粉煤灰细度对不同强度等级混凝土抗CL性能的影响.docx

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粉煤灰细度对不同强度等级混凝土抗CL性能的影响

粉煤灰综合利用

FLYASHCOMPREHENSIVEUTILIZATION　2008　NO.1

试验研究

粉煤灰细度对不同强度等级混凝土抗CL2

性能的影响

InfluenceofFlyAshFinenessontheChloride2PenetrationresistanceofDifferentStrengthGradeConcrete

刘　竞,邓德华,李兴翠,赵腾龙,尹　明

（中南大学,

　　摘　要:

通过新拌混凝土需水量、CL-,确定不同细度粉煤灰配置的低、中、高强混凝土的抗CL-:

、中强混凝土的早期强度;高强混凝土的早期强度下降较少;。

粉煤灰细度越高混凝土抗CL-渗透能力越明显,高水胶比关键词:

;;细度;抗CL-渗透;强度

中图分类号:

TU52812　　　文献标识码:

A　　　文章编号:

1005-8249（200801-0017-04

（CentralSouthUniversity,Changsha,410075

Abstract:

Thewaterrequirement,compressivestrength,rapidchloridepermeabilitytest,immersiontestin5%NaClsolutionweremadetoconfirmtheeffectofdifferentflyashfinenessesonconcrete,especiallytheresistancetochloridepenetrationofdifferentstrengthgradeconcrete.Theresultsindicatethatflyashcanincreasetheearlystrengthforlowandnormalconcrete;whileforthehighstrengthconcrete,theearlystrengthwasdecreasedonlyalittle.Andforallstrengthgradesconcrete,thestrengthdevelopmentisrathergood.thechloridepenetrationresistanceofallstrengthgradesconcreteincreaseswithanincreaseintheflyashfineness.Andtheinfluenceofflyashfinenessesonchloridepene2trationresistanceofconcreteinhighwater/binderratioismoreapparentthanthatinlowwater/binderratio.

Keywords:

flyash,concrete,fineness,chloridepenetrationresistance,strength

　　海洋环境中钢筋混凝土构筑物的破坏以CL-渗

透引起的钢筋腐蚀最为严重。

腐蚀减小钢筋截面积,降低钢筋与混凝土间粘结力;产生的膨胀应力导致混凝土保护层开裂,使得CL-更易侵入,钢筋锈蚀进一步加剧。

因此混凝土的抗CL-渗透能力对海洋环境钢筋混凝土构筑物的耐久性意义重大。

加入矿物掺和料可提高混凝土的抗CL-迁移渗透能力。

粉煤灰因其良好的形态效应、活性效应及微

集料效应已广泛应用于工民建、道路、隧道、海工、港工等建筑工程领域。

加入粉煤灰使基体和界面过渡区的孔径细化更加密实,CL-等有害离子难以侵入。

同时,粉煤灰越细,光圆度越好,减水效果越明显,硬化后孔径越细化,力学性能和抗CL-渗透性越好。

粉煤灰细度是衡量其等级的主要参数。

目前工程中大多采用超的用量相对来说都比较少,不足以起到很好胶结骨料的作用,容易导致结构的不均匀性,使混凝土强度结果出现很大的偏差。

3　结论

（1混凝土拌合物坍落度普遍在220mm左右,且

损失较小,适宜于泵送施工。

（2水泥用量不超过

400kg/m3,可以有效降低成本,同时提高混凝土的耐

久性。

在n=1.3,λ=0.33时,水泥用量仅为302kg,混凝土28d强度达到53.2MPa。

（3粉煤灰掺量占胶凝材料的30%以上,用水量基本控制在170kg/m3以下,有利于改善混凝土耐久性。

参　考　文　献

[1]　黄兆龙.混凝土性质与行为[M].台湾詹氏书局,1996.

