人工砂高性能混凝土研究.pdf
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1、2 0 1 3年第 1 1期 ( 总第 2 8 9期 ) 混 凝 土 Nu mb e r 1 1 i n 2 0 1 3 ( T o t a l N o 2 8 9) Co nc r e t e 预拌混凝土 READY M I XED C0NCR ETE 人工砂高性能混凝土研究 王立华 1 I ,杨永民 1 l 2 ,刘佳 1 1 ,詹镇峰 。 ( 1 广东省水利水电科学研究院,广东 广州 5 1 0 6 1 0 ;2 广东省水利重点科研基地 ,广东 广州 5 1 0 6 1 0 3 广州大学 ,广东 广州 5 1 0 0 0 6 ) 摘要 : 对河砂高性能混凝土和人 1 二 砂高性能进行了比
2、较研究。 研究发现 , 当配合比相同时 , 人 I 砂高性能混凝土与河砂高性 能混凝上坍落度和扩散度基本相同, 黏聚性 良好 , 不离析 , 气泡细小而均匀 , 扩散均匀 , 易抹, 可泵性能好 , 能满足泵送的要求 与 河砂高性能混凝土相比, 人工砂高性能混凝土强度更高 , 干缩更小 , 体积更稳定 , 抗氯离子性能更好 , 抗冻性能相当, 人 。r 砂更适 合用于高性能混凝土。 关键词 : 人T砂;石粉 ;高性能混凝土 中图分类号: T U 5 2 8 0 l 文献标志码 : A 文章编号: l 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) l l O l 2 6 0 4 St ud
3、y on t he hi gh per f or manc e manuf a c t ur ed s and c on cr e t e WANG L访u a _ YANG Yo n g mi n1 ,2 7 LI UJ i a1 ,2 7 ZHAN Zhe n f e n g ( 1 Gu a n g d o n g R e s e a r h I n s t i t u t e o f Wa t e r Re s o u r c e s a n d Hy d r o p o we r , Gu a n g z h o u 5 1 0 6 1 0 , Ch i n a ; 2 W a t
4、e r Re s o u r c e s Ke y S c i e n t i fi c R e s e a r c h B a s e o f Gu a n g d o n g , Gu a n g z h o u 5 1 0 6 1 0, Ch i n a ; 3 Gu a n g z h o u U n i v e r s i ty, Gu a n g z h o u 5 1 0 0 0 6 , Ch i n a ) Abs t r ac t : The h i gh pe r f o r ma n c e c o n c r e t e o f na t u r a l s an d
5、a n d ma n u h c t ur e d s a n d we r e s t ud i e d c omp a r a t i v e l y Th e r e s u l t s f o u n d t h a t , wi t h s ma l l a nd un i f o r m b u b bl e s , t h e mi x t ure o f h i g h p e r f o rm a nc e ma n u f a c tur e d s a n d c on c r e t e i s c o h e s i v e, n o t s e g r e g a
6、t i v e, e a s y t o wi p e a n d p ump Co mp a r e d wi t h h i gh pe r f o rm a nc e n a t u r a l s an d c o nc r e t e, whi l e t h e mi x pr o po r t i o n a r e t h e s a me , t h e s l u mp a n d di f f u s a n c e a r e f u n d a me n t a l l y e q u a l , i t h a s h i g h e r s e n g t h,
