1、.頁(yè)巖陶粒預(yù)濕處理對(duì)輕集料混凝土的強(qiáng)度和抗凍性的影響第33卷第6期2005年6月硅酸鹽JOURNAlOFTHECHINESECERAMICSOCIETYVO1.33,NO.6June,2005頁(yè)巖陶粒預(yù)濕處理對(duì)輕集料混凝土的強(qiáng)度和抗凍性的影響鄭秀華,張寶生(哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,哈爾濱150006)摘要:研究了頁(yè)巖陶粒經(jīng)不同程度預(yù)濕處理后輕集料混凝土強(qiáng)度和抗凍性(采用快凍法)的變化規(guī)律,研究結(jié)果表明:隨著頁(yè)巖陶粒預(yù)濕程度的增加,輕集料混凝土早期強(qiáng)度明顯降低,后期強(qiáng)度變化不大,而強(qiáng)度增長(zhǎng)率明顯增大.隨著頁(yè)巖陶粒預(yù)濕程度的增加,輕集料混凝土的抗凍性有所降低,但仍能滿足300次凍融循環(huán)要

2、求.煮沸處理的頁(yè)巖陶粒混凝土,含氣量為4時(shí),經(jīng)300次凍融循環(huán),相對(duì)動(dòng)彈性模量仍達(dá)85以上;提高含氣量達(dá)5時(shí),頁(yè)巖陶粒預(yù)濕程度對(duì)輕集料混凝土的抗凍性的影響不大.同時(shí)對(duì)抗凍機(jī)理做了初步探討.關(guān)鍵詞:頁(yè)巖陶粒;預(yù)濕處理;輕集料混凝土;強(qiáng)度;抗凍性中圖分類號(hào):TU528.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):0454EFFECToFPREWETTEDSHALECERAMSITEoNSTRENGTHANDFRoSTRESISTANCEoFLIGHTWEIGHTAGGREGATECoNCRETEZHENGXiuhua,ZHANGBaosheng(SchoolofMaterialsScienceandEngineer

3、ing,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150006,China)Abstract:Thevarianceofstrengthandfrostresistance(byacceleratedfreezingthawing)oflightweightaggregateconcretewereinvestigatedwhenshaleceramsiteispre-wettedindifferentdegrees.Theresultsshowthataspre-wettingdegreeincreases,thecompressivestrengthoftheli

4、ghtweightaggregateconcreteatanearlyagedecreasesseverely,andthatatalateragehasnoobviouschange.However,thestrengthgrowthrateobviouslyincreases.Thedegreeofshaleceramsitepre-wettingaffectsthefrostresistanceofshaleceramsiteconcretetosomeextent.andfrostresistancethedecreases:butitcanstil1endure300freezing

5、thawingcycles.Ahertheshaleceramsitehasbeenboiled,therelativedynamicmodulusofconcrete,ofwhichtheaircontentiS4,isnot1owerthan85after300freezingthawingcycles.Whentheaircontentis5,thedegreeofshaleceramsitepre-wettinghasaslighteffectonthefrostresistanceof1ightweightaggregateconcrete.Thefreezingthawingdes

6、tructivemechanismwasalsoinvestigated.Keywords:shaleceramsite;pre-wettedtreatment;lightweightaggregateconcrete;strength;frostresistance輕集料混凝土是高層建筑,大跨,軟土地基及高耐久性的土木工程最理想的結(jié)構(gòu)混凝土材料.美國(guó),挪威,日本,德國(guó)等國(guó)家輕集料混凝土用于結(jié)構(gòu)工程比我國(guó)早且發(fā)展迅速,我國(guó)與之相比差距甚遠(yuǎn).近年來(lái)我國(guó)在高性能輕集料混凝土的研究,開(kāi)發(fā)和利用方面,取得了可喜的成就_1,但在許多方面還存在著不同認(rèn)識(shí),例如:有的主張配制高性能混凝收稿日期:基金項(xiàng)目:第

