1、高性能混凝土和矿物掺合料的研究与工程应用技术交流会绿色高性能混凝土的研究韩素芳路来军。韩先福3王安岭2段遵莉4(1中国建筑科学研究院北京100013；2北京东方建宇混凝土科学技术i】|：究院北京 1000203北京新奥混凝士有限公司4北京新航建材有限公司 北京 100020)1、前言高性能混凝土是混凝土技术进入高科技时代的产物，它是应用现代混凝土科学技术来增加混凝土结构的安全使用年限，减少因修补或拆除陈1日混凝土结构物造成的浪费和建筑垃圾。高性能混凝士不仅在技术上是对传统混凝土的重大突破，而且在节能、节材、工程经济、劳动保护以及环境等方面都具有重要意义，是一种环保型、集约型的新型材料。实现姓凝
2、十高性能的主要手段就是掺加高效减水剂和足量的优质矿物掺合料，尤其是矿物掺台料已成为配制高性能混凝十必不可少的重要组分和功能性材料，它在改善砼的性能方面起着关键的、决定性的作用。优质掺合料可提高混凝十强度、耐久性、改善工作性以及其他物理力学性能对抑制碱骨料反应乃至保护环境、节约资源，降低能耗、提高_【业废料的综合利用和实现可持续发展战略有着极其重要的作_【j，冈此被称为绿色高性能混凝土。晟早提出绿色高性能混凝土(GHPC)概念的是吴中伟教授，他认为GHPC应具有以F特征：熟料水泥成分要低，主要胶凝组分应是磨细工业废渣，以减少熟料水泥生产对环境的污染，磨细r业废渣的掺量要尽量的多；充分发挥混凝土高
3、性能的优势，以减少水泥和混凝十的用量；GHPC的应用范围要广。绿色环保高性能是混凝土技术发展的主题，我们认为“绿色”混凝土应具备的特征是：(i)节约资源、能源实现可持续发展。(2)有利于环境保护。减少C02、粉尘的排放，减轻大气温室效应。(3)混凝土耐久性能优越，提高建筑物的使用年限，减少直接或间接的维护费jI=I。(4)组成混凝十的原材料放射性核素比活度满足要求，游离甲醛、释放氨含茸府尽可能的低满足对公共及民用建筑舒适、健康、安全的需要。(5)减少烧结熟料用量，大量利用粉煤灰、粒化高炉矿渣粉等。业废料。根据2004年的统计我国混凝士的年用量已达15亿立方米，水泥产量2004年统计为8 62亿
4、吨，2005年统计为97亿吨，消耗大量煤碳，并排放大量的co：温室气体，在快速建设社会的同时，对社会的能源和资源也造成了严重的破坏。而大量的工业废料，如粉煤灰、钢碴、水淬矿渣等近10亿吨t业废料，每年的平均利用率只有40左右。随着人类的环保意识的日益增强和各类工业废渣快速膨胀之间的矛盾的凸现，在混凝士满足高性能的同时，如何更大幅度地提高混凝土消纳工业废渣以及其他废弃物的能力，制备出绿色(无毒害)混凝土-实现混凝土的可持续发展，是混凝士研究人员面临的重大而又迫切的研究课题。2、研究内容本论文是在北京东方建宇混凝土科学技术研究院、中国建筑科学研究院等5个单位共同完成的课题研究成果基础上撰写的。从实
5、现高性能和混凝土绿色的角度出发，首先优选放射性合格的环保作者简介：韩豢芳研究员 中国建筑科学研究院联系电话参加奉项研究工作的尚有：马雪英尚百雨张秀芳张爱萍010842722332438地址：北京北二环东路30 lj徐欣于火中等J可志。! 燮鎏堡圭塑芏丝堡垒型堕!塑兰三矍堕旦塑苎墨塑堕L一型原材料，且外加剂中游离甲醛、尿素和胺类物质应尽可能的低通过优选、优化配合比，研謇不高品磊掺台料对混凝七工作性、力学性能和耐久性的影响，探索掺台料对混凝十性能的影响规律，在满足高性能的同时，实现混凝士绿色无毒害的要求，为制备绿色建筑材料提供指导性建议，同时也为相关标准的制订与修订提供技术支持，共同推动混凝土技术
6、的进步与发展。21掺台料对混凝土抗压强度的影响规律通过配制水胶比为O65、050、040、035常用混凝土，掺台料品种分别选定为I级粉煤灰、II级粉煤灰、矿渣粉以及I级粉煤灰和高性能混凝土掺合料(sP)的复合物(比例为5：5、3：7)，其掺量为0(不掺外加剂)、0(掺外加剂)、20、30、40、50、60、70进行3d、7d、28d、60d抗压强度试验，考察掺合料掺量对强度的影响规律，比较各种掺合料对混凝土强度的贡献大小，在采用萘系外加剂常规用水量条件下，得出各种掺合料的最大掺量，以便指导当前的混凝士生产。此外】_|!j l级粉煤灰及其与高性能混凝士掺合料复合，采用聚羧酸等减水率高的外加剂，降
