活性粉末混凝土微观结构及其对强度与抗氯离子渗透性能的影响研究.pdf

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1、第45卷第1期V0L45No．12013年2月Feb．2013活性粉末混凝土微观结构及其对强度与抗氯离子渗透性能的影响研究余自若，高康，安明拮，韩松(北京交通大学土木建筑工程学院，北京100044)摘要：在多种矿物掺合料}昆掺的活性粉末混凝土的强度和电通量试验基础上，运用X射线衍射分析(XRD)、汞压力测孑L分析(MIP)及扫描电镜观察(SEM)技术，研究了活性粉末混凝土的主要水化产物、孔结构和微观形貌，探讨了各种矿物掺合料对活性粉末混凝土的强度和抗氯离子渗透性的影响机理．研究结果表明，在各种活性粉末对混凝土的性能增强作用中，硅粉的含量是最主要的因素；掺人矿粉和

2、偏高岭土的活性粉末混凝土样品，比单一使用硅粉的样品孔隙率略低；高温养护下偏高岭土在提高材料抗氯离子渗透性方面的作用比矿粉明显；不论对于哪一种矿物原料的掺合方式，活性粉末混凝土的强度和抗氯离子渗透性能都随着养护温度的提高而有所增强．关键词：活性粉末混凝土；矿物掺合料；微观结构；强度；电通量中图分类号：TU501文献标志码：A文章编号：1006—7930(20l3)01—003l_07活性粉末混凝土是一种具有超高强度和韧性、同时拥有高耐久性的水泥基复合材料_1j，由于其制备时增加了组分的细度、提高了反应活性，致使材料内部的缺陷减少到最少，从而获得了相当高的强度和优良

3、的耐久性．至今活性粉末混凝土已在许多工程领域里得到了应用，如大跨度预应力梁、压力管道、人行桥和高等级公路桥、无普通钢筋的拱桥、井盖、铁路桥梁人行道板、防护门抗破片等．在活性粉末混凝土中复合掺加矿物掺合料，除了可以有效地降低工程成本]，还能够改善混凝土的流动性l5j，减少混凝土的水化热和收缩]．前期对活性粉末混凝土的研究¨7发现，活性粉末混凝土的矿物掺合料对其水化产物的组成与结构有很大影响，而微观结构的改变又直接影响到材料的宏观力学性能和耐久性．另一方面，研究还表明，在硅粉掺量较高的混凝土材料中，高温蒸养对材料的强度有影响]，不同的养护制度可能导致活性粉末混凝土强

4、度的发展产生较大差异．但是，现有对矿物掺合料在活性粉末混凝土中复合掺加的研究结果，大多以降低成本为最终目的，对于不同矿物掺合料相互配合使用对活性粉末混凝土的性能影响规律，以及多种矿物掺合料在不同养护条件下的水化产物的变化，其微观机理尚不明确．本研究采用多重复合技术，充分发挥超细工业废渣的潜能与互补优势，比较不同的矿物掺合方式以及不同养护制度下，活性粉末混凝土的微观结构以及由此产生的力学性能和抗氯离子渗透性差异．1试验方案1．1试件制备及养护1．1．1原材料及配合比本文试验中制备活性粉末混凝土试件的主要原材料有水泥、石英砂、钢纤维、减水剂、水和矿物掺合料；矿物掺合

5、料有硅粉、$95矿粉和偏高岭土．本研究以水胶比(0．14)和钢纤维掺量不变为前提，使用矿粉或(和)偏高岭土代替部分硅粉，设计不收稿日期：2012-06～11修改稿日期：2013—01—09基金项目：国家自然科学基金资助项目(5l1080l9，51278039)作者简介：余自若(1980一)，女，贵州兴义人，博士，北京交通大学副教授，主要从事新型结构材料的工程应用研究32西安建筑科技大学学报(自然科学版)第45卷同的组合方式，研究了不同比例的矿粉和硅粉混掺、不同比例的偏高岭土和硅粉混掺下(分别替代20、4O和6O的硅粉)活性粉末混凝土的性能变化规律，研究发现，活性

6、粉末混凝土的强度和抗氯离子渗透性能随着矿粉和偏高岭土掺量的增加而线性降低，本文限于篇幅，故仅重点讨论矿物掺合料与硅粉混掺方式不同对材料性能的影响，所用的配合比如表1所示．表1活性粉末混凝土配合比(单位：kg／m)Tab．1MixproportionofreactivepowderconcreteNumberCementQuartzSandSilicafumemineralpowdermetakaolinSteelfiberWaterAdmixtureA706】2551600016Ol2468B706125564960l6O12468C706l2556409616

7、O12468D70612551l2321616O12468注：配合比A为仅掺加硅粉；配合比B为4O的硅粉与6o的矿粉混掺；配合比C为4O的硅粉与6o的偏高岭土混掺；配合比D为7O的硅粉与2o的矿粉、1o％的偏高岭土混掺．1．1．2养护制度对于每一类配合比制成的试件，分别进行三种不同制度的前期养护：第一种为常温养护72h(以下简称“标准养护”)；第二种为养护箱中45℃养护72h(以下简称“45。C养护”)；第三种为在养护箱中45℃养护2h，再升温至6o℃养护2h，最后将温度增加到75℃养护68h(以下简称“75℃养护”)．试件分别进行以上三种制度的前期养护之后，再

8、移至标准养护室养护28d