7、一作者:通訊作者:20041229.修改稿收到日期:20050420.哈爾濱工業(yè)大學(xué)校優(yōu)秀青年基金(01502976)資助項(xiàng)目.鄭秀華(1965),女,博士研究生,副教授.張寶生(1941),男,教授,博士研究生導(dǎo)師.土需采用具有高筒壓強(qiáng)度,低吸水率(吸水率5,甚至2)的高性能輕集料,以克服普通輕集料吸水率較高,塌落度損失嚴(yán)重的弊端,以便于泵送施工_3;若采用吸水率較高的輕集料,擔(dān)心預(yù)濕處理又會(huì)給抗凍性帶來(lái)不利影響.可是吸水率低的輕集料又會(huì)削弱其"微泵"作用,使集料與水泥石界面的結(jié)構(gòu)受到不利影響,降低輕集料對(duì)混凝土性能的正Receiveddate:20041229.Appr

8、oveddate:20050420.Firstauthor:ZHENGXiuhua(1965),female,postgraduatestudentfordoctordegree,associateprofessor.Email:zhengxiuhua651Correspondentauthor:ZHENGBaosheng(1941m),male,professor.第33卷第6期鄭秀華等:頁(yè)巖陶粒預(yù)濕處理對(duì)輕集料混凝土的強(qiáng)度和抗凍性的影響?759?面影響.目前,國(guó)內(nèi)已有幾家企業(yè)能生產(chǎn)高強(qiáng)輕集料,但大多數(shù)產(chǎn)品吸水率超過(guò)5.為了研究這類高強(qiáng)輕集料,經(jīng)預(yù)濕處理后,對(duì)混凝土的性能的影響,選用哈爾濱金

9、鷹建筑節(jié)能制品有限責(zé)任公司生產(chǎn)的球型頁(yè)巖陶粒,采取不同預(yù)濕處理,探討了其對(duì)混凝土的強(qiáng)度和抗凍性的影響.1實(shí)驗(yàn)1.1原材料水泥為哈爾濱市水泥廠的P?042.5普通硅酸鹽水泥.粉煤灰為哈爾濱熱電三廠的I級(jí)灰.粗集料為哈爾濱市金鷹建筑節(jié)能制品有限責(zé)任公司的球型頁(yè)巖陶粒,性能見(jiàn)表1.細(xì)集料為普通河砂,細(xì)度模數(shù)2.6,視密度2.65g/cm.,堆積密度1500kg/m.外加劑為UNF一5高效減水劑(萘系磺酸鹽甲醛縮合物)和sJ一2引氣劑(以天然野生植物皂莢為主要原料,主要成分為有機(jī)物三菇皂貳,是一種非離子型表面活性物質(zhì)).1.2成型對(duì)于陶粒按不同預(yù)濕要求進(jìn)行預(yù)處理備用,預(yù)濕程度分為干陶粒,吸水時(shí)間分別為

10、5min,1h,24h,72h,以及在沸水中沸煮2h.先將砂,水泥,粉煤灰干拌30s,然后加入外加劑及水拌合1min,最后將處理后的陶粒倒入砂漿中再拌合2min后成型.表1頁(yè)巖陶粒的性能Table1Propertiesofshaleceramsite1.3抗凍性實(shí)驗(yàn)混凝土的抗凍性實(shí)驗(yàn)按照普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能實(shí)驗(yàn)方法(GBJ8285)中的快凍法進(jìn)行.用相對(duì)動(dòng)彈性模量和質(zhì)量損失率來(lái)評(píng)價(jià)抗凍性.1.4樣品的配合比基準(zhǔn)配合比,水灰質(zhì)量比為0.33,砂率為41,水泥為384kg/m.,粉煤灰為96kg/m.,砂750kg/m.,干陶粒461kg/m.,引氣劑為0.03,調(diào)整減水劑用量以保證混凝土

11、的塌落度基本相同,樣品實(shí)驗(yàn)配合比見(jiàn)表2.2結(jié)果及討論2.1抗壓強(qiáng)度對(duì)表3中的各樣品分別測(cè)定7,14,28,56d及140d的抗壓強(qiáng)度.并以7d抗壓強(qiáng)度為基準(zhǔn),考察其它齡期混凝土抗壓強(qiáng)度的增長(zhǎng)幅度,用強(qiáng)度增長(zhǎng)率表示.實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3,圖1及圖2.由圖1,圖2表2樣品的配合比Table2ProportionsofthesamplesSamplePrewette.dWaterabs.on.,P.lastticiziersJ2.No.gree/contentinms/"."s1ump/mmWdetting,c,(okngcr.ateb3u)lens1ty/nlkdLKg'13

