1、人工砂粉煤灰自密實混凝土的性能試驗 摘要:為研究人工砂取代河沙制備自密實混凝土的可行性及摻粉煤灰的影響,設計了10組配比,并通過試驗比較了2種自密實混凝土的性能。結果表明,人工砂配制自密實混凝土,不僅和易性滿足要求,且各齡期強度、抗滲性及抗氯離子滲透性能均優于同水膠比的河沙自密實混凝土;同時粉煤灰摻量不宜超過37%.關鍵詞:人工砂;河沙;自密實混凝土;粉煤灰;抗滲性能;氯離子擴散系數隨著工程建設增多,河沙已開始變得稀缺,且質量也在下降,人工砂作為河沙的替代資源,綜合成本比河沙低,且能明顯改善混凝土力學性能。河沙中的泥對混凝土的工作性能、體積穩定性能和耐久性不利,而人工砂中的石粉與母巖的物理化學

2、性質完全一樣,大量的研究1-3表明,適量石粉對人工砂混凝土工作性能和強度無不利影響,甚至還可改善混凝土性能。由于人工砂石粉含量高,顆粒表面粗糙,級配不良,因此人工砂自密實混凝土(artificialsandself-compactingconcrete,asscc)配合比設計與普通(河沙)自密實混凝土(riversandself-compactingconcrete,rsscc)配合比設計有明顯差異4。目前人們對asscc研究較少,本文通過試驗比較asscc和rsscc的性能,并研究粉煤灰對asscc性能的影響及不同粉煤灰和石粉含量的自密實混凝土的性能,找出粉煤灰和石粉的合理摻量.1原材料a.

3、水泥和粉煤灰。水泥。京陽p.ii525水泥,其顆粒粒徑分布如圖1所示,主要物理性能指標如下:初凝、終凝時間分別為110min和210min,7d抗壓和抗折強度分別為497mpa和874mpa,28d抗壓和抗折強度分別為601mpa和987mpa,細度為260%,標準稠度用水量為272%。粉煤灰.石景山電廠二級灰,需水量比91%,含水量02%,細度72%,燒失量136%.b.石粉。表觀密度為2609kg/m3,含水率為025%。其顆粒粒徑分布如圖1所示.c.細集料。江蘇省玄武石廠生產的人工砂試驗所用人工砂和河沙的主要物理性能如表1和表2所示.d.粗集料。玄武巖碎石,由510mm和1020mm兩種

4、粒徑組成,按64比例混合使用。粗集料的主要物理性能如下:壓碎值21%,表觀密度2710kg/m3,松散堆積密度1560kg/m3,緊密堆積密度1700kg/m3,吸水率075%,含水率046%,含泥量008%,針片狀含量1%.e.外加劑。江蘇博特新材料有限公司生產的jm-pca-ii型聚羧酸系減水引氣劑,減水率30%.2配合比按cecs2032006自密實混凝土應用技術規程設計配合比。水泥和粉煤灰總量513kg/m3,單位用水量180kg/m3,砂率43%,水膠比035,混凝土強度達到4590mpa。通過大量優化試驗,選定asscc和rsscc配合比如表3所示.3試驗方法31拌合物性能和抗壓強

5、度拌合物性能根據gb/t500802002普通混凝土拌合物性能試驗方法標準,參照cecs2032006自密實混凝土應用技術規程測試。測定混凝土拌合物在水平面上兩垂直方向的擴展值,取平均值為坍落擴展度.同時測定u型箱試驗填充高度。抗壓強度試驗根據gb/t500812002普通混凝土力學性能試驗方法標準進行.32抗滲性滲透性試驗根據gbj8285普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法進行.33氯離子滲透性試驗參照astmc1202和德國aachnen工業大學建筑材料研究所提出的氯離子電遷移快速試驗方法進行.4試驗結果與分析41自密實混凝土拌合物工作性能本文拌合物性能試驗采用坍落擴展度和u型箱試驗來完

6、成。根據工程現場需求,自密實混凝土拌合物和易性要求是:坍落擴展度550750mm,v漏頭通過時間425s,u型箱試驗填充高度300mm以上。試驗混凝土自密實性能等級指標包括一級、二級、三級.表4為坍落擴展度和u型箱試驗中的指標范圍。可以看出:摻入粉煤灰能提高rsscc和asscc的工作性能,其中,rsscc提高更多,這是因為人工砂顆粒表面粗糙和棱角多。u型箱填充高度僅a4不滿足要求,而坍落擴展度均滿足要求。粉煤灰摻量為47%時asscc和rsscc的工作性能都較好.表4各配比坍落擴展度和u型箱填充高度指標范圍編號坍落擴展度/mmu型箱填充高度/mm編號坍落擴展度/mmu型箱填充高度/mma06

