矿渣和粉煤灰对混凝土塑性收缩裂缝的影响.doc

《矿渣和粉煤灰对混凝土塑性收缩裂缝的影响.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《矿渣和粉煤灰对混凝土塑性收缩裂缝的影响.doc（11页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流矿渣和粉煤灰对混凝土塑性收缩裂缝的影响.精品文档.矿渣和粉煤灰对混凝土塑性收缩裂缝的影响2002年第11期(总第157期)Number11in2002(TotalNo.157)混凝土Concrete全国建筑科学核心期刊ChinaBuildingScienceCorePeriodical矿渣和粉煤灰对混凝土塑性收缩裂缝的影响王川.杨长辉,吴芳,陈科(重庆大学建材系,重庆400045)摘要】在试验室控制环境条件下研究了矿渣和粉煤灰对混凝土塑性收缩裂缝的影响,结果表明:比表面积在4000cm/g左右的矿渣掺入混凝土后对塑性收缩裂缝影响不明显.水胶比

2、在0.36及以上时,混凝土掺入粉煤灰后在塑性阶段较易开裂;水胶比在0.36以下时.混凝土掺入粉煤灰后对塑性收缩裂缝具有抑制作用.试验同时测试了新拌混凝土的水分损失.关键词塑性收缩裂缝;矿渣;粉煤灰;水胶比;蒸发速率中图分类号TU521.4文献标识码A文章编号1前言塑性收缩裂缝是由新拌混凝土在塑性阶段的各种收缩引起的【.这些收缩包括毛细管压力收缩,塑性沉降收缩,早期化学收缩和早期自收缩等,而其中以毛细管压力作用为主.随着混凝土技术的发展,高炉矿渣和粉煤灰等工业副产品越来越多地被应用于生产致密和不透水混凝土【引,充分利用这些工业副产品不仅可提高其利用价值,而且可节约水泥,改善混凝土的性能.目前,对

3、矿渣和粉煤灰混凝土拌合物的早期性能,特别是塑性阶段的开裂研究较少.本文主要研究混凝土掺入矿渣和粉煤灰对塑性收缩裂缝的影响.刻度放大镜(放大100倍).观察记录试件表面出现第一裂缝的时间和裂缝的发展情况.测试5小时后的水分损失(计算蒸发速率),裂缝最大宽度及裂缝总面积.2.2原材料水泥为重庆腾辉水泥集团公司生产的42.5级普通硅酸盐水泥,比表面积为3300cm/g.表观密度为3.08g/cm.化学成分见表1.表142.5级普通硅酸盐水泥,矿渣和粉渣灰的化学成分42.5P.O55.5621.627.194.671.872.671.462试验方法及原材科矿渣40.033.1412.912.806.7

4、5一2.1模具,试验环境条件及试验方法约束应力强烈地受到混凝土试件的几何形状,约束条件以及材料和环境因素的影响.本试验所用约束塑性收缩装置如图1所示:端约束生成器提供端约束,中L-应力生成器促使裂缝在试件的中部形成.试件成形后置于温度为30.相对湿度为60%.风速为8m/s的控制环境中.应力生成器A-AN面图1测量塑性收缩裂缝用的约束试验装置测试水分蒸发所用的钢制模具表面积为225cm,深7.0cm,称量用电子天平(最小感量为0.1g).测量裂缝宽度用收稿日期】20021029粉煤灰3.440.025.315.40.490.774.62矿渣比表面积为4100cm/g,表观密度为2.92g/cm

5、;粉煤灰比表面积为4580cm2/g,表观密度为2.86g/cm.化学成分见表1.细集料为四川咸阳中砂(细度模数为2.4):粗集料为石灰石碎石(粒径5mm20mm),其中粒径5mm10mm的碎石占粗集料总量的30%(质量百分比),10mm20mm的碎石占粗集料总量的70%.减水剂为重庆江北特种建材厂生产的FDN一0型.试验中各组拌合物通过调整减水剂的掺量而使坍落度控制在相当的水平(20cm25cm).3试验结果与分析3.1矿渣的影响共4组试验.即BSF1,BSF2,BSF3和BSF4.配合比设计见表2.测试结果见表3及图2,图3所示.从图2可以看出,矿渣掺量为30%和70%时出现的裂缝面积相当

