角闪岩机制砂混凝土耐久性及界面过渡区性能研究.pdf
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1、文章编号:()收稿日期:基金项目:中铁十八局集团有限公司科技研究开发计划项目()河北省建设科技研究指导性计划项目()中南大学、中铁十七局集团科技研究开发计划项目()作者简介:于长彬()男河北固城人正高级工程师主要从事桥梁与隧道的建设技术及其管理工作:.引文格式:于长彬李文广王立川 等.角闪岩机制砂混凝土耐久性及界面过渡区性能研究.铁道建筑技术():.角闪岩机制砂混凝土耐久性及界面过渡区性能研究于长彬 李文广 王立川 李 伟 张广田 王海彦(.中铁十八局集团有限公司 天津 .北京交通大学土木建筑工程学院 北京 .中铁十八局集团建筑安装工程有限公司 天津 .河北省建筑科学研究院有限公司 河北石家庄
2、.中南大学土木工程学院 湖南长沙 .南京工业大学交通运输工程学院 江苏南京)摘 要:为明晰角闪岩弃碴制细骨料混凝土耐久性能采用产自承德()、鑫鑫()和冀恒()地区的角闪岩型弃碴制细骨料和天然砂()为原材料制备混凝土试件开展不同强度等级混凝土抗氯离子渗透、快速冻融及干缩试验并研究混凝土界面过渡区细观特征 结果表明:角闪岩型弃碴 和 混凝土抗氯离子渗透等级分别为中、低级随快速冻融次数增加混凝土相对动弹性模量呈逐渐下降趋势分别满足 和 抗冻等级要求且 砂混凝土抗渗和抗冻性能优于其他组角闪岩型弃碴制细骨料对混凝土干缩变形影响较小在养护龄期 内混凝土干缩率呈先增加后趋于稳定趋势不同类型混凝土最终收缩率在
3、.范围角闪岩型弃碴制细骨料与水泥基体反应生成 有利于提高界面过渡区显微硬度关键词:角闪岩型弃碴 混凝土 耐久性 界面过渡区 显微硬度 室内试验中图分类号:.文献标识码:./.(.):()().:引言京津冀地区隧道与地下工程建设、矿山开采等产生了大量的角闪岩型弃碴如用其制备混凝土骨料不仅能高效处置角闪岩型弃碴、防范环境污染及安全事故等同时还可缓解天然砂石资源的紧张问题符合绿铁道建筑技术 ()于长彬 等:角闪岩机制砂混凝土耐久性及界面过渡区性能研究色发展理念 不同地区的角闪岩型弃碴可否用于制备混凝土骨料取决于角闪岩型弃碴的品质及其物理力学性能是否满足相关标准及工程实际需求一些学者在角闪岩型弃碴制备
4、的骨料混凝土力学及耐久性能研究取得了阶段性进展 温郁斌等利用高速公路工程产生的砂岩弃碴为材料研究弃碴砂岩集料对混凝土工作和抗冻性能的影响 王立川等通过开展抗氯离子渗透和碳化试验研究了机制砂与河砂混凝土耐久性能的差异 等探究了颗粒尺寸对角闪岩型弃碴制骨料混凝土抗压强度和微观形貌的影响指出骨料颗粒级配介于.可制备出高性能混凝土 陈鹏博等、等分别研究再生骨料替代率对混凝土耐久性能的影响确定了混凝土中再生骨料的最佳掺量 陈德玉等、李冬霞等采用再生骨料制备出混凝土进行抗冻融试验以质量损失、相对动弹性模量和力学强度为指标评价再生混凝土耐久性能 等研究发现通过预湿再生骨料能有效抑制混凝土早期收缩发展提高混凝
5、土的抗氯离子渗透性能 等指出掺入角闪岩型弃碴制骨料能有效降低混凝土的孔隙率 邱继生等借助扫描电镜()和显微硬度仪()从细观层面探讨了混凝土界面过渡区的结构特征 邹继伯等揭示了石灰岩机制砂对混凝土界面过渡区的作用机制已有研究表明利用角闪岩型弃碴制细骨料可制备出满足施工要求的混凝土但因受地域、成分及颗粒尺寸等因素影响在实际工程应用中还需对角闪岩型弃碴制骨料混凝土的耐久性进行研究为工程应用提供详尽的技术参数 本文以 个产地的角闪岩机制砂为原材料通过制备不同等级的混凝土试块进行渗透、快速冻融、干燥收缩试验同时借助纳米压痕仪对混凝土界面过渡区进行分析以探究角闪岩机制砂对混凝土耐久性及界面过渡区的影响 试
