周一至周五 | 9:00—22:00

期刊论文网 > 自然科学论文 > 力学论文 > 最新力学类论文 矿物掺合料对高性能混凝土力学性能和耐久性的影响分析

最新力学类论文 矿物掺合料对高性能混凝土力学性能和耐久性的影响分析

2018-12-04 17:44:39来源:组稿人论文网作者:婷婷

  摘要:本文主要讲述了膨胀剂、粉煤灰以及矿渣用不同的比例掺到高性能混凝土对其力学性能和耐久性的影响。分析了不同养护条件、水胶比以及配合比等条件下矿物掺合料的弹性模量、抗压强度、抗折强度、劈拉轻度、抗冻性、抗氯离子渗透和干燥收缩性能等的变化规律。

  关键字:矿物掺合料,高性能混凝土,力学性能,混凝土

  目前,最常用的人造材料就是混凝土,每年我国混凝土的使用数量高达20亿吨,由于混凝土的平均强度不是很高、耐久性不是很好,使得建筑物重量较大、能量消耗较高、后期的维修工程量比较大。在混凝土中掺入矿物参合聊可有效提高水化胶凝物质的质量、有效减小了混凝土硬化后的孔隙率。质量好的矿物掺合料对混凝土强度的贡献率可以达到20%以上。由于矿物掺合料对提高混凝土的力学性能和耐久性具有很重要的作用,故需要对膨胀剂、粉煤灰以及矿渣等进行深入的实验分析。

  矿物掺合料对高性能混凝土的影响

  在对混凝土进行配制时,需要在其中加入矿物细掺料/高效减水剂等改性材料,才能有效提高混凝土的性能。加入矿物细掺料,可有效改善混凝土的工作特性、降低温升、提高抗腐蚀能力、增加了后期的强度。如今常用的矿物细掺料为矿渣,下文是矿渣在高性能混凝土力学性能和耐久性中的影响。

  在实验中混凝土的配比参数是:水泥与矿渣的用量是575,其表观密度是2460、砂率是31%、矿渣是85,高效减水剂是2.4%,。为减少制备混凝土中水泥的用量、提高混凝土的水胶比,设计了多个配合比。具体见表1。

  表1不同的混凝土配合比

  代号参数1 m3混凝土材料用量/kg实测水胶比砂率减水剂表观密度水泥矿渣水砂碎石减水剂表观密度 kg/m3坍落度/mmC00.2613422460575150590114511.5250513010.261.031.990.02-180C10.261342246051758150590114511.525051300.90.1-180C20.261342246049085150590114511.525051300.85-180C30.2613422460460115150590114511.52495130 -180 0.80.210.261.031.990.02C40.261342246046882150600116011.52490130 -180 0.850.1510.271.092.110.02

  用表1配制的混凝土,制成100100100的样品,在1天、3天、7天以及28天对其抗压强度进行测量。同样,用上述混凝土制成150150150的样品,在28天之后对其劈裂抗拉强度进行测量。

  通过实验发现,将矿渣加入到制备的混凝土中的时候,会使得早期龄期的混凝土的抗压强度减少,尤其是在3天这个龄期的时候,混凝土的抗压强度随着掺入的矿渣量的增多,降低,原因在于水泥的含量不多,矿渣水化速度不快、一次水化的产物不多。但是当龄期大于28天之后,掺入了矿渣的混凝土的轻度得到了明显的提升。通过实验可以发现,随着矿渣掺量的不断增加,高性能混凝土的抗压强度不断下降。

  为分析水胶比的不同对混凝土抗压强度的影响,实验中混凝土试样的矿渣的含量是相同的。通过实验结果发现,试样C4中的胶凝含量不高,需要的水量也不多,因此在开始的时候需要的水分比较多,目的是加强混凝土第一次水化,提高混凝土的强度,但是在之后的龄期中,其在提高混凝土的强度优势将会变得不明显。

  本文还分析矿渣掺入量对混凝土性能参数劈裂抗拉强度的影响,在混凝土加入了矿渣之后,在各个龄期的混凝土的劈裂抗拉强度都有所提高。龄期为7天与28天的时候,矿渣掺量是20%的混凝土的劈拉强度提高,而7天龄期的劈拉强度提高程度是比28天的大的,原因在于矿渣的颗粒直径不大,能提高混凝土结构的紧密性,大孔隙就会有所减少,更多的孔隙中的规则分布的AFt晶簇,起到了加筋的作用。

  分析矿渣在高性能混凝土耐久性性能,从干燥收缩、干燥失重、抗氯离子渗透、抗冻性能这几个方面进行了研究。通过实验发现,当矿渣掺入到混凝土之后,其干燥收缩率明显减少,在龄期比较小的时候,各个混凝土试样的干燥收缩率的差别不大;但是随着龄期的增加,矿渣在混凝土干燥收缩率方面的影响明显降低。

  而随着试样中水胶比的增加,混凝土的干燥收缩率也逐渐提高,然而,当龄期达到21天之后,混凝土的干燥收缩率基本不变,这也就说明水胶比对高性能混凝土的影响主要集中在早期。