12、O179713518101351825145183O150185815018981401889M三暑BA1A2A3A4A5A6SampleNo.圖1抗壓強(qiáng)度與預(yù)濕程度的關(guān)系Fig.1Relationshipbetweencompressivestrengthandpre-wetteddegree日鼬14d匡蘿28口56N140圖2強(qiáng)度增長(zhǎng)率與預(yù)濕程度的關(guān)系Fig.2Relationshipbetweenstrengthincreasingrateandpre-wetteddegree可知:(1)隨著陶粒預(yù)濕程度的增加,早期強(qiáng)度(7d)下降較快,陶粒含水率由0增至28.29/6時(shí)(由樣品No.A

13、1至No.A6),強(qiáng)度下降約209/6.這主要是由于隨著陶粒預(yù)濕程度的增加,陶粒從水泥砂漿中的吸水能力隨之減弱,陶粒界面處的水灰比(water/cement,w/c)降低幅度減小,界面強(qiáng)度隨之降低,而陶粒筒壓強(qiáng)度因軟化降低約8(見(jiàn)表3),導(dǎo)致陶粒混凝土早期強(qiáng)度下降較大.(2)經(jīng)5min,1h吸水預(yù)濕處理后的頁(yè)巖陶粒混凝土(樣品No.A2,樣品No.A3)28d強(qiáng)度基本與樣品No.A1的強(qiáng)度相當(dāng).未預(yù)濕處理的頁(yè)巖陶?；炷?樣品No.A1)28d和140d的強(qiáng)度增長(zhǎng)率分別為7.29/6和20.0,而用72h飽水處理的陶粒配制的混凝土(樣品No.A5),28d和140d強(qiáng)度增長(zhǎng)率達(dá)21.19/6和

14、36.1;沸煮處理的陶?；炷?樣品No.A6)140d強(qiáng)度增長(zhǎng)率達(dá)50.39/6,幾乎是樣品No.A1強(qiáng)度增長(zhǎng)率的2.5倍,140d的強(qiáng)度超過(guò)了未預(yù)濕處理的頁(yè)巖陶?；炷?樣品No.A1)的強(qiáng)度.由此可見(jiàn):隨著陶粒預(yù)濕程度的增加,陶?；炷恋膹?qiáng)度增長(zhǎng)率也隨之增大,后期強(qiáng)度逐漸增長(zhǎng).這是由于隨著時(shí)間的延長(zhǎng),水泥水化消耗水分,水泥漿內(nèi)部濕度逐漸降低,陶粒吸收的水分又返出來(lái),其返水能力又隨著頁(yè)巖陶粒預(yù)濕程度的增加而增加,即陶粒的"自養(yǎng)護(hù)"能力增強(qiáng),混凝土內(nèi)部這種"自養(yǎng)護(hù)"比依靠外界條件養(yǎng)護(hù)更有利l4J.陶粒返水作用對(duì)混凝土"自養(yǎng)護(hù)"有很重

15、要的影響,這種"自養(yǎng)護(hù)"增強(qiáng)效應(yīng)可保證陶?；炷恋拈L(zhǎng)期強(qiáng)度穩(wěn)步增長(zhǎng),對(duì)提高混凝土工程的安全性具有重要意義.另外,陶粒自身具有火山灰活性,能與Ca(OH)反應(yīng),生成水化產(chǎn)物,陶粒界面粘結(jié)強(qiáng)度增強(qiáng),所以其后期強(qiáng)度增加較明顯.2.2抗凍性陶粒經(jīng)不同程度預(yù)濕后配制的混凝土抗凍性實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3及圖4.由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知:經(jīng)養(yǎng)護(hù)28d的各預(yù)濕程度的陶?；炷?樣品No.A1樣品No.A5),隨著預(yù)濕程度的增加,抗凍性有降低的趨勢(shì),但經(jīng)300次凍融循環(huán)時(shí),相對(duì)動(dòng)彈性模量均在85以上,質(zhì)量損失為2.62.8,說(shuō)明都具有良好的抗凍性.對(duì)吸水率較大(經(jīng)煮沸處理)的陶?；霱璺皿加m0窆苗皇.AI譬g