7、低单方混凝士崩水量，提高混凝士中掺舍料的掺量，CAT多品种掺合料的应用范同。22掺合料对混凝土力学性能和耐久性能的影响在前述试验的基础上，选择有代表性的水胶比、以I级粉煤灰为主进行混凝十力学性能平长期性能、耐久性能的检测，主要开展的项目有抗折强度、劈裂抗拉强度、轴心抗压强度、弹性模量、钢筋锈蚀、徐变、干燥收缩、自收缩、碳化、氯离子渗透、抗硫酸盐侵蚀等，揭示掺台料对混凝士性能的影响及改善程度。23微观分析有针对性的开展了部分混凝土的微观结构分析主要项目有孔结构、电镜扫描等，从孔隙率分布、水化产物、界面条件等微观层次描述混凝土的力学和耐久性能。3、不同品种不同掺量的矿物掺合料对常用混凝土抗压强度的
8、影响规律31 I级粉煤灰对混凝土强度的影响规律(1) I级粉煤灰混凝土的配合比及各龄期强度见表3-i表3-i I级粉煤灰混凝土配合比及各龄期强度序 FA掺量 腔凝材料总 水胶 砂率 ANIO2 坍落度 备龄期实测强度(MPa)号 () 晟(kgW) 比 () (kgm) (m) 3d 7d 2Bd 60d1 277 O65 47 61 180 203 28 5 388 4162 360 050 46 8 6 190 33 7 37、7 52，L 53003 450 040 43 lO8 240 42 8 47 5 59 8 6304 514 035 40 9 8 270 47 0 568 66
9、8 7305 277 065 47 44 190 1l 9 178 24 2 31 66 360 050 46 6 5 240 288 350 466 530207 450 040 43 90 240 356 431 543 62 58 514 035 40 108 250 370 484 589 6579 277 065 47 42 200 114 169 26、8 32510 360 050 46 54 210 195 27：l 387 47330ll 450 040 43 81 240 27 6 363 496 62912 514 035 40 98 270 342 425 598 65
10、413 277 065 47 42 190 g 8 147 23 0 27314 360 050 46 3，6 210 120 16 5 276 3494015 450 0，40 43 58 180 233 312 483 57616 515 035 40 72 230 280 37 O 51O 595壹丝丝堡鳖圭塑芏塑丝垒型塑堡塞量三墨生旦垫查窒堕垒 !序 FA掺量 胶凝材料总 水胶 砂率 ANIO一2 坍落度 各龄期实测强度(MPa)号 () 量(kgm1) 比 () (kgm) (m) 3d 7d 28d 60d17 276 065 47 42 200 71 101 187 22818
11、360 050 46 3 2 200 114 14 4 256 3255019 450 040 43 4 5 210 163 23O 356 43520 514 0 35 40 62 200 228 304 47 7 59221 277 065 47 36 200 5 l 70 13 5 16622 360 050 46 25 190 74 lO 3 195 2556023 450 040 43 32 220 116 166 26 1 34724 515 O3S 40 61 210 166 23 6 36 3 45925 277 065 47 3O 205 2 8 43 74 lO 226 3
12、60 050 46 25 230 46 66 124 1687027 450 040 43 22 180 66 tO3 190 21728 514 O。35 40 41 220 116 158 35，e 33 8(2)相同质量I级粉煤灰不同掺量时对混凝土各龄期强度的影响不同水胶比的混凝土中掺入0、20、30、40、50、60、70的I级粉煤灰随龄期强度发展规律如图3一la、b、c、d。a、水胶比为065的混凝士 b、水胶比为050的泄凝十c、水胶比为040的混凝土d、水胶比为035的混凝十图3-i 同质量I级粉煤灰掺量不同时混凝土强度发展规律! 查堡!望鳖圭塑芏塑堡垒整塑翌壅皇三塑鏖里蔓查至堕
