粉煤灰摻量對(duì)高強(qiáng)混凝土自生收縮的影響
發(fā)布時(shí)間：2010-01-14 共1頁(yè)
[摘要] 在保持水膠比不變和7天抗壓強(qiáng)度不變的條件下,分別研究了粉煤灰摻量對(duì)混凝土自生收縮的影響。研究結(jié)果顯示:一定的范圍內(nèi),在等水膠比和等強(qiáng)度條件下,混凝土的自生收縮都隨著粉煤灰摻量的增而減小。
[關(guān)鍵詞] 粉煤灰;自生收縮;等水膠比;等強(qiáng)度
0．前言
在與外界沒(méi)有水分交換的條件下,混凝土內(nèi)部相對(duì)濕度隨水泥水化的進(jìn)行而降低,稱(chēng)為自干燥作用。自干燥造成毛細(xì)孔中自由水的飽和蒸汽壓,形成彎液面,因而引起混凝土的自生收縮。水膠比是影響混凝土的自生收縮的主要因素之一,自生收縮隨水膠比的降低而增 。當(dāng)混凝土的水膠比為0.4時(shí),自收縮約占總收縮的25 % ,已不可忽略;水膠比為0.3 時(shí),自收縮約占總收縮的35 %;水膠比降低至0.19 ,且摻有硅灰時(shí),自收縮的比重上升到75 %。
現(xiàn)代高強(qiáng)混凝土由于采用了高效減水劑,能夠使水膠比降低。水膠比的降低使高強(qiáng)混凝土的水化迅速、水泥石結(jié)構(gòu)致密,其體積穩(wěn)定性與普通混凝土不同,高強(qiáng)混凝土的早期自生收縮、溫度收縮,干燥收縮相對(duì)較小。
及時(shí)、良好的養(yǎng)護(hù)可以有效減小干燥收縮,而高強(qiáng)混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實(shí),表面的養(yǎng)護(hù)水難以滲透到混凝土內(nèi),因此加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)的辦法對(duì)減小高強(qiáng)混凝土的自生收縮并沒(méi)有太的效果 。很多學(xué)者研究了礦物摻合料對(duì)混凝土自生收縮的影響,結(jié)果顯示,保持混凝土的水膠比不變時(shí),摻入粉煤灰可以明顯減小混凝土的自生收縮,并且隨著摻量的增加,混凝土的自生收縮不斷減小。本文首先從保持水膠比不變的角度探討粉煤灰摻量對(duì)自生收縮的影響,然后從保持混凝土強(qiáng)度不變的角度深入研究粉煤灰摻量對(duì)自生收縮的影響。
1．原材料
試驗(yàn)所用的水泥為北京水泥廠(chǎng)生產(chǎn)的京都牌P. O.42.5普通硅酸鹽水泥,粉煤灰為內(nèi)蒙古元寶山發(fā)電廠(chǎng)生產(chǎn)的Ⅰ級(jí)粉煤灰。粗骨料采用北京門(mén)頭溝地區(qū)的石灰石碎石,粒徑5～25mm。細(xì)骨料采用北京懷柔區(qū)紫荊關(guān)的中砂,砂子的細(xì)度模數(shù)為3.1 ,含泥量小于3 % ,在使用前用孔徑5.0mm 的方孔篩篩除于5mm 的顆粒。減水劑采用Sika 3301 聚羧酸鹽高效減水劑。
2．自生收縮的測(cè)量方法
混凝土試件采用塑料布包裹,與模具的上部沒(méi)有接觸,模具的底部墊有聚四氟乙烯墊板,墊板和模具內(nèi)部的側(cè)面都涂凡士林以減小摩擦。在混凝土初凝之后抽掉試件四周的墊板,二次密封后開(kāi)始測(cè)量,這樣即可以避免混凝土試件與外界的水分交換,消除了干縮的影響,又盡可能地減小了摩擦阻力的影響。室溫保持在20 ℃,測(cè)量收縮的同時(shí),使用Pt100 溫度傳感器測(cè)量室溫和試件內(nèi)部溫度,以消除溫度變形的影響。使用LVDT位移傳感器采集試件長(zhǎng)度變化,精度可達(dá)±1×10- 6 。