收稿日期:

2007-07-10

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71・

　2008　NO.1　　　　　　　　　粉煤灰综合利用

FLYASHCOMPREHENSIVEUTILIZATION

试验研究

细、Ⅰ和Ⅱ级粉煤灰作为混凝土的掺合料。

我国超细、Ⅰ级粉煤灰的供应有限,因此在保证海洋工程环境的混凝土构筑物满足强度和耐久性的前提下,充分利用各等级粉煤灰尤其是低等级粉煤灰,为更大范围的将粉煤灰变废为宝具有重要意义。

本文利用超细、Ⅰ级、Ⅱ级粉煤灰代表3种不同细度的粉煤灰,分别进行需水量、强度和抗CL-渗透试验,确定不同细度粉煤灰配置出的低、中、高强度等级混凝土的抗CL-渗透能力,为在工程中更好的利用不同等级粉煤灰提供指导。

1　试验1.1　原材料

原材料包括（见表1,、河砂,中砂,细度模数为2.7,Ⅱ、粗集料（5mm～20mm石灰石碎石,压碎指标为7.8%、掺合料（各等级粉煤灰性能见表2、聚羧酸盐高效减水剂,Mighty2152TR。

表1　韶峰牌42.5普通硅酸盐水泥性能

细度

/%凝结时间/min初凝终凝体积安定性3d强度/MPa

抗压抗折

28d强度/MPa

抗压

抗折

6.5

160

360

合格21.83.9

48.1

7.4

表2　水泥、各等级粉煤灰化学组成、性能

组成及性能

超细灰

Ⅱ级灰

Ⅰ级灰

水泥

SiO2/%51.852.751.224.3Al2O3/%26.425.830.14.8Fe2O3/%5.09.76.53.8CaO/%4.13.74.955.3MgO/%1.01.20.84.2SO3/%

0.450.50.92.2比表面积/m2/kg720530415330烧失量/%3.03.54.82.8密度/g/cm3

2.542.232.123.15细度（45

μm筛余/%2.4

4.1

8.4

6.5

1.2　混凝土配合比

分别配置工作性一致,坍落度在（12.5±2.5cm

的低、中、高强混凝土。

其中,低、中强混凝土在未掺加粉煤灰时水胶比分别为0.56、0.45,不掺减水剂;加入粉煤灰后,发挥其减水效果,达到规定坍落度区间时,水胶比可分别降低到0.46、0.39。

高强混凝土水胶比为0.25,通过加入高效减水剂达到规定坍落度。

考虑

到粉煤灰对混凝土早期强度的影响,各配比中粉煤灰取代30%的水泥,取代系数1.5。

各配比见表3。

表3　混凝土配合比

强度

等级编号

水胶比w/b坍落度/cm组成/kg/m3

水泥（C粉煤灰（FA细骨料（S粗骨料（G水（W减水剂（SP

低强

L0.561334007851084190--ⅡL0.52142387581047203--ⅠL0.4912.7631054192--4551056180--N421807341013193--N2801807361016189--高强

H0.2514480075610441203.84ⅡH0.24153362167219951324.416ⅠH0.2312.53362167239981274.4161.3　试验方法

1.3.1　新拌混凝土坍落度　采用坍落度筒法测试新

拌混凝土坍落度。

1.3.2　混凝土抗压强度试验　试验按《普通混凝土力

学性能试验方法标准》

（GB/T50081-2002进行。

试件尺寸150mm×150mm×150mm。

成型1d后拆模,放入标准养护室养护,到7、28、90d取出测试。

1.3.3　混凝土抗CL-快速渗透性试验　采用ASTM1202试验方法。

在直流电压作用下,CL-能通过混凝土试件向正极方向移动,以测量一定时间内通过混凝土的电荷量反映混凝土抵抗CL-渗透的能力。

试件直径为（95±2mm,厚度（51±2mm。

测试前进行真空饱水。

将浓度为3.0%的NaCl溶液和0.3N的NaOH溶液分别注入试件两侧的试验槽中,注入NaCl溶液的试验槽内的铜网连接电源负极,注入NaOH溶液的试验槽中的铜网连接电源正极。

接通电源,记录一定时间电流读数,计算每个试件通电6h导电量。

1.3.4　混凝土浸泡试验　试件尺寸100mm×100mm×100mm。

成型1d后拆模,放入标准养护室养护至28d,将试件5个面用硅胶密闭,只留1面（非成型面或底面使CL-只能从此面渗透进入。

试件浸泡在5%的NaCl溶液,温度保持在20℃。

分别于4、8个月劈开试件,喷涂0.1N的硝酸银溶液,确定CL-的渗透深度。

2　试验结果与讨论2.1　需水量

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粉煤灰综合利用

FLYASHCOMPREHENSIVEUTILIZATION　2008　NO.1

试验研究

由表3看出,在保证混凝土拌合物工作性一致,坍落度在（12.5±2.5cm时,即使粉煤灰超量取代50%,掺加粉煤灰均可大幅度降低水胶比。

未加粉煤灰前,低、中、高强混凝土的水胶比分别为0.56、0.45、0.25;加入不同细度的粉煤灰后,水胶比均有不同程度的降低。

加入超细粉煤灰时,在满足相同工作性的条件下,水胶比降低幅度最大,分别为0.49、0.39。

粉煤灰的减水效果主要归因于其形态效应。

玻璃体微珠减小拌合物的内摩阻力,起到减水、分散、匀化作用。

粉煤灰越细,颗粒的光圆度越高,减水效果越明显。

试验还表明:

加入相同细度的粉煤灰时,（高水胶比、（中、高水胶比,搅,。

2.2　抗压强度

表4　各配比混凝土抗压强度　　/MPa

强度

等级编号

抗压强度

7d28d90d低强

L20.531.534.7ⅡL21.832.336.5ⅠL25.536.240.6中强

N30.142.548.6ⅡN31.442.550.5ⅠN32.743.753.8高强

H62.078.484.3ⅡH52.370.785.1ⅠH55.675.286.2由表4看出:

在粉煤灰超量取代系数为1.5时,

低、中强度的混凝土无论是早期7、28d,还是后期90d,粉煤灰的加入对强度的发展都有利。

表面上,这与其

他研究者[2、3]

关于粉煤灰的加入降低混凝土的早期强度不同,而实际上是相同的。

其他研究是在粉煤灰等量取代水泥且没有考虑粉煤灰的减水效果进而调整水胶比的前提下进行的。

本试验设计考虑到粉煤灰对混凝土早期强度的影响,采取1.5的粉煤灰超量取代系

数弥补这一影响。

并根据粉煤灰的减水效果,通过试配在达到同样工作性的前提下,粉煤灰的加入降低水胶比,从而对早期与后期的强度发展都有利。

试验表明:

在掺加粉煤灰时,为避免混凝土早期强度偏低的影响,可采取粉煤灰超量取代及通过粉煤灰的减水效果达到相同工作性的前提下降低水胶比等方法。

本试验

超量取代系数1.5,低、中强度混凝土的水胶比分别由0.56、0.45降低到0.49、0.39,取得较好的效果。

但在高强混凝土中,粉煤灰的分散性和减水效果不及中、低混凝土,加入后,降低混凝土的早期强度,降低幅度随粉煤灰细度的提高而降低;随着粉煤灰的活性效应的激发和密实填充效应,后期强度普遍高于未加粉煤灰混凝土,提高幅度随粉煤灰细度的提高而提高。

2.

3　CL-图1　不同配比混凝土28d电通量

1　CL-快速渗透

试验　从图1看出,未加粉煤灰混凝土的电通量明显高于同强度等级加粉煤灰混凝土。

低强混凝土中L的电通量为3876库,其抗CL-渗透能力很差。

加入粉煤灰后,电通量

明显下降,细度越高,下降越明显。

ⅡL、ⅠL、UL的电通量分别为2410、1942、891。

这主要是因为,粉煤灰的减水效果和孔径细化,混凝土更加密实,界面过渡区得到加强,抗渗性提高。

中强度等级混凝土N的电通量为2854,加入粉煤灰后,ⅡN、ⅠN、UN的电通量分别为2854、1317、1056、732。

高强混凝土CL-的渗透系数虽普遍较低,但变化趋势是相同的、明显的。

从图中还可看出:

低、中强度等级混凝土掺加粉煤灰后,抗CL-渗透能力的提高幅度明显高于高强混凝土的提高幅度

。

因此利用不同细度的粉煤灰,提高低、中强度混凝土的抗渗性更有意义。

图2　浸泡4、8个月CL-渗透深度

2.3.2　浸泡试验　从图2看出,4个月时,L的渗透深度为17mm,

加入粉煤灰的ⅡL、ⅠL、UL渗透深度分别为11mm、8mm、6mm,抗CL-渗透能力明显提高。

且随着粉煤灰

细度的提高,CL-渗透

深度进一步减小,这与CL-的快速渗透试验结果相同。

中强混凝土在4个月的渗透

（下转22页

・

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　2008　NO.1　　　　　　　　　粉煤灰综合利用

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试验研究

表5　脱硫粉刷石膏的技术指标要求

项目

技术指标测试结果施工性

刮涂无障碍刮涂无障碍

耐水性/48h无异常无异常耐碱性/24h

无异常无异常

体积密度/kg/m3≤500450可操作时间/min≥3055保水率/%　面层≥9096　　　　　底层≥7580初凝时间/min≥6090终凝时间/min≤480260抗折强度/MPa　面层≥3.03.9　　　　　　　底层≥2.02.5抗压强度/MPa　面层≥6.07.2　　　　　　　底层≥4.04.8剪切粘结强度/MPa　面层≥0.40.723　结论