13、垒一(3)混凝土强度预测不同I级粉煤灰掺量的混凝土28d、60d强度与水胶比的关系见图3-2阳85BO5550叠45苫40-+36蟛30爆26琶20s10 1 6 I,B 20 22 2A 26 2e 30较1Ic比o=v牲瓢，14 1 6 9 20 2 2 24 28 2a ，0艘水比a混凝土28d强度与胶水比的关系 b混凝土60d强度与胶水比的关系图3-2混凝土强度与胶水比的关系曲线把混凝土的28d、60d强度与水胶比的关系按线性回归。得出的强度方程见表3-2。表3-2混凝土的线性回归方程序 粉煤灰掺量 28d强度回归方程 60d强度回归方程号 () 回归方程 R2 S H 回归方程 R2
14、 S H1 0 Y=2059x+8 56 09810 2025 Y=2329x+5 83 09967 09452 20 Y=2530x一1030 08996 5975 Y=2537x一325 09061 57703 30 Y=2458x-lO96 09979 O?95 =2595x-5 73 O92 3 7364 40 Y=2373x一1533 09265 4723 Y=2710x1548 09356 50245 50 Y=2154x一1602 09707 2644 Y=2666x-1982 0，9697 33336 60 Y=1661x-1312 09636 2283 Y=2161x1740
15、 0986l 18127 70 Y=20x-2590 08816 5，179 Y=1656x一1627 0935l 3082各方程的相关系数都大于085，说明方程的相关性较好，可用来指导混凝土的配合比设计。32其它掺合料及其复合物对混凝土立方体抗压强度的影响规律采用同样的方法，又研究了lI级粉煤灰、矿渣粉、I级糨煤灰与SP复合掺合料(比例分别为5：5、7：3)、I级粉煤灰与矿渣粉复台掺合料(比饲为4：6)对混凝土强度的影响规律，限于篇幅，这里不再一一详述。33研究结果掺不同品种掺合料混凝土，不同龄期强度随掺合料掺量的变化规律见图3-3和3-4。由图可见；(1)I级粉煤灰与sP复合料有两种类型，
16、I型为FA：SP=5：5，1I型为FA：SP=7：3I型复合掺合料有特殊的早期增强效果，高掺量时早期增强效果很大，在O70埘$量范围内，掺量对混凝土强度无显著性影响，早期强度效果随水胶比的增大而增大。这是sP复合料作用的结果，它可彻底弥补粉煤灰括性低、特别是早期强度低的特性，具有特殊使用价值。随龄期的增长(28d、60d)水胶比的降低。掺I型和型掺合料混凝土强度都稍高。表明在低水胶比的条件下，FA活性对混凝土盾期强度起作用的结果。(2)粉煤灰掺用后对混凝土强度的影响，在常规用水量条件下。其活性的发挥随掺量的增大而迅速降低随水胶比的增大而降低随龄期的增大而增大。包括I级粉煤灰，在水胶比065、龄
17、期28d对强度的影响系数仍为负值，再次证明sP与粉煤灰复合掺合料的开发应用具有较强的实用价值。高性能混凝土和矿物掺台料的研究与工程应用技术交流会图3-3水胶比为050混凝土不同掺合料不同掺量3d、7d、28d、60d抗压强度对比幽3-4水胶比为035混凝土不同掺合料不同掺量3d、7d、28d、60d抗乐强度对比6 高性能混凝土和矿物掺合料的研究与工程应用技术交流会一_一一一4、有关高性能混凝土的配制及其抗压强度的增长规律41 小水胶比、大掺量粉煤灰对抗压强度的影响规律从前述常用混凝土强度等级采用一般萘系减水剂的试验结果可以发现，粉煤灰掺颦应不大丁30。为在混凝土中提高粉煤灰的掺量，降低水泥用量
18、，提高混凝土的耐久性和体积稳定性，为此我们采取降低水胶比、降低用水量、降低水泥用量进行了试验，并与目前常用的C30级混凝十强度随龄期增长规律对比(见表4-1中的6、7项)，其试验结果归纳丁表41。表4-1 高掺量粉煤灰混凝士配合比及其抗压强度单方混凝士材料用量(kgm) 抗胝强度(MPa) 备注N口 WBC B FB() W m mt mJ 外加荆1 200 420 52 151 036 8 315 480 522 萘系减水剂2 150 350 57 126 036 6 29 4 65，3 732 西卡3 150 380 60 152 040 4 19 6 356 4l 7 JK一14 180