本研究使用的自收縮測(cè)量裝置由三部分組成: (a) 測(cè)量模具與傳感器; ( b) 數(shù)字巡檢儀; (c) 自動(dòng)采集軟件。LVDT 和Pt100 傳感器采集到的位移與溫度數(shù)值,通過(guò)數(shù)字巡檢儀(也可通過(guò)液晶面板人工讀數(shù)) 傳入計(jì)算機(jī),可實(shí)時(shí)顯示收縮和溫度的變化情況。采集數(shù)據(jù)的間隔為1 分鐘,因而可以獲得量連續(xù)的數(shù)據(jù),反映自收縮發(fā)展的真實(shí)過(guò)程。
3．等水膠比條件下粉煤灰摻量對(duì)自生收縮的影響
試驗(yàn)選用的水膠比為0.34 和0.26 ,針對(duì)每一個(gè)水膠比,粉煤灰的摻量都為0 %、15 %、30 %和45 %。
摻入粉煤灰的混凝土同基準(zhǔn)混凝土相比,自收縮的明顯降低,并且隨著粉煤灰摻量的增加自收縮降低得更多。混凝土的自生收縮絕部分發(fā)生在初凝后的1 天內(nèi),摻入粉煤灰的混凝土自生收縮的減少也主要發(fā)生在初凝后1 天齡期內(nèi),而自生收縮在初凝后2～7 天齡期內(nèi)的增長(zhǎng)幾乎相同。粉煤灰早期基本上不參加水化反應(yīng),因此在保持水膠比不變的條件下,增加粉煤灰的摻量相當(dāng)于減少了早期參加水化反應(yīng)的膠凝材料量。由于用水量不變,所以水化產(chǎn)物所需要填充的空間基本不變。粉煤灰替代部分水泥后,膠凝材料早期的水化程度降低,水化產(chǎn)物對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的填充作用減弱。因此粉煤灰摻量增加,水泥石內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得疏松,粗毛細(xì)孔含量提高,細(xì)毛細(xì)孔含量降低,毛細(xì)孔內(nèi)的自由水含量增多,臨界半徑增,毛細(xì)管負(fù)壓降低,因此自生收縮減小。
4．等強(qiáng)度條件下粉煤灰摻量對(duì)自生收縮的影響
對(duì)于一個(gè)特定的工程,混凝土強(qiáng)度預(yù)先根據(jù)承載力小和結(jié)構(gòu)形式所確定,因此以降低混凝土早期強(qiáng)度的代價(jià)來(lái)減小混凝土自生收縮的方法是有局限的。也就是說(shuō),保持混凝土水膠比不變,得出混凝土自生收縮隨粉煤灰摻量的增加而減小的結(jié)論,并不能直接應(yīng)用于實(shí)際工程中,它只是為我們研究如何減小混凝土自生收縮提供了一個(gè)方向。眾所周知,降低水膠比,可以提高混凝土的強(qiáng)度,但會(huì)增混凝土的自生收縮。摻加粉煤灰,會(huì)降低混凝土的早期強(qiáng)度,因此,為保持混凝土早期強(qiáng)度不降低,需要適當(dāng)降低水膠比。那么,在降低水膠比的情況下,混凝土的自生收縮會(huì)不會(huì)隨著粉煤灰摻量的增加而減小就需要進(jìn)一步研究。本文研究了7 天抗壓強(qiáng)度為60MPa 和80MPa 的情況。不同強(qiáng)度的混凝土配合比和相應(yīng)的實(shí)測(cè)7 天抗壓強(qiáng)度見(jiàn)表4和表5 。由表中可以看出,實(shí)測(cè)強(qiáng)度與預(yù)設(shè)的強(qiáng)度相差較小,滿(mǎn)足試驗(yàn)要求。
從圖中可以看出,盡管為保證混凝土早期強(qiáng)度不下降而降低了水膠比,但是增加粉煤灰摻量對(duì)減小混凝土自生收縮的作用強(qiáng)于降低水膠比對(duì)增混凝土自生收縮的作用。因此,在等強(qiáng)度條件下,混凝土的自生收縮仍隨著粉煤灰摻量的增加而減小,即保持混凝土早期強(qiáng)度不下降的條件下,摻入粉煤灰對(duì)減小混凝土的自生收縮是有效的。
5．結(jié)論