6、,且都比基准混凝土稍低.掺量为50%时出现的裂缝与基准混凝土大致相当.因此,混凝土掺入矿渣后对新拌混凝土的塑性收缩裂缝影响不大.可能是由于试验所用矿渣比表面积(4100cm2/g)较低(相比于比表面积为6000cm2/g8000cm2/g的矿渣),与水泥比表面积相当.对新拌混凝土毛细孔的改变不大,产生的毛细收缩变化不大.45?表2配合比设计(矿渣的影响)项目配合t/(kg/m)矿渣量项目配合Lt/(kg/m)矿渣量编号C:S:G:W:Sg:FDN/%编号C:S:G:W:Sg:FDN/%w/cw/c1480:702:1098:168:0:3.3601500:702:1098:210:0:1.50

7、0BFSl2336:702:1098:168:144:3.3630BFS32350:702:1098:210:150:1.2530(0.35)3240:702:1098:168:240:2.4050(0.42)3250:702:1098:210:250:1.25504144:702:1098:168:336:1.92704150:702:1098:210:350:1.25701500:702:1098:200:0:2.O001400:666:1134:180:0:1.600BFS22350:702:1098:200:150:2.5030BFS42280:666:1134:180:120:1.2

8、030(0.40)3250:702:1098:200:250:2.O050(0.45)3200:666:1134:180:200:1.20504150:702:1098:200:350:2.O0704120:666:1134:180:280:1.2070表3试验测试结果(矿渣的影响)编号扩散度/(cmxcm)裂缝发展情况/(h:rain)最大裂缝宽度/ram裂缝总面积平均蒸发速率/rnm/(kg/m2?h)28d强度/MPa123.853.5X50.31:50开裂且缓慢发展,2:40后较快0.57176.50.44760.6424.556.3X54.12:O0开裂且缓慢发展,3:O0后较快旧增

9、矿渣掺量/%图2不同掺量矿渣对混凝土塑性收缩裂缝的影响掺入矿渣后具有缓凝作用,这种作用对塑性收缩裂缝的影响见表3,从表中可以看出,掺入矿渣后对出现第一条裂缝的时间及裂缝较快发展的时间均有不同程度的延长.从测试的蒸发速率(图3)可以看出,掺入矿渣后对拌合物水分蒸发速率的影响与水胶比有关,当水胶比大于0.40时(图46?2褂0.64O.626O5856540_52德O.50O.480.46O.44O3O5O70矿渣掺量/%图3不同水灰比条件下掺入矿渣对蒸发速率的影响3.3Fs3和3Fs4组),掺入矿渣后可减小蒸发速率,且蒸发速率随矿渣掺量的增大而减少;水胶比小于等于0.40时(图3.BFS和FS2

10、组),掺入矿渣后可增大蒸发速率,且蒸发速率随掺量的增大而增大.3.2粉煤灰的影响共6组试验,即FAl,FA2,FA3,F,FA5和F组,配合比设计见表4.试验结果见表5及图4,图5所示.表4配合比设计(粉煤灰的影响)项目配合比/(kg/m)粉煤灰项目配合/(kg/rll)粉煤灰编C:S:G:W:FA:FDN/%编号C:S:G:W:FA:FDN/%w/c,v/c1420:694:1086:189:0:1.2601470:714:986:169:0:3.290FAI2357:694:1086:189:63:1.2615F2399:714:986:169:71:3.2915(0.45)3294:69

11、4:1086:189:126:1.2630(0.36)3329:714:986:169:141:4.O0304231:694:1086:189:189:1.68454258:714:986:169:212:5.17451480:671:1049:192:0:1.9201490:660:1040:168:0:2.940FAz2408:671:1049:192:72:1.9215FA52416:660:1040:168:74:2.9415(0.40)3336:671:1049:192:144:1.9230(0.35)3343:660:1040:168:147:2.94304264:671:1049