  毛细管压力是使得混凝土具有干燥收缩能力。在对混凝土进行干燥的过程中,混凝土中的毛细管孔隙的含水量会明显减少,毛细管发生变形会随之变形,毛细管张力提高,混凝土在体积上产生收缩。掺入矿渣超细粒子的填充效应降低了混凝土的孔隙率和毛细管压力,以致引起的干燥收缩变小。倘若混凝土中用水量增加,水灰比和毛细管张力会随之提高,混凝土体积收缩增大,导致产生较大的干燥收缩。

  掺入矿渣的混凝土的干燥失重值高于没有掺入混凝土,其排列顺序和干燥收缩率是相反的,这就表明随着矿渣掺入在降低了干燥收缩率降低的同事提高了混凝土的干燥失重值。而掺入矿渣的混凝土的的抗氯离子渗透能力和抗渗性都有所提高。掺20%、15%、10%矿渣之后混凝土的氯离子迁移电量分别为740C 、658C 、648C,所以掺入矿渣对抑制氯离子渗透性是有效的。掺入矿渣后混凝土的膨胀率降低,表明其可有效提高混凝土的抗冻性。

  矿渣和粉煤灰混合掺料对高性能混凝土性能的影响

  为分析在混凝土中掺加10%粉煤灰条件下,矿渣含量对混凝土性能的影响,因此在基本配合比的条件下,分析了矿渣掺量是10%、20%、30%混凝土性能。具体配合比见表2。

  表2 混凝土的各种配合比

  代号参数1 m3混凝土材料用量/kg水胶比砂率减水剂表观密度水泥矿渣粉煤灰水砂碎石减水剂X0.47401.724304500019073511006.8910010.471.822.7160.017Y0.3392246053000160690108010.610010.31.32.0380.02Y00.33922460477053160690108010.60.900.110.31.32.0380.02Z0.25382.4248060000150660107014.40.900.110.251.11.7830.024

  通过实现对比Y与Y0的实验结果发现,发现在掺入粉煤灰值后,早期混凝土强度会有所下降, Y和Y0在21天龄期的抗压强度分别为53MaP和5l.7MPa,然而随着混凝土龄期的不但增加,该种混凝土的抗压强度得到了明显快速提升。当粉煤灰掺量一定的时候,,矿渣掺量在不同比例的条件下,早期的混凝土强度随着矿渣参量的增加强度减少,但是在矿渣含量高的混凝土抗压强度还是得到明显提升的。在粉煤灰含量是10%,矿渣含量为30%的情况下,混凝土的抗压强度达到最大值,表明粉煤灰和矿渣复合掺入时,在掺入的矿渣的数量比较大的时候,可以使得混凝土的抗压强度增加。

  通过实验发现,水胶比对混凝土抗压强度的影响比较大,在水胶比比较大的时候,粉煤灰会造成高性能混凝土抗压强度的降低,在混凝土的制备中掺杂矿渣会在一定上使得其力学性能中的抗压强度有所提高,然而,随着混凝土中掺杂的矿渣含量的提高,其力学性能中的抗压强度会得到显著的减少。在水胶比比较低的时候,复合掺料具有比较明显的优势。具体见图1。

  图1 不同配合比下的抗压强度情况

  将粉煤灰和矿渣混合掺合之后,沪宁图的劈裂强度会有所提高,但是提高程度不是十分明显。在水胶比比较小的时候,随着矿渣含量的增加,混凝土利力学性能劈裂强度减小。随高性能混凝土的弹性模量随着水胶比的减小提高。在只掺杂了粉煤灰的混凝土,在水胶比相对比较大的时候,混凝土的弹性模量会不断减小。但是,不管水胶比的大小,粉煤灰与矿渣的混合掺合会提高混凝土的弹性模量,然而掺合料比例的不同在混凝土弹性模量的影响不是很明显。

  本文还分析了掺混合掺料对高性能混凝图耐久性能的影响。比较Y和YO发现,Y0配合比条件下,也就是掺粉煤灰的混凝土的干燥收缩率降低。 只掺合粉煤灰,混凝土在3天龄期的干燥收缩率是比较大的,但是在这之后,干燥收缩率的变化不大。掺了10%粉煤灰与10%矿渣的混凝土,早期的干燥收缩率是十分小的,然而这种配合比的条件下,后期龄期的混凝土的干燥收缩率得到明显提升。在水胶比越小的情况下,矿物掺合料对干燥收缩率的影响越来越明显。

  初始潮湿养护在第7天的龄期之后,混凝土干缩率是远远比第3个龄期的混凝土。在28天时,潮湿养护7天后的混凝土试样Y和Y0的干燥收缩率降低了3.1%、25.7%,这就是说维持长时间的潮湿养护,会有效降低混凝土的干燥收缩率。

  3、 结论

  总而言之,膨胀剂、粉煤灰以及矿渣用不同的比例掺到高性能混凝土会对对高性能混凝土的力学性能和耐久性具有比较明显的影响。通过多次对比实验发现,不同配比下的混合材料,对高性能混凝土的耐久性与力学性能的影响不一定都是提高作用,只有以恰当的比例对混合材料进行掺杂,才能有效提高混凝土的性能,使得掺杂的材料发挥各自的优势,从而提高高性能混凝土的性能。

栏目分类