7、l e s s d r y i n g s h r i n k a g e, b e e r v o l u me s t a b i l i ty a n d c h l o r i d e i o n r e s i s t a n c e , a n d t h e f r o s t r e s i s t a ho e p e r f o r ma nc e i s a l s o t h e s a me Ma n u f a c tur e d s a n d i s mo r e s u i t a b l e f o r h i g h p e r f o rm a n c
8、e c o nc r e t e K e y wo r d s : ma n u f a c tur e d s a n d ; r o c k p o wd e r ; h i g h p e r f o rm a n c e c o n c r e t e ( HP C) 0 引 言 据估 计 , 2 0 0 6 年 全国混凝土总 的用量约 为 2 1 亿 m, , 仅混凝土用砂就达 1 5 亿 t m 。 目前我 国多数地区应用 的是 河砂 , 河砂资源是一种地方 资源 , 是短时间 内不可再生 和 长距离运输的 , 随着基本建设的 日益发展和环境保护的需 要 , 在我 国不少地 区河砂
9、资源逐步减少 、 砂质量不断下降 , 甚至 无河砂可用的状况 , 混凝 土用砂矛盾尤为突出 , 而价 格也越来越高。 所以必须寻找适宜的代砂材料 , 今后人。 _ 厂 砂 将作为建筑用砂 的重要来源而跻身于建材市场 。 大规模无序 开采河砂造成河道下切 、 堤 岸崩塌 、 河道 阻塞的现象 , 也对 防洪造成严重影 响 , 对人们 的生命财产 安全造成威胁。 为此, 国务院和各地政府相继采取 了一 系列 控制措施 和出台了禁采和限采河砂 的规定 , 河砂作为一种 资源 , 必须按规划开采 , 推广应用人工砂势在必行。 随着工程建设 的发展 , 具有高强度 、 高耐久性 , 高抗氯 离子渗透性
10、, 高尺寸稳定性 , 良好的工作性 的高性能混凝 土得到广泛应用 , 研究人T砂高性能混凝土对于推广应用 收稿 日期 :2 0 1 3 - - 0 5 0 8 基金项目:广东省水利厅和乐昌峡水利枢纽工程管理处资助( 2 0 0 6 1 0 ) 1 2 6 人丁具有重要意义。 困家行业标 准 J T J 2 7 5 -2 0 0 0 ( 海港下程混凝土结构 防腐蚀技术规范 l 2 】规定 , 对暴露于浪溅 的混凝 土 , 官采 用高性能混凝土; 海港工程所采用的高性能混凝土 , 除应具 有高耐久性, 高抗氯离子渗透性, 高尺寸稳定性外 , 尚应具有 良好的丁作性及较高强度, 高性能混凝土的技术指
11、标 见表 l 。 表 1 高性能混凝土的技术指标 1 原材料 粗骨料为碎石 , 仙村石场生产的 5 2 5 mm花岗岩碎石 ; 细骨料为石灰岩人工砂 , 乐昌峡水利枢纽 程将军山石场 生产 , 采用添加或筛除石粉的方法 , 将石粉 ( 0 1 6 mm) 含 量调整为 5 、 1 0 和 1 5 ; 水泥为韶关 昌山水泥厂有 限公 司生产 , 粤海牌普硅水泥 , 强度等级为 P 0 4 2 5 R级 ; 粉煤 灰为韶关市松尧环保建材有限公司的 I 级粉煤灰 , 掺量为 胶材用量的 1 0 ; 减水剂为广东柯杰公 司生产的聚羧酸减 水 剂 , 掺 量为胶 材用量 的 1 8 或 2 0 , 减