一定范圍內(nèi),在保持水膠比不變的條件下,混凝土的自生收縮隨粉煤灰摻量的增加而減小;在保持混凝土7 天抗壓強(qiáng)度不變的條件下,盡管隨著粉煤灰摻量的增加需要不斷降低水膠比,但混凝土的自生收縮仍隨著粉煤灰摻量的增加而減小。
[關(guān)鍵詞] 粉煤灰;自生收縮;等水膠比;等強(qiáng)度
0．前言
在與外界沒(méi)有水分交換的條件下,混凝土內(nèi)部相對(duì)濕度隨水泥水化的進(jìn)行而降低,稱(chēng)為自干燥作用。自干燥造成毛細(xì)孔中自由水的飽和蒸汽壓,形成彎液面,因而引起混凝土的自生收縮。水膠比是影響混凝土的自生收縮的主要因素之一,自生收縮隨水膠比的降低而增 。當(dāng)混凝土的水膠比為0.4時(shí),自收縮約占總收縮的25 % ,已不可忽略;水膠比為0.3 時(shí),自收縮約占總收縮的35 %;水膠比降低至0.19 ,且摻有硅灰時(shí),自收縮的比重上升到75 %。
現(xiàn)代高強(qiáng)混凝土由于采用了高效減水劑,能夠使水膠比降低。水膠比的降低使高強(qiáng)混凝土的水化迅速、水泥石結(jié)構(gòu)致密,其體積穩(wěn)定性與普通混凝土不同,高強(qiáng)混凝土的早期自生收縮、溫度收縮,干燥收縮相對(duì)較小。
及時(shí)、良好的養(yǎng)護(hù)可以有效減小干燥收縮,而高強(qiáng)混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實(shí),表面的養(yǎng)護(hù)水難以滲透到混凝土內(nèi),因此加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)的辦法對(duì)減小高強(qiáng)混凝土的自生收縮并沒(méi)有太的效果 。很多學(xué)者研究了礦物摻合料對(duì)混凝土自生收縮的影響,結(jié)果顯示,保持混凝土的水膠比不變時(shí),摻入粉煤灰可以明顯減小混凝土的自生收縮,并且隨著摻量的增加,混凝土的自生收縮不斷減小。本文首先從保持水膠比不變的角度探討粉煤灰摻量對(duì)自生收縮的影響,然后從保持混凝土強(qiáng)度不變的角度深入研究粉煤灰摻量對(duì)自生收縮的影響。
1．原材料
試驗(yàn)所用的水泥為北京水泥廠(chǎng)生產(chǎn)的京都牌P. O.42.5普通硅酸鹽水泥,粉煤灰為內(nèi)蒙古元寶山發(fā)電廠(chǎng)生產(chǎn)的Ⅰ級(jí)粉煤灰。粗骨料采用北京門(mén)頭溝地區(qū)的石灰石碎石,粒徑5～25mm。細(xì)骨料采用北京懷柔區(qū)紫荊關(guān)的中砂,砂子的細(xì)度模數(shù)為3.1 ,含泥量小于3 % ,在使用前用孔徑5.0mm 的方孔篩篩除于5mm 的顆粒。減水劑采用Sika 3301 聚羧酸鹽高效減水劑。
2．自生收縮的測(cè)量方法
混凝土試件采用塑料布包裹,與模具的上部沒(méi)有接觸,模具的底部墊有聚四氟乙烯墊板,墊板和模具內(nèi)部的側(cè)面都涂凡士林以減小摩擦。在混凝土初凝之后抽掉試件四周的墊板,二次密封后開(kāi)始測(cè)量,這樣即可以避免混凝土試件與外界的水分交換,消除了干縮的影響,又盡可能地減小了摩擦阻力的影響。室溫保持在20 ℃,測(cè)量收縮的同時(shí),使用Pt100 溫度傳感器測(cè)量室溫和試件內(nèi)部溫度,以消除溫度變形的影響。使用LVDT位移傳感器采集試件長(zhǎng)度變化,精度可達(dá)±1×10- 6 。