19、 390410 5456 117127 03O31 8 39 0 615 67 I 聚鞍酸5 176180 352360 50 176 050 4 127 253 308 JKl8 252 350 30 175 050 3 27 l 387 473 (常用的C307 288 350 20 176 050 8 350 46 6 53 O 混凝十)由表4一I可得出以下几点看法：粉煤灰掺量达50以上时，随水胶比的降低，早期币I后期强度均有提高(如表中第2、4项)：低水胶比的高掺量粉煤灰混凝土，后期强度增幅相当明显。例如在水胶比035，粉煤灰掺懿分别为60、70时，180天龄期的抗压强度为28天龄期的
20、160左右(见图4一1)。可见，采川K龄期作为验收高掺量粉煤灰混凝土的强度可充分发挥粉煤灰的后期增强作州。图4-I小水胶比高掺量粉煤灰的强度发展规律高掺量粉煤灰混凝土必须采用低的水胶比。而且水胶比的降低是由于采用环保型外加剂一聚羧酸等来降低单方混凝土的用水量，而不是采用提高水泥用量的办法；这是混凝土发展的必由之路，也是配制高性能混凝土应遵守的原则。42不同水胶比大掺量粉煤灰混凝土强度随龄期的增长规律】)粉煤灰掺量为40这项试验是采用萘系高效减水荆IJNF一5通常用水量，粗骨料采用碎石，混凝十剧原材料完全相同，混凝土拌合物工作性良好，适用于泵送要求，同时成型试件，相同养护条仆r取得的不同龄删的棍
21、凝土抗压强度，一直作到2年采用的配合比及强度试验结果列丁表4-2。高性能混凝土和矿物掺合料的研究与工程应用技术交流会 7表42 掺40粉煤灰混凝土的配合比及其2年的强度试验结果序 水泥 粗骨料 混凝土配合比(kgm3)(FA一40) 混凝土抗压强度(MPa)号 品种 wB 砂率 水泥 秒 石 FA 水 28d 60d 90d 720d 备注l 0 50 47 196 923 1018 130 163 349 389 457 577 外加剂采2 047 465 209 882 1015 140 164 39 8 456 534 65 4 用天津诖044 46 225 862 1012 150 1
22、65 44 0 52 2 564 68 2 外加l荆厂3 本溪碎石4 长白 0 4l 455 243 830 1005 162 166 51 5 559 597 764 UNF一5掺鼓5 P 0531 5038 45 263 816 998 176 167 58 4 636 67 9 806 为1 3。rain6 42 5 0 35 44 288 780 992 192 168 669 712 763 811 粉蝶灰为清7 O 32 43 317 745 988 2 169 747 80 5 83 7 92 0 州电r瓣细8 030 42 352 703 97l 234 175 805 876
23、 916 97 0 粉燃袭。强度预测表4-3不同龄期碎石混凝土强度与胶水比的回归分析回归方程 R S sM()鼻一：31680旦一29674 0982 2401 4 42。F38185三一39662 0980 3003 488Wf一：38538旦一36928 0972 3600 5 52矽加。-37267旦-23,061 0 961 4 170 55l注：M一回归线的平均强度。番晕蔓gJ图4-2掺40粉煤灰碎石混凝的强度与胶水比关系从回归方程的相关系数均在095(O85)以上，剩余标准差占均值的比例为442552均小于7；相关性和推定精度均满足使用要求。因此，可根据混凝土的性价比预测不同龄期满
24、足配制强度要求的水胶比，进行混凝土的试配。2)粉煤灰掺量为50采用冀东P。0 425级水泥，碎石混凝土。I级投煤灰，外加荆为NSF一4。其棍凝土强度随龄期的增长规律见图43。高性能混凝土和矿物掺合料的研究与工程应用技术交流会图4-3不同水胶比掺50粉煤灰碎石混凝土强度随龄期变化规律3)粉煤灰掺量为60，原材料与图43的相同，其强度试验结果表示于图4-4。图4-4不同水胶比掺60粉煤灰碎石混凝土强度随龄期变化规律4)粉煤灰与矿渣粉复合掺合料的掺量为60，其强度试验结果表示于图4-5。图45不同水胶比掺60复合掺合料碎石混凝土强度随龄期变化规律高性能混凝士和矿物掺台料的研究与工程应用技术交流会 9