16、.u加m096莒一%2.E一'苗E皇第33咎葦6lW鄭秀等:頁(yè)巖陶粒j麗濕處理對(duì)輕襄料混凝土的強(qiáng)墮墊墮墅":!:501"'l5B2O02513OOFrzingIhawlng一vI.l|:圖=凍融循環(huán)計(jì)混凝土質(zhì)旨損l先的影響FlEEfbcf_rfrt!ezingIhawingilrl¨I'IIIhl【fclncre【sFrzir一lhavlng(一【1球融話環(huán)對(duì)混凝:的千1】對(duì)動(dòng)掉性模量的影響ViK.Jfl'c,IafIret-zingthawingcrles1)nIhereativ(dyrlniicmj(1ulL1sf'fC

17、OHCrH凝土No.A6.經(jīng)增加含t量岳(混凝土No14),0f)改凍融后的豐H對(duì)劫?gòu)椥阅Ａ坑?5.d"提高到9l0.-".其抗凍件有所改善說(shuō)明當(dāng)陶粒預(yù)濕程度增加時(shí).-通過(guò)適量增加韞凝土的含氣量改善J執(zhí)球性因此.認(rèn)為頇濉處理后機(jī)性差的兌濁值得探討3抗凍機(jī)理探討為r提高混凝:柏?fù)醿鲂?JJI優(yōu)質(zhì)粉煤版,引氣制技l島做減水削是非常必要的"1.在陶粒混凝土中川凡優(yōu)質(zhì)粉煤廄I氣州技高技減水劑.時(shí)提高耀凝土fIlJ抗凍性樣是有刺的,它們對(duì)混凝L抗凍性的影響Lj通混凝土葉1吶相似而與普通凝比較.陶粘混凝土的抗凍性主要受陶耗結(jié)構(gòu)技其"激泉"作用對(duì)硬化混凝:結(jié)

18、構(gòu)的影響這主露討論陶粒在混凝土?¨1的作陶糙具彳丁多孔結(jié)構(gòu),Il表面比較粗糙宴聆所用陶粒L隙率達(dá)56.3,開(kāi)lI孔隙率為l6_7.其飽和克水程度為0.,其值遠(yuǎn)小于O.8.說(shuō)明陶粒本身具有很好的抗晾竹:陶糙的多孔結(jié)對(duì)混凝土的結(jié)恂必然產(chǎn)生ff4大_內(nèi)影響,陶粒具有多孔性.決定r其在水泥漿中具訂明顯的噯水和返水特性在水泥水化初期,陶粒從水泥漿l+1吸水,使其界面過(guò)渡區(qū)I_l勺水灰比小于水泥漿基悼的球膚比,界面過(guò)渡區(qū)水泥石結(jié)構(gòu)較水泥漿基體密實(shí)隨著時(shí)問(wèn)的延長(zhǎng).水泥水化斷消耗水跳漿巾水舒,水姓漿巾I勻相對(duì)濕度逐漸降低.早期lllf扣時(shí)濕度變化較快,后期相對(duì)濕度變化較慢.當(dāng)水泥漿中的相對(duì)濕度小于陶

19、粒Ip相對(duì)濕度時(shí).陶粒中的水就會(huì)逐漸釋放出來(lái)起到混凝土內(nèi)部自養(yǎng)護(hù)"作用,使陶粒界面處水泥水化啞充分.水=l乏石結(jié)構(gòu)更加致釬(見(jiàn)圖5,6,l40d的樣品No.A0界商的水化產(chǎn)物致密度較樣品No.A1的高).這刊提高混凝土的抗凍性分有利另外,陶特車(chē)身的多孔結(jié)構(gòu)中.封閉細(xì)小的扎含量高,這可從屜微照片_看到【見(jiàn)圖7).這"儲(chǔ)備孑L"的存在.相當(dāng)于引制在混凝土巾-Iln勺封閉孑L.有卸壓作罔6樣品1J_A3過(guò)渡KK皚石結(jié)構(gòu)Fl6PaL1】a1rixsIPLIc1Llr0fin【crraclfrI-lylsiI1c】nZ(HIofsanlpleN)A30一日§nEi

