建設(shè)工程教育網(wǎng) > 建筑文苑 > 工程管理 > 正文
2010-02-26 11:39 【大 中 小】【打印】【我要糾錯】
摘要:粉煤灰、礦渣粉的雙摻可提高混凝土工作性能,提高混凝土抗?jié)B性能,降低水化熱和提高混凝土強(qiáng)度,使高性能混凝土在工程中發(fā)揮更用效的作用。
關(guān)鍵詞:高性能混凝土;粉煤灰;礦渣粉;雙摻;原材料的作用
引言
據(jù)統(tǒng)計(jì):在正常工作條件下,混凝土結(jié)構(gòu)從建成到拆除重建的周期平均為40~50年。設(shè)計(jì)年限遠(yuǎn)大于40~50年,但普通水泥混凝土結(jié)構(gòu)物容易表面開裂,受到鹽類腐蝕,凍融剝蝕等危害所以無法實(shí)現(xiàn)預(yù)計(jì)的使用壽命,公元128年Hadrin大帝時期建造的一座建筑物如古羅馬萬神殿、古羅馬圓形劇場、古羅馬加爾輸水道歷時100多年的波特蘭水泥混凝土建筑物等沿用至今,研究表明存在一種高耐久性的混凝土,這就是高性能混凝土。
1、高性能混凝土基本概念
1.1 什么是高性能混凝土
高性能混凝土是一種新型高技術(shù)混凝土,是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作的混凝土。它以耐久性作為設(shè)計(jì)的主要指標(biāo),針對不同用途要求,對下列性能重點(diǎn)予以保證:耐久性、工作性、適用性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。為此,高性能混凝土在配置上的特點(diǎn)是采用低水膠比,選用優(yōu)質(zhì)原材料,且必須摻加足夠數(shù)量的礦物細(xì)摻料和高效外加劑。耐久性混凝土屬于高性能混凝土的范疇,國家對高性能混凝土沒有定義。一般認(rèn)為,高性能混凝土是高工作性、高耐久性。
1.2 什么結(jié)構(gòu)物是高性能混凝土
根據(jù)《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限級別。
2、為什么現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)不耐久
、偎噘|(zhì)量—過細(xì)、水化過快(C3A);
②水泥用量—過多;
、鬯冶—過大;
④混凝土早期強(qiáng)度—過高;
⑤外加劑—過亂;
、奘┕べ|(zhì)量—較差。
3、如何實(shí)現(xiàn)混凝土的高性能化
、僭黾踊炷恋拿軐(shí)性;
、谠黾愉摻畹谋Wo(hù)層厚度;
③防止混凝土開裂;
④改善粗骨料與水泥漿體間的薄弱界面和微結(jié)構(gòu);
⑤阻擋和延緩各種有害物質(zhì)侵入混凝土內(nèi)部。
4、與普通混凝土相比,高性能混凝土具有如下獨(dú)特的性能
4.1 高性能混凝土具有一定的強(qiáng)度和高抗?jié)B能力,但不一定具有高強(qiáng)度,中、低強(qiáng)度亦可。
4.2 高性能混凝土具有良好的工作性,混凝土拌和物應(yīng)具有較高的流動性,混凝土在成型過程中不分層、不離析,易充滿模型;泵送混凝土、自密實(shí)混凝土還具有良好的可泵性、自密實(shí)性能。
4.3 高性能混凝土的使用壽命長,對于一些特護(hù)工程的特殊部位,控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不是混凝土的強(qiáng)度,而是耐久性。能夠使混凝土結(jié)構(gòu)安全可靠地工作50~100年以上,是高性能混凝土應(yīng)用的主要目的。
4.4 高性能混凝土具有較高的體積穩(wěn)定性,即混凝土在硬化早期應(yīng)具有較低的水化熱,硬化后期具有較小的收縮變形。
5、粉煤灰、礦渣粉的雙摻在高性能混凝土中的作用
5.1 混凝土工作性能提高
混凝土拌合物的和易性,流動性提高,塌落度保持性較好;炷链、細(xì)骨料形成混凝土的骨架,其間有大量的空隙,這部分空隙在不使用摻和料時由水泥顆粒來填充,盡管水泥顆粒很小,但仍有空隙。在摻入礦渣粉和粉煤灰后,由于它們的粒徑與水泥顆粒粒徑形成粒徑梯度,顆粒之間相互填充,因此可以進(jìn)一步減少細(xì)集料顆粒間的空隙,使其更加密實(shí),并且可以使得水泥顆粒間的水分得以釋放,形成自由水,提高混凝土的流動性,這是礦渣粉和粉煤灰的微集料效應(yīng)。
另外粉煤灰的形態(tài)效應(yīng)也使得混凝土的流動性很好,粉煤灰的礦物組成是海綿玻璃體和鋁硅玻璃體微珠,這些球形玻璃體表面光滑,顆粒尺寸小,質(zhì)地致密,在新拌合物中起到一定的潤滑作用;礦渣粉與水泥顆粒之間及礦渣粉與礦渣粉之間接觸點(diǎn)面積小,且礦渣粉的斥水作用使得對減水劑吸附作用也較弱,因此礦渣粉及粉煤灰的雙摻可提高混凝土的流動性,和易性,減少塌落度損失。
5.2 混凝土抗?jié)B性能的提高