7、10305r0630315a1630310r1680345a2620305r2660340a3625305r3670340a4570295r462533042自密實混凝土抗壓強度自密實混凝土抗壓強度試驗數據見表5,可以看出:粉煤灰對asscc早期抗壓強度增長有利。同水灰比情況下,摻粉煤灰的asscc抗壓強度略高于摻粉煤灰的rsscc,特別7d和28d的抗壓強度提高更為明顯,標準養護56d的2種自密實混凝土抗壓強度相當。這可能由于粉煤灰對人工砂及石粉有更好的密實填充效應,且人工砂粗糙的表面增強了與水泥的界面黏結,使得人工砂混凝土早期強度表現出優勢。也有研究表明石粉加速了c3s的水化,這可能是石粉

8、中的caco3促進了水化物新相形成,加速了水泥水化動力學過程5.從表5可知:摻27%粉煤灰時抗壓強度最高,摻量為0%,37%,47%和57%時抗壓強度依次降低,a4和r4的抗壓強度最低,這與普通混凝土強度發展規律一樣。摻粉煤灰asscc和rsscc早期強度受到一些影響,后期發展潛力很大。早期強度要求不高的工程,適量摻粉煤灰對后期強度影響較小,從試驗結果看,粉煤灰摻量不宜超過37%.43抗滲性能試件為頂面直徑175mm、底面直徑185mm、高150mm的圓臺,刷毛后在標準養護條件下養護,規定齡期后將試件取出并晾干表層;在試件側面均勻涂抹一層石蠟作為密封材料,然后將試件壓入抗滲試模中并裝入混凝土滲

9、透儀;開始加壓01mpa以后每8h增加01mpa直到有2個試件表面滲水,記下相應的壓強;如壓強為12mpa時,試件表面仍不滲水,將試件取下,劈開,用直尺量取滲水高度.從表6中可以看出,粉煤灰能提高rsscc和asscc的抗滲性能。兩者的抗滲性能都達到了較高的水平,而且滲水高度差別不大。這是由于自密實混凝土用水量少、水泥用量低、顆粒結構堆積致密、孔隙小、孔隙率低、接觸點多、更加密實的特點提高了其抗滲性。另外水泥在水化時生成的ca(oh)2能與粉煤灰中所含活性氧化硅或氧化鋁反應,生成低堿度的水化產物,填充和分割混凝土中的大孔,使孔徑細化,抗滲性提高。可以認為,在標準養護90d時,摻粉煤灰的assc

10、c和摻粉煤灰的rsscc滲水高度差別不大.表6混凝土抗滲試驗結果編號混凝土齡期/d滲水高度/mm編號混凝土齡期/d滲水高度/mmhr0 60 106 a0 60 82r0 90 22 a0 90 16r3 60 202 a3 60 158r3 90 49 a3 90 39注:滲水高度均為水壓加至12mpa后劈裂混凝土試件測得。44抗氯離子滲透能力從表7可以看出,標準養護28 d的asscc和rsscc的氯離子滲透性均為iii(中),2種自密實混凝土的氯離子擴散系數均低于25010-14m2/s。標準養護60d后asscc和rsscc的氯離子滲透性均為iii(中),2種自密實混凝土的氯離子擴散系

11、數低于15010-14m2/s。可以認為,相同條件下粉煤灰能提高asscc和rsscc的氯離子擴散系數。混凝土在侵蝕介質中的破壞是由于離子擴散,而離子擴散的發生或加速與混凝土的滲透性有關。混凝土的滲透是水或離子通過連通的毛細孔遷移的過程,減少連通的毛細孔數量、減少孔徑和增加孔隙彎曲程度都可以降低滲透性,同時也就減少了離子的擴散6。表7自密實混凝土的氯離子滲透結果編號氯離子擴散系數/(10-14m2s-1)滲透性編號氯離子擴散系數/(10-14m2s-1)滲透性a0-28d 180 iii(中) r0-28d 202 iii(中)a3-28d 220 iii(中) r3-28d 245 iii(

12、中)a0-60d 106 iii(中) r0-60d 129 iii(中)a3-60d 132 iii(中) r3-60d 147 iii(中)5結論研究了利用人工砂和河沙制備自密實混凝土的性能,試驗結果表明,用人工砂全部取代河沙配制自密實混凝土,不僅和易性能夠滿足自密實混凝土要求,而且各個齡期的強度、抗滲性及抗氯離子滲透性能均好于同水膠比條件下的河沙自密實混凝土;適量添加粉煤灰能改善rsscc和asscc的工作性能、強度及抗氯離子滲透性能.參考文獻:吳明威,付兆崗,李鐵翔,等.機制砂中石粉含量對混凝土性能影響的實驗研究j.鐵道建筑技術,2000(4):46-49.蔡基偉,李北星,周明凱,等.石粉對中低強度機制砂混凝土性能的影響j.武漢理工大學學報,2006,28(4):27-30.ax3楊玉輝,周明凱,趙華耕.c80機制砂泵送混凝土的配