中的行为以及水工混 凝土配合 比的科学设计 、骨料料场的合 理选择等 提供技术支
2、持 ,以实现水工混凝 土的体积稳定性 。 关键词 :水工混凝土 ;人工骨料 ;物理力学性质 ;化学属性 ;吸水特性 ;热学参数 S t u d y o n Ch a r a c t e r i s t i c Pa r a m e t e r s o f Ar t i fi c i a l Ag g r e g a t e Us e d f o r Hy d r a u l i c Co n c r e t e S HI Ya n ,D ONG Yu n , Z HANG L i a n g , L I Xi a n g ( Re s e a r c hC e n t e r o f W a
3、t e r E n g i n e e r i n gS a f e t y a n dD i s a s t e r P r e v e n t i o n o f Mi n i s t r y o f Wa t e r Re s o u r c e s , C h a n g j i a n g R i v e r S c i e n t i fi c R e s e a r c h I n s t i t u t e , Wu h a n 4 3 0 0 1 0 , H u b e i , C h i n a ) Ab s t r a c t :T h e p h y s i c al
4、a n d me c h a n i c al p r o p e r t i e s ,c h e mi c a l p r o p e r t i e s ,l o n g - t e r m wa t e r a b s o r b i n g c h a r a c t e r s a n d t h e r ma l p a r a me t e r s o f g r a n i t e , b a s a l t , l i me s t o n e , s a n d s t o n e a n d ma r b l e a r e a n a l y z e d h e r
5、e i n b y e x p e r i me n t s T h e s e fi v e k i n d s o f r o c k s are u s u a l l y u s e d a s a rti fi c i a l a g g r e g a t e o f h y d r a u l i c c o n c r e t e Th e c o mp a r i s o n s o f c h a r a c t e ris t i c p a r a me t e r s o f t h e s e a rt i fi c i a l a g g r e g a t e
6、s p r o v i d e s a t e c h n i c a l s u p p o r t t o u n d e r s t a n d t h e c h a r a c t e ris t i c s a n d b e h a v i o r o f a g g r e g a t e s i n c o n c r e t e , d e s i g n t h e mi x p r o p o r t i o n o f h y d r a u l i c c o n c r e t e s c i e n t i fi c all y a n d s e l e c
7、t t h e s o u r c e s o f a g g r e g a t e ma t e ri a l r a t i o n a l l y , a n d t o a c h i e v e t h e v o l u me s t a b i l i t y o f h y d r a u l i c c o n c r e t e Ke y W o r d s : h y d r a u l i c c o n c r e t e ; a rt i fi c i al a g g r e g a t e ; p h y s i c al a n d me c h a n i
8、 c a l p r o p e rti e s ; c h e mi c al p r o p e rt i e s ; w a t e r a b s o r b i n g c h a r a c t e r ;, t h e r mal p ara me t e r 中图分类号 : T U 5 2 8 0 4 1 文献标识码 : A 文章编号 : 0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 3 ) 1 0 0 0 8 9 - 0 4 我 国 是 世 界 上 筑 坝 数 量 最 多 的 国 家 , 相 对 于 其 他 工 程 来 说 水 工 混 凝 土 骨 料 粒 径 大 最 大 达