加入礦渣粉和粉煤灰后,其微集料效應(yīng)和火山灰效應(yīng)使得混凝土的結(jié)構(gòu)更為致密,降低了孔隙率。由于礦渣粉的細(xì)度高于粉煤灰,復(fù)合摻加后使得材料顆粒間相互填充孔隙,使各組成材料緊密堆積,進(jìn)一步降低孔隙率,從而增加混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)度,改善混凝土的抗?jié)B性能。
5.3 降低水化熱和提高混凝土強(qiáng)度
摻入礦渣粉的混凝土的水化反應(yīng)依賴于水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生的堿性物質(zhì)的激發(fā),生成凝膠體的速度遠(yuǎn)低于純水泥混凝土,礦渣粉在水泥顆粒間起到分散劑的作用。而且粉煤灰在水泥水化初期不參與水化反應(yīng),而是與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2進(jìn)行二次水化,滯后于水泥水化的過程,延緩了由于水化而產(chǎn)生的溫升。同時由于礦渣粉及粉煤灰的摻加替代了大量的水泥,進(jìn)一步降低了水化熱。在混凝土中加入礦渣粉和粉煤灰后,在混凝土內(nèi)部的堿性環(huán)境中,礦渣粉和粉煤灰吸收水泥水化時形成的Ca(OH)2,進(jìn)一步水化形成C-S-H凝膠,使界面區(qū)的Ca(OH)2晶粒變小,改善了混凝土的微觀結(jié)構(gòu),使水泥漿體的空隙率明顯下降,強(qiáng)化了集料界面的粘結(jié)力,使得混凝土的物理力學(xué)性能大大提高。另外礦渣粉和粉煤灰的微集料效應(yīng),使混凝土形成了微觀的自緊密結(jié)構(gòu),提高了混凝土的強(qiáng)度。
6、耐久性的試驗(yàn)結(jié)果
6.1 水膠比和電通量隨齡期增加,電通量逐漸降低,早期影響顯著,后期減小。
同一齡期隨水膠比降低,電通量降低,56d1000~2000庫侖(水膠比0.3~0.5),56d小于1000庫侖(水膠比0.3~0.4)
6.2 含氣量和電通量砼中含氣量增加,電通量增加不大當(dāng)電通量為1000庫侖時,對應(yīng)的含氣量為4%左右。
6.3 含泥量和電通量含泥量增加,電通量增加當(dāng)含泥量為4%時,電通量接近1000庫侖,再大滿足不了要求。
6.4 粉煤灰摻量和電通量7d隨粉煤灰摻量增加,電通量增加當(dāng)摻40%時,28d、56d電通量減少當(dāng)摻大于40%時,28d、56d電通量增加因此可看出40%是拐點(diǎn)。
6.5 粉煤灰燒失量和電通量燒失量增加,電通量增大,28d影響大,56d影響不明顯。
當(dāng)燒失量為1~9%時,56d電通量<1000庫侖。
6.6 外加劑摻量和電通量當(dāng)摻量<1%隨摻量增加,電通量在降低當(dāng)摻量>1%隨摻量增加,電通量在增加。
7、工程實(shí)例
杭州灣大橋:海工混凝土粉煤灰取代水泥20-40%三峽大壩混凝土:粉煤灰取代水泥10-40%大小洋山深水港工程混凝土:礦渣粉-粉煤灰復(fù)合摻量65%。
8、結(jié)束語
高性能混凝土就是能更好地滿足結(jié)構(gòu)功能要求和施工工藝要求的混凝土,能最大限度地延長混凝土結(jié)構(gòu)的使用年限,降低工程造價。高性能混凝土能不能經(jīng)受上百年的風(fēng)雨,需要?dú)v史的見證及考驗(yàn)。
參考文獻(xiàn):
[1]《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》。
[2]《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南》(CCES01-2004)。
[3]《鐵路混凝土試驗(yàn)方法匯編》。
1、凡本網(wǎng)注明“來源:建設(shè)工程教育網(wǎng)”的所有作品,版權(quán)均屬建設(shè)工程教育網(wǎng)所有,未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、鏈接、轉(zhuǎn)貼或以其他方式使用;已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用,且必須注明“來源:建設(shè)工程教育網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其法律責(zé)任。
2、本網(wǎng)部分資料為網(wǎng)上搜集轉(zhuǎn)載,均盡力標(biāo)明作者和出處。對于本網(wǎng)刊載作品涉及版權(quán)等問題的,請作者與本網(wǎng)站聯(lián)系,本網(wǎng)站核實(shí)確認(rèn)后會盡快予以處理。
本網(wǎng)轉(zhuǎn)載之作品,并不意味著認(rèn)同該作品的觀點(diǎn)或真實(shí)性。如其他媒體、網(wǎng)站或個人轉(zhuǎn)載使用,請與著作權(quán)人聯(lián)系,并自負(fù)法律責(zé)任。
3、本網(wǎng)站歡迎積極投稿。