本研究使用的自收縮測(cè)量裝置由三部分組成: (a) 測(cè)量模具與傳感器; ( b) 數(shù)字巡檢儀; (c) 自動(dòng)采集軟件。LVDT 和Pt100 傳感器采集到的位移與溫度數(shù)值,通過(guò)數(shù)字巡檢儀(也可通過(guò)液晶面板人工讀數(shù)) 傳入計(jì)算機(jī),可實(shí)時(shí)顯示收縮和溫度的變化情況。采集數(shù)據(jù)的間隔為1 分鐘,因而可以獲得量連續(xù)的數(shù)據(jù),反映自收縮發(fā)展的真實(shí)過(guò)程。
3．等水膠比條件下粉煤灰摻量對(duì)自生收縮的影響
試驗(yàn)選用的水膠比為0.34 和0.26 ,針對(duì)每一個(gè)水膠比,粉煤灰的摻量都為0 %、15 %、30 %和45 %。
摻入粉煤灰的混凝土同基準(zhǔn)混凝土相比,自收縮的明顯降低,并且隨著粉煤灰摻量的增加自收縮降低得更多。混凝土的自生收縮絕部分發(fā)生在初凝后的1 天內(nèi),摻入粉煤灰的混凝土自生收縮的減少也主要發(fā)生在初凝后1 天齡期內(nèi),而自生收縮在初凝后2～7 天齡期內(nèi)的增長(zhǎng)幾乎相同。粉煤灰早期基本上不參加水化反應(yīng),因此在保持水膠比不變的條件下,增加粉煤灰的摻量相當(dāng)于減少了早期參加水化反應(yīng)的膠凝材料量。由于用水量不變,所以水化產(chǎn)物所需要填充的空間基本不變。粉煤灰替代部分水泥后,膠凝材料早期的水化程度降低,水化產(chǎn)物對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的填充作用減弱。因此粉煤灰摻量增加,水泥石內(nèi)部結(jié)構(gòu)變得疏松,粗毛細(xì)孔含量提高,細(xì)毛細(xì)孔含量降低,毛細(xì)孔內(nèi)的自由水含量增多,臨界半徑增,毛細(xì)管負(fù)壓降低,因此自生收縮減小。
4．等強(qiáng)度條件下粉煤灰摻量對(duì)自生收縮的影響
對(duì)于一個(gè)特定的工程,混凝土強(qiáng)度預(yù)先根據(jù)承載力小和結(jié)構(gòu)形式所確定,因此以降低混凝土早期強(qiáng)度的代價(jià)來(lái)減小混凝土自生收縮的方法是有局限的。也就是說(shuō),保持混凝土水膠比不變,得出混凝土自生收縮隨粉煤灰摻量的增加而減小的結(jié)論,并不能直接應(yīng)用于實(shí)際工程中,它只是為我們研究如何減小混凝土自生收縮提供了一個(gè)方向。眾所周知,降低水膠比,可以提高混凝土的強(qiáng)度,但會(huì)增混凝土的自生收縮。摻加粉煤灰,會(huì)降低混凝土的早期強(qiáng)度,因此,為保持混凝土早期強(qiáng)度不降低,需要適當(dāng)降低水膠比。那么,在降低水膠比的情況下,混凝土的自生收縮會(huì)不會(huì)隨著粉煤灰摻量的增加而減小就需要進(jìn)一步研究。本文研究了7 天抗壓強(qiáng)度為60MPa 和80MPa 的情況。不同強(qiáng)度的混凝土配合比和相應(yīng)的實(shí)測(cè)7 天抗壓強(qiáng)度見(jiàn)表4和表5 。由表中可以看出,實(shí)測(cè)強(qiáng)度與預(yù)設(shè)的強(qiáng)度相差較小,滿(mǎn)足試驗(yàn)要求。
從圖中可以看出,盡管為保證混凝土早期強(qiáng)度不下降而降低了水膠比,但是增加粉煤灰摻量對(duì)減小混凝土自生收縮的作用強(qiáng)于降低水膠比對(duì)增混凝土自生收縮的作用。因此,在等強(qiáng)度條件下,混凝土的自生收縮仍隨著粉煤灰摻量的增加而減小,即保持混凝土早期強(qiáng)度不下降的條件下,摻入粉煤灰對(duì)減小混凝土的自生收縮是有效的。
5．結(jié)論
一定范圍內(nèi),在保持水膠比不變的條件下,混凝土的自生收縮隨粉煤灰摻量的增加而減小;在保持混凝土7 天抗壓強(qiáng)度不變的條件下,盡管隨著粉煤灰摻量的增加需要不斷降低水膠比,但混凝土的自生收縮仍隨著粉煤灰摻量的增加而減小。