25、43同水胶比高掺量粉煤灰混凝士与单掺外加剂混凝土的强度发展规律在承胶比同为O40时高掺量粉煤灰混凝土强度的发展规律见斟4-6。图4-6高掺量粉煤灰混凝士在水胶比040时强度随龄期增欧规律从上图可以看出，在保持胶凝材料总量相同、水胶比为同为0 40时掺入47的粉煤灰后28d强度与不掺粉煤灰的混凝土强度基本相同，掺入60的粉煤灰后90d强度与不掺粉煤灰的混凝十接近，同样说明粉煤灰的后期增强效应十分显著。44小水胶比高掺量粉煤灰及其复合料配制的混凝土强度发展规律图4-7 小水胶比高掺量粉煤灰及其复合料配制的混凝十强度发展规律宴图47可见，在胶凝材料总量和水胶比基本相同的情况下，复合掺合料混凝十强度增
26、K优丁单掺粉煤灰混凝士。5、高掺量粉煤灰及其复合掺合料混凝土力学性能51高掺量粉煤灰混凝土按课题研究计划，采用I级粉煤灰等量取代水泥30和5096，常用混凝士等级的水胶比0 50和035,舰t比还配制了不掺粉煤灰混凝土，其中一种空白混凝十(4组分)和单掺混凝士(5组分)，进行了劈拉、抗折、轴压及静力弹性模量试验，其结果列于表5-I。! 壹丝丝望塑圭塑芏塑堡鱼整箜堡壅量三堡生星塾查銮堕叁一一一一一表5-1单掺粉煤灰混凝土的配合比及其28d力学性能试验结果配合比 28d扰 劈拉 抗折 轴压 弹性砂 水胶 水 掺合 外加 压强度 强度 拉压比 强度 强度 模量蛊 比 泥 料 剂 坍落度 。Z。N口
27、(mm) 100 ElOA wB kg，寸 kg一 。(MPa) A(肝a) (MPa) f(MPa) (MPa)1 46 050 440 0 O 180 433 374 864 50 383 3 092 46 050 352 0 20 195 472 371 786 43 381 306303 46 050 246 16 185 321 316 984 40 296 2 871056504 46 050 176 10 220 241 240 996 32 185 2 651765 40 O35 502 0 15 230 587 403 687 54 531 327306 40 035 35l
28、 14 185 565 408 722 51 460 3081506507 40 035 25l 10 235 425 350 824 41 33 2 28825l由表5-I可见，随粉煤灰掺量的提高，混凝土各种力学性能均不同程度的降低，但掺粉煤灰混凝士的抗拉强度比抗压强度降低的幅度小，从表中拉压强度比可见，掺粉煤灰混凝十比不掺的都高这对提高混凝土的抗裂性非常有利。52掺I级粉煤灰和矿渣粉复合掺合料混凝土为提高掺粉煤灰混凝土的早期强度又考虑混凝的经济性，因此采用2种不同比例的复合掺台料：I型为FA：SP=5：5，II型为FA：SP=7：3其抗压强度随龄期的变化列于表52。表52掺不同类型复合掺合
29、料混凝士的抗压强度(MPa)掺台料 水胶 掺台料 试件组数 抗压强度(MPa)类型 比 掺量 11 m| mfT mfzH Inf州mI型(5：5) O50 2070 6 328 404 487 540II型(7：3) 050 2070 6 175 346 450 501上表的数据表明，如果工程要求早期强度较高时，可采用I型复合掺合料：否则尽量采用II型复合掺合料，因为它比较经济，且后期强度增K不错。6、高掺量粉煤灰混凝土的长期性能及耐久性研究在常用等级的混凝土中选用水胶比为050和035，I级粉煤灰的掺量选30和50等擐替代水泥，萘系减水剂配制的混凝士，进行各项长期性能和耐久性试验。为与空白
