大掺量掺合料混凝土的性能研究

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1、广东建材2010年第6期水泥与混凝土大掺量掺合料混凝土的性能研究黄和忠(惠州市建设工程质量监督站)摘要：研究了两种外加剂、矿渣粉、粉煤灰(不同掺最)及不同石子粒径对混凝士强度、收缩的影响。试验发现，掺入掺合料后，混凝±早期强度降低，并且随矿渣粉、粉煤灰掺量增加而下降，收缩有所增加。石子粒径为5’--20vJn的混凝土收缩明显大于5～31．5m。关键词：外加蒯；粉煤灰；矿渣粉；强度；收缩；裂缝：超量取代；等量取代1概述混凝土是一种大众的建筑材料，具有可浇注性、耐火、经济等优点，但是也有其弱点，例如脆性大、抗拉强度低、容易产生裂缝

2、等。混凝土是一种十分复杂的复合材料，其基本组成是骨料、胶凝材料(包括水泥、掺合料、)l-)Jl剂)和水。普通水泥的主要成分是C3s、c2S、C担、C4AF，水泥等胶凝材料在遇到水后，会发生～系列的水硬化过程，水化产物会产生体积变形，当这些变形受到约束时，就会产生裂缝。目前，新材料和新施工技术的不断出现，使得混凝土的泵送高度越来越高，混凝十越来越高强早强，但是混凝土的裂缝产生始终伴随着混凝土施工过程，始终是一个令人头痛的通病。混凝土裂缝的出现，应该是属于正常的规律，因为混凝土从拌合到硬化过程开始，直至在使用时收到荷载和种种环境恶

3、劣因素的影响，始终存在着引发裂缝的因素。混凝+裂缝，可以分为微观裂缝和宏观裂缝，微观裂缝可以说是混凝土固有的，它在稳定状态对混凝土是无害的，而一旦受到足够大的外力，或者周边温度、湿度急骤变化时，这些微观裂缝就会失去稳定状态，并沿着水泥石和骨料的界面发展，直至成为宏观裂缝，这一过程是必然的，也是可以控制的。要控制裂缝，首先要了解裂缝产生的原因，混凝土的裂缝在塑性阶段、混凝土硬化、使用阶段都会产生。1．1混凝土裂缝产生的原因(1)混凝土在塑性阶段产生的裂缝主要有：塌陷裂缝和塑性收缩裂缝。塌陷裂缝：混凝土塑性阶段由于组成部分密度不同

4、而产生分层，引起水泥浆体上浮、骨料下沉，当混凝土内部部分材料下沉时，遇到钢筋阻挡，会在钢筋上部出现塌陷裂缝。塑性收缩裂缝：当混凝土处于收缩状态时，受到温湿条件的急骤变化，水分大量蒸发时，会产生表面收缩裂缝。(2)混凝土在硬化过程中产生的裂缝：干缩裂缝和温度裂缝。干缩裂缝：混凝土在水硬化过程中，由于水化过程消耗水和环境湿度发生变化时，混凝土内部的水通过泌水逐步向表面聚集，然后向大气蒸发，混凝土就会失水干燥，并引起体积收缩，这一收缩受到约束，就可能产生干缩裂缝。温度裂缝：温度裂缝按其来源，可以分为两类，一类来自于外界环境温度变化对

5、混凝土产生的温度变化，另一类是来自混凝土内部水化热产生的温度变化。(3)混凝土在使用阶段产生的裂缝：由冻融和钢筋锈蚀等引起的裂缝，碱骨料反应产生的裂缝。1．2混凝土收缩和裂缝的关系混凝土收缩是胶凝材料(主要是水泥)和水体系中随着硬化过程进展发生的一系列水化反应和物理变化过程中水的变化和迁移而引起的。混凝土的收缩主要有自收缩、碳化收缩、干燥收缩，当这些收缩受到内外约束时，就会产生裂缝。自收缩：混凝土在和外界没有水交换的情况下，随着水泥水化过程的发展，混凝土内部的自由水越来越少，原来由自由水占有的毛细孔体积发生变化。毛细孔管径缩小

6、，引起毛细管张力增加，使混凝土体积缩小。碳化收缩：混凝土在使用阶段，由于大气中的二氧化碳和水泥水化产物中的氢氧化钙产生反应生产碳酸钙和水，这一过程产生体积变化。干燥收缩：环境湿度变化时，混凝土表面水分向大气蒸发，内部自由水由于材料比重不同不能向上迁移。另外在已经硬化的混凝土中，当外界湿度和混凝土内部——47——水泥与混凝土广东建材2010年第6期自由水的饱和蒸汽压不平衡时，水分同样向环境蒸发，并发生收缩。干缩现象既可以发生在塑性阶段，也可以发生在混凝土硬化后。1．3预防和减少混凝土裂缝的技术从材料的角度来说，使用混凝土外加剂和

7、矿物掺合料是最普遍的方法，不仅能改善混凝土的性能，而且节约成本，经济效益可观。混凝土外加剂能改善混凝土中水泥颗粒分布均匀性，提高水泥浆体的流动度，从而改善混凝土的工作性能。矿物掺合料最常用的是矿渣粉和粉煤灰，矿渣粉是一种具有潜在活性的掺合料，而粉煤灰是一种基本没有活性的掺合料。2试验研究目的目前，商品混凝土搅拌站均采用普通42．5的水泥掺外加剂和掺合料的途径，C30混凝土每立方米水泥的水泥用量不超过200公斤，而掺合料的用量达到水泥的50％以上，那么，使用混凝土外加剂和矿物掺合料技术对混凝土的收缩有没有抑制作用，对混凝土强度的

8、影响又如何呢?我们对此进行试验研究，本次试验选择两种外加剂普通木钙类碱水剂和高效萘系减水剂，石子粒径为5～20mm和5～31．5mm，两种常用掺合料粉煤灰和矿渣粉，掺合料掺量从20％,-一40％(大掺量)，测试混凝土的强度和收缩，分析不同因素对混凝士的强度和收缩的影响，作为混