6、验材料及方法.原材料()粗集料:普通碎石粒径范围.表观密度 /堆积密度为 /级配良好性能满足建设用卵石、碎石标准()细集料:采用 个产地的角闪岩机制砂和天然砂作为细集料角闪岩型弃碴分别源自冀承德、鑫鑫和冀恒地区(以下分别简称、角闪岩机制砂)角闪岩机制砂与天然砂(以下简称 砂)形貌如图 所示粒径特征参数如表 所示化学成分如表 所示图 天然砂与角闪岩机制砂形貌从图 可知与 砂相比角闪岩机制砂颗粒较为粗糙多棱角呈现为针状的砂砾表 角闪岩型机制砂和天然砂粒径分布骨料类型特征粒径累积筛下率/.由表 可知 和 砂粒径分布与 砂相当且与 .时的 曲线接近而 砂粗细不均匀.以上的颗粒含量所占比例远高于其他集料
7、级配较差表 角闪岩机制砂和天然砂化学成分材料类型化学成分含量/.由表 可知角闪岩机制砂的主要成分为二氧化硅()、氧化铝()、氧化铁()等性质较为稳定有害物质含量等指标符合建筑用砂(/)标准要求()水泥:选用石家庄曲寨水泥有限公司生产的 .水泥并用 级矿粉和级粉煤灰部分取代水泥其掺量见表()水和外加剂:自来水作为拌合水选用西卡公司的聚羧酸高效减水剂铁道建筑技术 ()于长彬 等:角闪岩机制砂混凝土耐久性及界面过渡区性能研究表 混凝土基准配合比试样分组强度等级水胶比混凝土组分/(/)水 水泥粉煤灰矿粉角闪岩型弃碴制细骨料石子减水剂/.配合比本文混凝土设计强度均为 和 两种等级其基准配合比见表 其中
8、砂作为基准组 据已有研究结果对不同强度等级的混凝土中聚羧酸减水剂的掺量分别选择:、砂混凝土掺量均为 砂混凝土掺量为.、.砂混凝土中掺量均为.试验方法本文按高性能混凝土应用技术规程()附录:混凝土抗氯离子渗透性试验方法对角闪岩机制砂及 砂配制的不同强度等级混凝土试块进行抗氯离子渗透试验利用测定混凝土试件 内通过的电量评价混凝土抗氯离子渗透的能力按普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准(/)规定对角闪机制砂及 砂配制的不同强度等级混凝土试块进行抗冻性能试验和收缩试验.试验过程首先成型尺寸为 试件标养到测试龄期如图 所示 测量 通过的电量以库仑计算评价混凝土抗氯离子渗透性能借助测试快速冻融 次后混
9、凝土的相对动弹性模量和养护 的干燥收缩率定量表征混凝土的抗冻和干缩性能如图 所示 为进一步研究角闪岩机制砂对混凝土性能的影响机理 采用 型纳米压痕仪对其与水泥石基体的界面过渡区进行了测定分析如图 和图 所示图 试验设备及测试样品 结果与分析.角闪岩机制砂混凝土耐久性能.混凝土抗渗性能角闪岩机制砂与 砂配制的混凝土试样抗氯离子渗透性试验结果如图 所示图 混凝土抗氯离子渗透性能养护龄期为 强度等级为、砂混凝土的电通量分别为 、强度等级为、砂混凝土的电通量为 、而强度等级为、的 砂混凝土的电通量分别为 、表明 砂混凝土的抗氯离子渗透性能最优、砂混凝土的抗渗性与天然砂混凝土相当且随着强度等级增加角闪岩
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