12、:192:216:2.40454269:660:1040:168:221:3.92451500:668:1045:190:0:2.O0Ol480:688:1032:l63:0:3.84OFA32425:668:1045:190:75:2.O015F2408:688:1032:163:72:4.3215(0.38)3350:668:1045:190:150:2.O030(0.34)3336:688:1032:163:144:5.28304275:668:1045:190:225:2.O0454264:688:1032:163:216:7.2O45表5试验测试结果(粉煤灰的影响)目坍落度28d平均

13、蒸最大裂裂缝项目坍落度28d平均蒸最大裂裂缝强度发速率缝宽度总面积强度发速率缝宽度总面积编/Cin|MPa/(kg/m2?h)/mm/mm编/cm/MPa/(kg/m2?h)/mm/ram2w/cw/cl23.552.50.5360.60l71.8l22.554.00.465O.2580.1FAI223.744.50.548O.60198.6F223.849.80.4600.3384.8(0.45)322.837.80.5690.58192.8(0.36)324.044.60.4550.45118.5425.436.00.5620.91302.7423.437.00.4500.35101.61

14、23.759.70.5190.70204.9123.464.20.4600.71216.0FA2225.152.70.5361.00308.1FA5224.058.00.4510.53193.O(0.40)323.243.70.5450.93304.8(0.35)323.355.50.4440.66197.6425.330.30.5400.74250.4423.542.70.4480.38141.5125.156.00.5l00.60189.3120.769.00.4440.76221.2FA3224.055.50.4950.66206.5F222.858.20.4300.52183.2(0.

15、38)326.142.30.4830.76243.0(0.34)322.951.70.4350.46146.4425.637.50.4780.73237.4422.345.60.4240.4196.8图4普通混凝土和粉煤灰混凝土的塑性收缩裂缝比较:FAlF47?参i姗撇咖脚珊瑚啪m趵|i姗撇脚啪瑚mmmm如加图5不同水胶比条件下粉煤灰对蒸发速率的影响从图4可以看出,当水胶比在0.36及以上时(图4中FA,FA4组),掺入粉煤灰(15%,30%和45%)后混凝土拌合物塑性收缩裂缝比不掺时的要大,且水胶比为0.45时(图4中FA,组)的塑性收缩裂缝,在误差范围内,随粉煤灰掺量的增大而增大;水胶比为

16、0.40,0.38和0.36时(图4中FA2FA4组)的塑性收缩裂缝情况为:30%掺量的裂缝>15%掺量的裂缝;30%掺量的裂缝<45%掺量的裂缝,即粉煤灰掺量超过30%时塑性收缩裂缝又有减少的趋势.当水胶比在0.36以下时(图4中FAF组),掺入粉煤灰后的塑性收缩裂缝比不掺时的要小,即粉煤灰等量取代水泥后对塑性收缩裂缝具有抑制作用.水胶比在0.36以上时,掺入粉煤灰后塑性收缩裂缝比不掺时的要大,原因为:混凝土拌合物体系中掺入粉煤灰后,在水化作用之前粉煤灰颗粒会降低骨料与水泥浆之间的粘结(降低拌合物体系的整体性和粘聚性),粉煤灰粒子表面吸附的水膜层将使过渡区变得更加多孑L_3(在塑

17、性阶段产生较大的毛细管压力),同时掺入粉煤灰后对拌合物体系的早期有效强度贡献不利,由此,较大的毛细管张力,较低的粘聚性及较低的早期有效强度的叠加效应就不利于抵抗塑性收缩和裂缝的产生和发展.虽然粉煤灰等量取代水泥后,拌合物体系的早期水化收缩有所降低,但早期阶段的水化收缩对塑性收缩裂缝的形成和发展不起主要的影响作用,毛细收缩才是产生塑性收缩的主要原因.水胶比在0.36以下时,粉煤灰等量取代水泥后的拌合物体系中未水化的粒子增多,可产生有利的中心质效应圈4,水胶比越低,粒子间间距越小,这种效应圈得以加强.界面过渡层是效应圈的一部分,有利的中心质效应不仅使界面过渡层得到加强,改善了拌合物中的薄弱环节,相