（1膏,钙（C2S2HCa（OH2,还有少量针状Aft存在,水化反应较慢。

随着时间的增长和水化反应的进行,主体逐渐变成柱状的二水石膏晶体和钙矾石晶体,C2S2H凝胶填充其间,三者相互交叉搭接,未水化的石膏颗粒和杂质以微集料的形式填充于硬化体中。

水化产物填充越好,粉刷石膏的力学性能就越好。

（2脱硫粉刷石膏中加入缓凝剂,使石膏晶体粗化、晶体搭接削弱、硬化体空隙变大、,是强度降低的主要原因。

,。

（3复合缓凝剂,单一的缓凝剂作用越。

只有复合缓凝剂,抗折强度、抗压强度和剪切粘结强度等各项主要性能指标均优于《粉刷石膏》标准JC/T517-2004。

（上接19页深度较低,普遍低于10mm,8个月后测得

的渗透深度表明其抗CL-渗透性变化趋势同低强混凝土。

高强混凝土由于水胶比很低,无论4个月还是8个月,各配比的渗透深度都很小。

另外,CL-渗透深度随试验龄期的增长有所提高,但提高幅度较小,尤其是高强混凝土。

8个月测得的渗透深度仅比4个月测得的提高了1mm～2mm。

同时由于试验期较长,在4～8个月中,水化继续进行;粉煤灰的活性效应得以激发;生成的水化产物填充于空隙,基体和界面过渡区的密实性得以提高,混凝土抗CL-渗透的能力进一步增强。

这表明:

粉煤灰对后期混凝土抗CL-渗透能力的提高较早期更加明显。

低、中强混凝土4个月和8个月测得的渗透深度都随着粉煤灰细度的提高而逐渐减小。

其中,低强混凝土趋势更加明显。

但对于高强混凝土,粉煤灰细度的变化对渗透深度的影响不大。

这是因为,水胶比较高时,混凝土硬化后,空隙等缺陷较多,粉煤灰的填充、活性效应发挥较明显。

粉煤灰越细,表现越明显。

水胶比较低时,缺陷相对较少,对CL-的抗渗性本身就较高,粉煤灰作用的发挥相比低、中强混凝土就不明显。

另外,浸泡试验方法对高强混凝土的抗CL-

渗透能力的测试可能是不适合的,其高的抗CL-渗透能力需要更长的龄期才能较准确的反映。

但该试验方法对于中、低强度混凝土抗CL-能力的测试对比评价还是很有效的。

3　结论

（1混凝土中加入粉煤灰,由于其减水效果,可以在保证新拌混凝土坍落度一致的情况下,降低水胶比,这对早期、后期强度与抗CL-渗透能力都很有利。

且粉煤灰在高水胶比混凝土的减水效果比低水胶比混凝土更明显。

通过超量取代和由减水降低的水胶比,粉煤灰甚至提高了低、中强混凝土的早期强度;且高强混凝土的早期强度下降较少。

（2粉煤灰降低水胶比,孔径细化,基体与界面过渡区得到增强,提高了混凝土的抗CL-渗透能力,且细度越高,越明显。

粉煤灰细度的影响在高水胶比混凝土比低水胶比混凝土更明显。

（3粉煤灰的加入及细度变化对混凝土抗CL-能力的提高影响,在低、中强度混凝土中,无论是快速渗透试验,还是浸泡试验,都较明显。

对于高强混凝土,快速渗透试验较明显;浸泡试验不明显。

参　考　文　献

[1]　BijenJ.Benefitsofslagandflyash[J].ConstrBuildMater

1996;10（5:

309-14.

2　吴中伟,廉慧珍.高性能混凝土[M].北京:

中国铁道出版社,19993　冯乃谦.高性能混凝土[M].北京:

中国建筑工业出版社,1996.4　MeckE,SirivivatnanonV.Fieldindicatorofchloridepenetrationde2

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1113～7.

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