机制砂高性能混凝土力学性能的影响研究.pdf
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1、机制砂高性能混凝土力学性能的影响研究杜冰 马晓松 李一帆 肖宏远(山东高速青岛产业投资有限公司 山东 青岛 山东高速菏泽发展有限公司 山东 菏泽 山东大学齐鲁交通学院 山东 济南)摘 要:以机制砂高性能混凝土工作性能和力学性能的影响为研究对象 通过改变水胶比进行了跳桌试验、凝结时间测定试验、抗折试验和抗压试验研究 并对试验结果进行了分析、总结和归纳 试验结果表明 随着水胶比的增大 机制砂高性能混凝土体系用水量增大 流动度、初凝时间和终凝时间均增大 当水胶比从 增大至 时 流动度和初终凝时间增长的幅度更大 机制砂高性能混凝土养护后期 在水胶比为 、时 机制砂高性能混凝土的抗折强度和抗压强度均随着
2、水胶比的减小而增大 但由于水胶比过小 减水剂用量不足使得高性能混凝土流动性较差 在振动过程中难以使基体密实 内部存在孔洞 从而导致水胶比为 和 的抗折强度和抗压强度反而低于水胶比为 的抗折强度和抗压强度 通过对抗折强度和抗压强度的拟合 发现两者存在一定的相关性 抗压强度约为抗折强度的 倍 倍关键词:机制砂 高性能混凝土 水胶比中图分类号:文献标识码:文章编号:()高性能混凝土()是 世纪中提出的一种采用常规制备方法生产的具有高工作性能、高力学性能和高耐久性能的混凝土 将高性能混凝土应用于建筑结构上 能更好地满足结构功能的需要 极大限度地提高混凝土结构的安全性 延长结构服役寿命 降低工程全寿命周
3、期成本 然而 与普通混凝土相比 高性能混凝土对原材料的要求更高 自从 年国家分区域开始禁止使用河砂制备混凝土以来 高性能混凝土骨料体系的研究成为高性能混凝土推广应用的热点王俊颜等人选用了以膨化珍珠岩为原料的轻质砂取代常规河砂作为骨料制备高性能混凝土 轻质砂的掺入不仅能起到骨料骨架的作用 还能有效降低混凝土的容重 试验结果表明 轻质砂取代河砂比例的增加 对高性能混凝土拉伸性能的提高存在有利影响 显著地提升了其应变硬化效果 同样是采用了膨化珍珠岩作为骨料 青岛理工大学的李良伟等人系统地探究了膨化珍珠岩的掺入对高性能混凝土工作性能、力学性能和耐久性能的影响实验结果表明 由于膨化珍珠岩自身多孔结构的影
4、响 膨化珍珠岩的掺入增加了混凝土体系的需水量膨化珍珠岩自身的低强度也会导致高性能混凝土早期的力学性能和耐久性能有所降低 但是随着养护龄期的增加 掺入 膨化珍珠岩的高性能混凝土仍能保持良好的力学性能和耐久性能 陈超等人研究了高钛重矿渣的掺入对高性能混凝土工作性能和力学性能的影响 试验指出 采用粒径为 的快冷高钛重矿渣制备的高性能混凝土具有优异的工作性能和力学性能 不仅如此 其抗氯离子渗透、抗硫酸盐侵蚀、抗冻和抗碳化性能也表现优异 胡文兵利用废弃的建筑装饰材料瓷砖制成骨料 用作高性能混凝土的骨料 由于瓷砖的主要成分是二氧化硅和氧化铝 使其具备作为高性能混凝土骨料取代物的潜力 随后通过掺入纳米碳酸钙
5、对大掺量瓷砖骨料高性能混凝土进行改性 试验发现 纳米碳酸钙的掺入可以有效提高大掺量瓷砖骨料高性能混凝土的力学性能和压敏性 再生骨料也是废弃建筑材料之一 它是把建筑垃圾废弃混凝土经过筛分处理后得到的骨料 利用再生骨料制备高性能混凝土 不仅能高效利用大量的建筑垃圾减小建筑垃圾的堆积压力 当与天然骨料复掺时还能提高混凝土抗压强度 对于混凝土的和易性和耐久性等方面均能达到实际工程的性能需求 除了上述废弃建筑垃圾 机制砂替代河砂作为高性能混凝土骨料也是一种创新且环保的选择 然而由于机制砂制备技术的瓶颈 目前许多企业生产的机制砂质量较差 导致目前关于机制砂的研究主要集中在普通混凝土方面 而有关高性能混凝土
6、采用机制砂骨料体系的研究较少基于此 本文选用本地企业生产的机制砂取代河砂作为高性能混凝土的骨料体系 通过跳桌试验、凝结时间测定试验、抗折试验和抗压试验 探究机制砂的掺入对高性能混凝土工作性能和力学性能的影响规律 为高性能混凝土的环保化发展提供新思路 建材发展导向 年 月第 卷第 期 试验方案 原材料及配合比本文所用胶凝材料为水泥、硅灰和粉煤灰 所用水泥来自山东济南山水集团 所用硅灰来自山东淄博 所用粉煤灰来自山东聊城 胶凝材料的化学成分如表 所示 本文所用骨料采用机制砂 产自山东济南 为了提高高性能混凝土的抗折强度 本文往高性能混凝土里掺加少量纤维 纤维采用产自山东泰安的 纤维 纤维详细参数如
7、表 所示外加剂为聚羧酸系高效减水剂 减水效率为 左右 试验用水采用实验室自来水表 胶凝材料化学成分表水泥 硅灰 粉煤灰 表 纤维性能参数表纤维种类拉伸强度 拉伸模量 直径 长度 伸长率密度/纤维 为了探究水胶比对机制砂高性能混凝土工作性能和力学性能的影响 本文设计了三个水胶比等级分别是 、和 为限制其他因素带来的影响 胶凝材料体系保持不变 胶砂比恒定为 高效减水剂掺量和纤维掺量都取定为推荐的 和 具体配合比如表 所示表 试验配合比(/)组号水泥硅灰粉煤灰机制砂水减水剂纤维 制备和养护方法制备高性能混凝土的搅拌流程如下:在搅拌机中先加入干料(水泥、硅灰、粉煤灰、机制砂、减水剂)搅拌 再加入水 搅
8、拌 最后多次均匀加入纤维 搅拌 搅拌均匀后 测试高性能混凝土的工作性能(流动度和凝结时间)并将新拌混凝土浇筑到混凝土试模中 并在振动台上振动 以排出气泡 试件成型后 立即在试模表面覆盖塑料薄膜 避免水分散失试件成型后先进行静停 静停时的环境温度为、相对湿度在 左右 静停时间为 静停完毕后采用标准常温养护的方式继续养护:拆模后直接放入标准养护室(温度 、相对湿度以上)养护至规定龄期测试其各项力学性能 测试方法 跳桌试验参照 水泥胶砂流动度测定仪(跳桌)校准规范 测定流动度的主要设备是一个直径为 的跳桌 试验时将一只高 上口直径 下口直径 的截头圆锥筒置于跳桌的中心 拌和的高性能混凝土分两层捣实置
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