12、水率 2 8 6 或 3 1 0 。 混凝土配合 比见表 6 , 试 验编号 中的数字为砂 中石 粉含量 。 2 试验 配合 比 混凝土水灰 比为 0 3 2 , 单位用水量为 1 6 7 k g m 3 , 粉煤灰 等量替代水 泥 1 0 , 减水剂掺量为 1 8 或 2 0 , 减水 率 2 8 6 或 3 1 0 , 混凝土 的水灰 比、 粉煤灰 掺量 、 单位用 水 表 2水泥物理力学性能试验结果 水泥品种 标准稠 凝结时间 mi n抗折强度 MP a抗压强度 MP a 度 初凝 终凝 3 d 2 8 d 3 d 2 8 d 细度( 0 0 4 5 m m筛余 ) 需水量比烧失量三氧化
13、硫含水率 9 5 91 4 0 5 0 51 0 2 0 量相同 , 根据人工砂石粉含量的差异 , 适当调整砂率 。 混凝 土拌合物坍落度控制在 ( 2 0 + 2 ) c m, 扩散度( 4 0 - 5 ) c m, 捣棒 插捣成型试件 , 标准养护 。 表 4砂的检验结果 编号 水胶比 粉煤灰掺量 砂率 ,I N 石粉含量 减水剂掺量 混凝土材料用量 ( k g m ) 水泥 粉煤灰 砂 石 水 减水剂 注 : H P C一 0为 ? 司砂 。 3 混凝 土拌合 物性能 当配合比相同时, 河砂高性能混凝土与人工砂商l生 能混 凝土坍落度和扩散度基本相同 , 这与人工砂减小 中低强混 凝 土
14、坍落度的特性不同圆 。 虽然人工砂表面粗糙 , 石粉颗粒 细小 , 比表面积大 , 对混凝土拌合物的流变性能不利 , 但 由 于高性能混凝土的胶凝材料用量大 , 人工砂颗粒之间填充 的胶凝材料浆体增多 , 互相之间的干扰减小 , 同时, 石粉降 低了水泥浆体的黏性 , 反而有利于高性能的工作性。 两相抵 消 , 高强高性能人工砂混凝土的坍落度与河砂混凝土相 当。 混凝土拌合物在 1 h 后的坍落度和扩散度不但没有减 小 , 反而增大 , 这 主要是 由于使用 的聚羧酸减水剂是保 坍 型 , 具有缓释 的效应 。 各配合 比混凝土的黏聚性 良好 , 不离 析 , 扩散均匀 , 易抹 , 可泵性能
15、好 , 能满足泵送的要求。 4个配合 比的拌合物泌水率和压力泌水率均 为 0 , 一 方面由于胶凝材料用量较大 , 混凝土黏性较大 , 保水性强 , 水分不易泌 出, 另一方面 , 减水剂 的用量较大 , 且保水性较 好 , 泌水率小。 表 7 混凝土拌合物的工作性 注: 聚羧酸为保坍型减水剂 , 具有缓释效应 。 4 混凝 土力学性 能 由表 8 可知 , 人工砂高性能的 7 、 2 8 d 抗压强度均高于 河砂混凝土 , 工作性也较好 , 因此 , 人工砂用 于高强高性 能 混凝 土是非 常合适 的 , 甚至 比河砂经济上更节约 、 技术上 更合理有利 。 有研究者认为, 石灰石粉虽不具备
16、火山灰活性 , 但在碱性环境下 , 与铝相反应生成 A F m, 改善了人 工砂 与 水泥的界面黏结 , 同时 , 石粉可起晶核作用 , 诱导水化产 物析晶 , 加速 水泥水 化同 , 晶核增多 , 水化产物中凝胶 和结 晶数量增多 , 可使晶体细化 , 具有增强作用 。 1 27 表 8混凝土抗压强度试验结果表 对 于三种不 同石 粉含量 的人工砂 , H P C 5的强度 稍 高 , H P C 1 0和 H P C 1 5 相当, 但差别在 5 以内, 可见 , 从抗 压强度看 , 人工砂用 于高性能混凝土时, 石粉( 0 1 6 m m) 含量在 5 以内较合适 , 但从经济上考虑 ,
17、 由于人一 砂生产 时的石粉含量一般在 1 5 2 0 , 筛除石粉既增加 了工序 , 需要增加投资和成本 , 也降低 了产量 , 导致单位成本增加 , 同时筛 出来 的石粉需要堆场 ; 水洗 , 耗水 ; 扬尘 , 对环保也 不利 ; 且减小石粉含量对混凝土力学性能的改善有限, 技术 效果不明显 ; 因此采用人T砂生产时的石 粉含量 , 并控制 石粉 含量稳定 , 综合效益最好 。 4个配合 比高性能混凝土 7 d约达到 2 8 d强度 0 8 5 倍, 高性能混凝土早期强度发展快, 后期强度增长缓慢 , 这 也是高性能混凝土强度随龄期发展的特点。 这主要是由于 高性能混凝土水胶 比低 ,
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