30、混凝十(4组分)和单掺外加剂棍凝土(5组分)的各项性能做对比，所以一般采用7个配合比，详见表6-1。表6-i混凝土配合比混凝土 单方混凝土材料用量(妇m5) 坍落度要求N口 WB 品种 WC FA SP S G A (mm)l 空白 220 440 0 0 862 113 0 180士302 单掺 175 350 0 0 862 1013 23 180303 050 FA30 175 245 105 0 862 1013 2 O 180304 FA50 175 175 175 0 862 1013 16 180305 单掺 170 486 0 0 750 994 25 180306 FA30
31、170 340 146 0 750 994 20 180307 035 FA50 170 243 243 0 750 994 20 180土30FA+SP508 170 243 170 73 750 994 25 18030壹丝!堕堡墨圭塑堡望丝垒整笪塑壅兰三堡壁旦垫查塞堕垒 一上上61抗碳化性能本次试验是按现行国家标准GBJ82规定进行，混凝土配合比见表6-i，其试验结果列于表6-2。表6-2碳化性能试验结果编号 1 2 3 4 5 6 7碳化龄期(d) 28 28 28 28 28 28 28碳化深度(mm) 125 77 106 175 0 0 0 0 118表中数据表明，水胶比为050
32、的混凝土掺外加剂后，碳化深度明显撒小：在相同水胶比条件F随着粉煤灰掺量的增加，碳化深度增加：当粉煤灰掺量为50时，碳化深度达到175mm。当水胶比为035时，混凝土本身致密，除了粉煤灰掺量达到50时，碳化深度为118mm外，其余两组碳化深度均为Omm。粉煤灰掺量相同时，随水胶比的减少，混凝土的抗碳化能力提高。62混凝土的干燥收缩采用表6-l中的配合比17制作7组标准试件，按现行国家标准GBJ82规定进行试验，其检测结果列于图6-i。图6-I混凝士干燥收缩值不同配合比的混凝土60d后的干燥收缩值趋于平缓，除了水胶比为050、粉煤灰掺鹫为50A9泥凝180d的干燥收缩值达到0893mm肺外，其余各
33、组混凝土180d的干燥收缩值均未超过0 7mmm，且数值比较接近，但相对比较千缩是单掺外加剂混凝土比空白的小，掺粉媒灰的棍凝土比单掺外加剂的小。63混凝土的自收缩自收缩是指在恒温恒湿的条件下混凝土初凝后因胶凝材料继续水化引起白干燥丽造成混凝土宏观体积的减小。水泥的继续水化是自收缩的根本原因，水泥的矿物成份的水化速率、水化程度及水化结台水含量是影响自收缩大小的关键；其次是在水泥品种相同情况下， 水胶比越低，与干缩相比，白收缩比例增大所以，水胶比的大小是影响混凝土自收缩的主要因素之一。有关资料表明，水股比小于o40时，混凝土的自收缩是不可忽视的。矿物掺合科的矿物组成、活性和细度与混凝士自收缩大小有
34、密切关系。不同掺台料对自收缩的影响不同。硅灰是超细、活性高的掺合料，可加速水泥水化反应，掺量越大，自收缩越大等等。以及骨料的品种和用量、浆体古量、水泥细度等均对混凝土自收缩有定的影响。自收缩混凝土配合比见表63，检测结果见图6-2。由图62可以得出以下几点分析结果：水胶比对混凝土自收缩有重要影响。图中曲线A为030水胶比的单掺外加剂混凝士。其72h的自收缩值为292X10。；而水胶比为050的空白混凝土，其72h的自收缩值为69X10 6，后者比! 壅堡堕望鳖圭塑芏塑堡鱼型箜塑壅皇三堡窒旦垫查壅堕垒前者小4倍，后者小到可忽略的程度；再如水胶比为030的掺粉煤灰混凝土的72h自收缩为106lo
35、6(曲线c)，丽水胶比为0。50的掺粉煤灰混凝(曲线E)，其72h的自收缩值为49Xt01。，由此可见无论是掺粉煤灰(50)混凝土或空白混凝土的自收缩，其水胶比为030的比050的大24倍。混凝土中掺入粉煤灰后可有效减轻自收缩。水胶比相同(030)胶凝材料不同的混凝士A，C的72h的自收缩值分别为292106和106104：水胶比同为050的混凝土，胶凝材料不同的D、E的72h的自收缩率分别为69104、49X104。可见粉煤灰可有效降低混凝土早期自生收缩尤其在小水胶比的混凝土中效果更明显。混凝土中掺入硅灰后会增大白收缩。水胶比同为030，单掺外加剂混凝土和矿物掺合料不同品种相同掺量的混凝土A