18、应地能抑制裂缝的发展,而且使粉煤灰拌合物体系的整体性和粘聚性得到加强,能够适应较大的塑性收缩产生的快速体积变化.因此.水胶比在0.36以下时,掺入粉煤灰后的塑性收缩裂缝比不掺时的要小(图4中FF组).水胶比在0.36以上时,裂缝与不同掺量粉煤灰的关系又存在两种情况,其中,水胶比为0.40,0.38和0.36的各组的裂缝,当掺量超过30%(即试验中所用的45%)时又有减少的趋势.这也从另外一个角度证明了中心质效应的存在,即粉煤灰掺量为45%时,拌合物体系中未水化的粒子增多,其作为次介质参与到有效的中心质效应而对塑性收缩产生抑制作用.从所测试的蒸发速率(图5)可以看出,当水胶比在0.40及以上(F

19、A,FA2)时,掺入粉煤灰后增大了水分蒸发;水胶比在0.40以下(FAF)时,情况相反.4结论1)比表面积在4000cm/g左右的矿渣掺入混凝土后对塑性收缩裂缝影响不大,其中掺量为30%时的裂缝与掺量为70%时的裂缝相当且较小,掺量为50%时的裂缝与不掺时的裂缝相当且较大.2)掺入矿渣后对新拌混凝土水分蒸发速率的影响与水胶比有关.水胶比较大时掺入矿渣将减小水分蒸发,水胶比较小时掺入矿渣后将增大水分蒸发.3)水胶比在0.36及以上时,掺入粉煤灰后将增大拌合物的塑性收缩裂缝;裂缝增大的程度是否与粉煤灰的掺量成比例,要视拌合物的实际水胶比而定.4)水胶比在0.40及以上时,掺入粉煤灰后将增大水分蒸发

20、,反之,情况相反.参考文献1杨长辉,王JII,吴芳.混凝土塑性收缩裂缝成因及防裂措施研究综述J.混凝土,2002,(5):3336.2A.A.AImussalam,M.Maslehuddin,M.AbdulWaris,F.HDakhilandO.S.B.AImoudi,PlasticShrinkageCrackingofBlendeelCementConcretesinHotEnvironments,MagazineofConcreteResearh,1999,51,No4,Aug.,PP.241246.3冯乃谦.高性能混凝土M.中国建筑工业出版社,1996.8.4吴中伟,廉慧珍.高性能混凝土

21、M.中国铁道出版社,1999.9.作者简介单位地址联系电话王川(1970一),研究生,主要从事混凝土裂缝研究;杨长辉(1965一),教授,博士.重庆市沙坪坝北街83号(400045)02365126472EffectsofblastfurnaceslagandflyashonplasticshrinkagecrackingofconcreteWANGChuan,YANGChang-hui,UFang,CHENKe(BuildingMaterialDepartmentofChongqingUniversity,Chongqing400045,China)Abstract:Theeffectsof

22、blastfurnaceslagandflyashonplasticshrinkagecrackingofconcretesplacedinlaboratory-controlledevi.ronmentconditionwereinvestigated.Theexperimentalresultsindicatethattherewasnoobviousinfluenceonplasticshrinkagecrackingofconcretescontainingblastfurnaceslag(specificsurface:about4000cm/g).Abovethew/bratioof0.36,concretemixturescontainingflyasharemoresensitivetoplasticshrinkagecrackingthanthatofplainconcretemixtures,andbelowwhichthecaseisrevered.Waterlossoffreshconcretewasalsomeasuredinthisstudy.Keywords:plasticshrinkagecracking;blastfurnaceslag;flyash;w/b;evaporationrate48?盯弱蛆晒nnnnnI