20、l¨】寺蘭罔7陶牡孔結(jié)構(gòu)FlE?Pores1llJClut-<-r)rhaie【rHjJI用.因此混凝土的抗淋-:提高:陶牲預(yù)濕處理后.雖然水進(jìn)入到阿粒內(nèi)部."儲(chǔ)備孔"會(huì)肯所減少,f;=充水程度仍,于().8.此時(shí)混凝土仍具有良好1勺抗珠什陶牲煮沸后啦水率達(dá)28.吸水率特別大的向牲水跳水化初期培本不吸水.而在水2J己漿_1_l-,沸煮時(shí)陶粒吸人曲水訂部分水返IlI束這將導(dǎo)致陶粒界處的水灰比局徘增大.界嘶帖結(jié)強(qiáng)度有所減弱.1然"自養(yǎng)護(hù)"作|1可拍:補(bǔ)分強(qiáng)度損失.f最終l=l!f處結(jié)構(gòu)致密度不hu確一定吸水能陶粒麗結(jié)匈.這28d娃澈硬

21、度刪斌i糶得以讓實(shí).未顧糙處理陶粒煮沸處理陶牡面(801In山】顯微硬度分1為8001OO!lMPa干lJ060(1MP+t此崩濰煮后陶粒配制的混凝土較常溫常壓下預(yù)濕處理陶粒制的混凝土n勺抗陳性差,怛在含氣墾'刖.仍滿足1I兩融衙環(huán)要求,具柏較好的抗凍性4結(jié)論(I)頁(yè)措陶牲觚濕處后.隨著陶粒水率的增打¨.混凝t的妊度仃所降低.期L7d)強(qiáng)度下降幅度較大.后期(56d)F降幅度較小,隨預(yù)濕程度舊增加.強(qiáng)度增乏率明顯增大經(jīng)min髓水1主1h吸水預(yù)濕處理后的巖陶?；炷恋?8d強(qiáng)度基奉與未頑濕處理eI"J貞巖陶粒混凝土的強(qiáng)度相,(2)經(jīng)5rain,】h,21I頂濕處理的蟲(chóng)

22、巖陶粒對(duì)溫凝上的抗忡影響不大,而且在200次凍融循環(huán)fj苕.卡日對(duì)動(dòng)彈模量基奉l小變或略宵降低;頁(yè)巖陶粒吸水_1或郴點(diǎn)處坤后混凝土的l1對(duì)動(dòng)彈性模略肯F降,H于混凝土含有4的含氣量.仍能滿址:0¨次凍融循環(huán)要求:刊頁(yè)巖陶粒預(yù)泓程度大的混凝土.完全可以通過(guò)提高蕻含氣擘來(lái)確保茸抗陣性要水t)陶牡頂濕處理別抗簿性不利的蛻法值得商,J',Jt桃陶粒本身的孔結(jié)構(gòu),暇水特征及混凝七含氣量而論參考文獻(xiàn):Li葭城櫥卡蛆島慢輕集料隧盛上n?橋粱i.稚-i應(yīng)用的效益和趾能特?訃斫lj.泄凝土2_1.-l!】:?29CA()【'hii,YcYuili:ll4.L'ill,r卜I(IrlChines+-】-20nLI11!J】廢軍,張勇.洲.商強(qiáng)輕集辯慍艇土橋而施【泵退技術(shù)1混凝1'.!:J一2c】:H舶DINGQil1tlFI.ZHANGV川tWFazh<Ju.",.Canrr(IriIiChlm+m(-1.lJ¨-R3:Mt)HMM;I)sm(.EZZrDDF+ENMitidyPmlxrtle.sufitil+hrlnt,fflit4htweivhtrgP(%)11L-y(【_JCemLunlrComfs.1'1I.j!JI!'I3一I維1眭【lll翰蝶筮島1=!=能越