36、、B、C的72h的自收缩率分别为29210“、347101、106lO一。可见仅掺50粉煤灰等量替代水泥的混凝土收缩率最小，粉煤灰与硅灰的复合的自收缩率大于单掺外加剂混凝土，由此值得出掺硅灰混凝土增加的自收缩，对混凝土的抗裂不利。表6-3混凝土配台比(kgm3) 水胶比 水 水泥 粉煤灰 硅灰 砂 骨料 减水剂 坍落度()A 0，30 160 534 0 0 682 1024 096 180B O30 150 257 187 80 682 1024 112 170C 0 30 160 267 267 O 682 】024 l 3l 190D 0 50 220 440 0 0 765 975 0
37、 160E 0，50 175 175 175 0 825 1050 040 190图6-2混凝土72h自收缩曲线图64大掺量粉煤灰混凝土的徐变性能徐变也称蛹变，它是结构材料在任意荷载、任意大小的应力持续作用下随时间延长所产生的非弹性交形-徐变能缓毹结构物内都的有害应力。提高混凝韵极限延伸率，有利于混凝土结构物的裂缝控制。本项试验采用30和50I级粉煤灰等量替代水泥掺入棍凝土，水胶比为035，其混凝士配台比见表5-l中序号5、6。试件要求及徐变试验按现行国家标准6BJ82规定进行。两组试件的编号为D14一l和D142，加葡时的2组混凝土轴压强度分别为48OMPa和474MPa，试验时取徐变应力为
38、轴压强度的40，即192和190 MPa。总试验周期为1年，分15个龄期检测其徐变值，计算出的徐变值列于表6-4。从徐变试验结果可以发现，两种不同掺量的粉煤灰混凝士1年龄期的徐变值、徐变度和徐变系数相差很少，均不超过5。堂丝!i望鳖圭塑笙塑塑鱼整塑堡塞兰三矍鏖旦茎查茎鳖一一旦试件 龄期(d)编号 1 3 7 14 28 45 60 90 120 150 180 360D14一l 01900 02465 02785 0 3025 0 3502 0 3668 03845 04438 04858 0 5270 05502 0 6232D142 01983 02442 02750 0 3138 0 3
39、637 0 4145 03937 04667 0 4997 05413 05712 0 6542徐变度 lMPa)D141 0、0099 0、0128 0 0145 00158 00182 0019l 0，0200 00231 00253 0 0274 00287 00325D142 0 0104 0 0129 0 0145 00165 0 019l 0 0218 00207 00246 0 0263 00285 00301 00344徐变系数D141 100 130 14858 I6868 18432 l 9305 20237 2 3358 2 5568 2 7737 28958 3 280
40、0D142 100 123 13868 15825 1 834l 20903 1 9854 23535 25199 2 7297 2 8805 3299065大掺量粉煤灰混凝土的抗渗性能(1)水压法：混凝土的抗渗性能是评价混凝耐久性重要指标，采用5个混凝土配合比(见表6-1中的2、3、4、5、6)，I级粉煤灰掺量为30、50。水胶比采用050、0，35；试验方法按现行国家标准GBJ82规定的水压法进行试验。按035、050水胶比，试验由2个搅拌站分别承担。结果表明，由于试验设备原冈，0 50水胶比混凝士比的抗渗等级大于P20；035水胶比混凝土的抗渗等级大于P30。从渗透高度看，低水胶比掺粉煤
41、灰混凝土比相同水胶比单掺混凝土抗渗性能稍许好些。(2)混撮土抗氯离子侵入性试验a，混凝士氯离子扩散系数混凝土配合比见表6-1。本试验采用混凝土结构耐久性设计与施工指南(CCESOI一2004，2005修订版)中的附录B2混凝土中氯离子扩散系数快速检测的NEL方法。其检测结果列于表6-5。表6-5氯离子扩散系数试验结果编号 1 2 3 4 5 6 7水胶比 080 050 050 050 035 035 035水泥用量(kgm) 440 350 245 175 486 340 243掺合料(kgm3) O 0 105 175 0 146 243龄期(d) 48 48 48 48 48 48 48