9、 1 5 0 mm ( 普 通 混凝 土 骨料 为 4 0 mm) ;用 量 比例 高 , 占 混 凝 土 材 料 质 量 的 9 0 左 右( 普 通 混 凝 土 为 7 5 8 0 ) - 2 。 因 此 ,不 同 的 骨 料 特 性 对 水 工 混 凝 土 性 能 的影 响尤 为显 著 ,甚 至会 起 着 决定 性 的作 用 。正如 P K Me h t a所 言 : “ 将 骨 料 作 为 一 种 惰 性 填 充 料 这 种 传统 的见 解 确 实应 该 画 上 一个 句 号 。如 果不 像 对 待 水 泥 那 样 来 重 视 骨 料 显 然 是 不 恰 当 的 。 ” _3 J 受
10、附 近料 源 限制 ,大 型工 程 水 工混 凝 土一 般 采 用 人工 骨 料 ,且 品种 多 样 如 三峡 、大 岗 山 等水 电 工 程采 用 花 岗岩 骨 料 ,溪 洛渡 、金 安 桥 等水 电工 程 采用 玄 武 岩 骨料 ,沙 沱 、观音 岩 、构 皮滩 等 水 电工 程采 用 最 常 见 的灰 岩 骨 料 而 锦 屏 水 电站 采 用 砂 岩 粗 骨 料 和 大 理 岩 细 骨 料 组 合 。 本 文 选 用 花 岗 岩 、 玄 武岩 、灰岩 、砂 岩 和大 理 岩 等 5种 人 工 骨料 ,从 物 理力 学性 质 、化 学性 质 、长 期 吸水 性 及 热学 参 数 等 角 度
11、 ,对 比 研 究 骨 料 的特 征 参 数 ,为 掌 握 骨 料 特 性 、 分 析 其在 混 凝 土 中的行 为 以及 水 工 混 凝 土配 合 比的 科 学设 计 、骨料 料 场 的合 理选 择等 提供 技术 支持 。 1 试验原材料及方法 试 验 用 5种 人 工 骨 料 分 别 为 大 岗 山 花 岗 岩 、溪 洛 渡 玄武 岩 、沙沱 灰 岩 、锦屏 砂 岩 和 大理 岩 ,均取 收稿 日期 :2 0 1 3 0 6 0 6 基 金项 目 :国家 自然科 学基金 项 目( 5 1 1 3 9 0 0 1 , 5 1 1 0 9 0 1 5 ) ; 国家 科技支撑计划 ( 2 0 1
12、 1 B A E 2 7 B 0 0 ) 作者简 介 :石妍 ( 1 9 7 9 一 ) ,女 ,河南新 乡人 ,高级 工程师 ,博 士 主要从事水工建 筑材料研究 白水 电工程 现 场 。采用 鄂 式 破碎 机 ,将 岩 石 加 工为 水 工 混 凝 土 所 需 的 颗 粒 粒 径 。 按 照 S L 3 5 2 - 2 0 0 6 水 工 混 凝 土 试 验 规 程 的 规 定 选 取 尺 寸 为 0 5 mm 的 细 骨 料 颗 粒 以 及 5 2 0 mm 的 粗 骨 料 颗 粒 , 进 行 骨 料 的 物 理 力 学 性 能 指 标 检 测 。 采 用 粒 径 2 0 4 0 mm
13、的 粗 骨 料 颗 粒 ,测 试 不 同泡 水 时间 的饱 和 面干 吸水 率 ,根据 测 试 结果 绘 制 吸 水 速 率 过 程 线 。 按 照 GB T 1 7 6 2 0 0 8 水 泥 化 学分 析 方法 的 规 定 采 用 化 学 滴 定 法 对 粒 径 0 0 1 6 mm 的 石 粉 进 行 化 学 成 份 分 析 。筛 取 粒 径 小 于 0 3 1 5 mm 的细 颗 粒 冲 洗 烘 干 后 置 于 装 有 1 0 0 mo l L氢 氧 化 钠 溶 液 的 反应 器 中 密 闭反 应 器并 放 入 8 0的恒 温 水 浴 中 ,2 4 h后 取 出 ,冷 却 后 将 溶
14、液 与 细 颗 粒 样 品 分 离 , 细颗 粒烘 干进 行 S E M 观 测 ,以观 察骨 料 的表 面化 学 稳 定 性 。 将 岩 石 加 工 为 4 , 8 mmX 5 0 mm 和 6 0 mmX 1 0 0 mmx 1 0 mm 的 样 本 分 别 采 用 热 膨 胀 系 数 测 量 仪 和导 热 系数 测 量仪 ,测定 不 同岩石 的热 膨胀 系 数 和 导 热 系 数 。 2 试验结果及分析 2 1 不 同骨 料的物 理 力学性 质 原 岩 的 成 因 决 定 了 混 凝 土 骨 料 的 组 成 及 反 应 活 性 。 用 于 混 凝 土 生 产 的 骨 料 应 具 有 较
15、高 的 固 有 强 度 、韧性 和 稳定 性 ,以便 能抵 御 各 种静 态 和 动态 应 力 、冲 击及 磨蚀 作 用 ,而 不 会导 致 混凝 土性 能 的下 降_5 _ 。 冈此 ,在 骨 料 选 择 及 混 凝 土 结 构 设 计 时 应 考 虑 骨料 的力 学性 质 及 其 对 混凝 土 性 能 的 影 响 。5种 不 同 岩 性 骨 料 的 检 测 结 果 见 表 1 。 表 1 骨料品质检测结果 对 于 水 工 混 凝 土 用 骨 料 ,表 观 密 度 、 坚 固 性 及 压 碎指 标 均 为重 要 的物 理力 学 参 数 。骨 料 的表 观 密 度 取决 于 组成 骨 料 矿物
16、 的密度 及 其 孔 隙率 。试 验 用 5种 细 骨 料表 观 密 度 在 2 6 4 0 2 9 2 0 k g m 之 间 粗 骨 料 在 2 6 6 0 2 9 3 0 k g m 之 间 。 花 岗 岩 最 小 玄 武 岩最大 ,即同体 积 的玄武 岩骨料 混凝 土最 重 。 在 气 候 、环 境 变化 或 其他 物理 因素作 用 下抵 抗 破 碎 的 能 力 即 骨 料 的 坚 固性 ,通 过 硫 酸 钠 溶 液 法 5 次循 环后 的质量 损 失 率来 表示 。对 于 有抗 冻 、抗 疲 霍 圃Wa t e r P o e r V o z 3 9 N o 1 0 劳 、抗 冲磨要
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