活性粉末混凝土微觀結(jié)構(gòu)及其對強(qiáng)度與抗氯離子滲透性能的影響研究.pdf

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1、第45卷第1期V0L45No．12013年2月Feb．2013活性粉末混凝土微觀結(jié)構(gòu)及其對強(qiáng)度與抗氯離子滲透性能的影響研究余自若，高康，安明拮，韓松(北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，北京100044)摘要：在多種礦物摻合料}昆摻的活性粉末混凝土的強(qiáng)度和電通量試驗(yàn)基礎(chǔ)上，運(yùn)用X射線衍射分析(XRD)、汞壓力測孑L分析(MIP)及掃描電鏡觀察(SEM)技術(shù)，研究了活性粉末混凝土的主要水化產(chǎn)物、孔結(jié)構(gòu)和微觀形貌，探討了各種礦物摻合料對活性粉末混凝土的強(qiáng)度和抗氯離子滲透性的影響機(jī)理．研究結(jié)果表明，在各種活性粉末對混凝土的性能增強(qiáng)作用中，硅粉的含量是最主要的因素；摻人礦粉和

2、偏高嶺土的活性粉末混凝土樣品，比單一使用硅粉的樣品孔隙率略低；高溫養(yǎng)護(hù)下偏高嶺土在提高材料抗氯離子滲透性方面的作用比礦粉明顯；不論對于哪一種礦物原料的摻合方式，活性粉末混凝土的強(qiáng)度和抗氯離子滲透性能都隨著養(yǎng)護(hù)溫度的提高而有所增強(qiáng)．關(guān)鍵詞：活性粉末混凝土；礦物摻合料；微觀結(jié)構(gòu)；強(qiáng)度；電通量中圖分類號：TU501文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1006—7930(20l3)01—003l_07活性粉末混凝土是一種具有超高強(qiáng)度和韌性、同時擁有高耐久性的水泥基復(fù)合材料_1j，由于其制備時增加了組分的細(xì)度、提高了反應(yīng)活性，致使材料內(nèi)部的缺陷減少到最少，從而獲得了相當(dāng)高的強(qiáng)度和優(yōu)良

3、的耐久性．至今活性粉末混凝土已在許多工程領(lǐng)域里得到了應(yīng)用，如大跨度預(yù)應(yīng)力梁、壓力管道、人行橋和高等級公路橋、無普通鋼筋的拱橋、井蓋、鐵路橋梁人行道板、防護(hù)門抗破片等．在活性粉末混凝土中復(fù)合摻加礦物摻合料，除了可以有效地降低工程成本]，還能夠改善混凝土的流動性l5j，減少混凝土的水化熱和收縮]．前期對活性粉末混凝土的研究¨7發(fā)現(xiàn)，活性粉末混凝土的礦物摻合料對其水化產(chǎn)物的組成與結(jié)構(gòu)有很大影響，而微觀結(jié)構(gòu)的改變又直接影響到材料的宏觀力學(xué)性能和耐久性．另一方面，研究還表明，在硅粉摻量較高的混凝土材料中，高溫蒸養(yǎng)對材料的強(qiáng)度有影響]，不同的養(yǎng)護(hù)制度可能導(dǎo)致活性粉末混凝土強(qiáng)

4、度的發(fā)展產(chǎn)生較大差異．但是，現(xiàn)有對礦物摻合料在活性粉末混凝土中復(fù)合摻加的研究結(jié)果，大多以降低成本為最終目的，對于不同礦物摻合料相互配合使用對活性粉末混凝土的性能影響規(guī)律，以及多種礦物摻合料在不同養(yǎng)護(hù)條件下的水化產(chǎn)物的變化，其微觀機(jī)理尚不明確．本研究采用多重復(fù)合技術(shù)，充分發(fā)揮超細(xì)工業(yè)廢渣的潛能與互補(bǔ)優(yōu)勢，比較不同的礦物摻合方式以及不同養(yǎng)護(hù)制度下，活性粉末混凝土的微觀結(jié)構(gòu)以及由此產(chǎn)生的力學(xué)性能和抗氯離子滲透性差異．1試驗(yàn)方案1．1試件制備及養(yǎng)護(hù)1．1．1原材料及配合比本文試驗(yàn)中制備活性粉末混凝土試件的主要原材料有水泥、石英砂、鋼纖維、減水劑、水和礦物摻合料；礦物摻合

5、料有硅粉、$95礦粉和偏高嶺土．本研究以水膠比(0．14)和鋼纖維摻量不變?yōu)榍疤?，使用礦粉或(和)偏高嶺土代替部分硅粉，設(shè)計(jì)不收稿日期：2012-06～11修改稿日期：2013—01—09基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(5l1080l9，51278039)作者簡介：余自若(1980一)，女，貴州興義人，博士，北京交通大學(xué)副教授，主要從事新型結(jié)構(gòu)材料的工程應(yīng)用研究32西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第45卷同的組合方式，研究了不同比例的礦粉和硅粉混摻、不同比例的偏高嶺土和硅粉混摻下(分別替代20、4O和6O的硅粉)活性粉末混凝土的性能變化規(guī)律，研究發(fā)現(xiàn)，活性

6、粉末混凝土的強(qiáng)度和抗氯離子滲透性能隨著礦粉和偏高嶺土摻量的增加而線性降低，本文限于篇幅，故僅重點(diǎn)討論礦物摻合料與硅粉混摻方式不同對材料性能的影響，所用的配合比如表1所示．表1活性粉末混凝土配合比(單位：kg／m)Tab．1MixproportionofreactivepowderconcreteNumberCementQuartzSandSilicafumemineralpowdermetakaolinSteelfiberWaterAdmixtureA706】2551600016Ol2468B706125564960l6O12468C706l2556409616

7、O12468D70612551l2321616O12468注：配合比A為僅摻加硅粉；配合比B為4O的硅粉與6o的礦粉混摻；配合比C為4O的硅粉與6o的偏高嶺土混摻；配合比D為7O的硅粉與2o的礦粉、1o％的偏高嶺土混摻．1．1．2養(yǎng)護(hù)制度對于每一類配合比制成的試件，分別進(jìn)行三種不同制度的前期養(yǎng)護(hù)：第一種為常溫養(yǎng)護(hù)72h(以下簡稱“標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)”)；第二種為養(yǎng)護(hù)箱中45℃養(yǎng)護(hù)72h(以下簡稱“45。C養(yǎng)護(hù)”)；第三種為在養(yǎng)護(hù)箱中45℃養(yǎng)護(hù)2h，再升溫至6o℃養(yǎng)護(hù)2h，最后將溫度增加到75℃養(yǎng)護(hù)68h(以下簡稱“75℃養(yǎng)護(hù)”)．試件分別進(jìn)行以上三種制度的前期養(yǎng)護(hù)之后，再

8、移至標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)28d