42、扩散系数(10”一s) 3557 2773 2686 3089 2，490 2 00l 2381水胶比为050的混凝土掺外加剂后，氯离子扩散系数明显减小。在混凝七中掺入30、50的粉煤灰后扩散系数比空白和单掺混凝土的均有减少。表明在混凝土中掺入粉煤灰后。混凝十的密实性提高。按该标准附录B2中表B21评价试验结果均属于I级、混凝十渗透性属于“低”。b、混凝士抗氯离子渗透性的电通量法该项试验方法是采用美国标准ASTMCl20297混凝士抗氯离子渗透性的电通评价标准的方法。其检测结果列于表6-6。由上表可以看出，尽管水胶比均为040，胶凝材料总量也相同，不掺掺合料的混凝电通量为14878库仑，掺50
43、粉煤灰混凝土的电通量为1074，7库仑，而掺50的粉煤灰和矿渣粉复合掺合料混凝土就降低到7678库仑，属于“很低”的渗透性。表中序号C的为进一步降低水胶比掺50的复合掺合料混凝土，可看出电通量随水胶比的降低而明显降低。表明混凝十致密程度在不断改善。按美国ASTMCl20297标准判定本课题的试验结果：配合比A、B混凝+的28d龄期氯离子渗透性属“低”(1000C2000C)：! 壹堡壁堡墼圭塑!丝堡鱼型塑竺塞兰三堡坐旦笙查奎堕垒一配合比C混凝土的28d龄期氯离子渗透性属“很低”(IOOCt000C)。结果还表明掺复合掺合料的混凝土，水胶比不大于04时，其抗渗性均属于“很低”的范围e表6-6配合
44、比及电通量水胶 砂率 W C S G FA SP 电通量比 声。() (kg1) O8为合格各组混凝土试件强度的有关标准要求K值均大于08所以60d的抗硫酸盐腐蚀性能都合格。K高性能混凝土和矿扬掺合料的研究与工程随用技术交流会 15值甚至大于l，表明在硫酸盐溶液中养护的混凝土强度更优于清水中养护的混凝土强度，这可能魁混凝七试件中的孔隙溶液饱和后，硫酸盐结晶析出填充孔隙旦没有干温循环的参与且由于混凝十试件是完全浸泡在溶液中的，孔隙中的溶液不会蒸发，硫酸钠不再结晶，虽然先前有少量结晶析出，但量少还不足咀产生足够的膨胀造成破坏，反而使混凝土更加密实了，有利于强度的增加。68混凝土耐齑性能试验混凝土耐
45、磨性能试验配合比同表6一l，其试验结果见表6-9。表6-9混凝土耐磨试验结果编 混凝土 水胶 压重 磨程 磨损量平均值 单位面积磨损量号 类型 比 (N) (转) (g) (kgm2)1 空白 200 50 387 03lO2 单掺 200 50 623 0 4983 30FA 0 50 200 50 9 60 07684 50FA 200 50 580 04645 单掺 200 50 460 03686 30FA 095 200 50 1 25 01007 SGF& 200 50 140 O112试验结果表明，水胶比为050时，从单位面积磨损来看，空白混凝十最好；当水胶比为0 35时，掺30
46、和50粉煤灰混凝土优于单掺外加荆的混凝土，也优丁1 050水胶比的空白混凝十。给我们的启示是用于路面、机场跑道等有耐磨要求高的渴凝土，一定要采削小水胶比的人掺越粉煤灰混凝土，否则应降低粉煤灰的掺量。69水泥水化热水化热试验结果列于表6一lO。表6一lO胶凝材料水化热试验结果胶凝材料 分析结果(kJkg)水泥 胶凝材料组成 掺台料 水化热降低 水化热降低品种 及掺量 晶种 3d 7d量() 董()琉璃河长城P0425 纯水泥 240 100 284 100琉璃河长城 水泥：粉煤灰 张家rl II级粉煤灰P0425 1：1 107 18 237 18琉璃河醛城 水泥：粉煤灰 德州华能I级粉煤P04
47、2S 1：1 灰 184 23 242 15琉璃湖长城 水泥：矿渣粉 宣化矿渣粉P0425 1：1 $95 205 15 245 14琉璃河长城 水泥：粉煤灰：SP 德州华能I级粉煤P0425 l：05：O5 扶 201 16 243 14太行前景P0425 纯水泥 254 lOO 297 190太行前景 水泥：耪煤灰 德州华能I级粉煤P 0425 1：1 灰 196 23 254 14太行前景 水泥：粉煤灰 张家口II级粉煤莸P 0425 1：1 209 18 244 18太行前景 水泥：矿渣粉 宣化矿渣粉P 0425 1：1 $95 217 15 260 12表6-11的试验结果表明，各种掺台料掺50取代水泥均降低3d、7d
