高强混凝土力学性能及渗透性研究.pdf

低温建筑技术
2010年第11期(总第149期
高强混凝土力学性能及渗透性研究
程志敏,李培鹏2,吕建福,巴恒静,王立国
(1.深圳市兰江房地产开发有限公司,广东深圳5168054;2.海南珠江管裢有限公司,海?570001
3.哈尔滨工业大学交通科学与工程学院,哈尔滨150090;4.哈尔滨工业大学土木工程学院,哈尔滨150090;
5.江南一小野田水泥有限公司,南京210033)
【摘要】进行了低水灰比混凝土在不同养护方式、不同龄期的力学性能、渗透性和微观结构研究。结果表
明:低水胶比混凝土力学性能先增大后减小,存在一个极大值;加速养护促进了这一过程。库仑电量伺样先增大,
后减小,其在标准养护180d时,混凝土的库仑电量达到最小值,在70℃热水中养护1d后,混凝土的库仑电量为最
小。两种养护方式在380d时混凝土库仑电量都急剧增加。微观结构显示养护热养7d后混凝土内部具有较多微
裂缝,阐明了混凝土性能下降的内在原因
【关键词)高强混凝士;滲透性;力学性能
【中图分类号】TU528.31
文献标识码】B【文章编号】1001-6864(2010)11-006-02
随着混凝土应用技术进步,高强、超高强混凝土在实际响。并利用数据采集器,每隔5min采集一次数据,增加数据
工程中得到了越来越广泛的应用。但高强混凝土自身也存的准确性。
在着很多缺点和不足,容易发生脆断和抗裂性能差便是其2实验结果和讨论
主要缺点,而其裂缝扩展和混凝土耐久性密切相关12。与
(1)混凝土强度:各龄期、各种养护条件下混凝土抗
普通混凝土相比,高强混凝土配合比有两大特点:低水灰比压强度见图1。
和高胶凝材料用量。根据 Powers和 Brownyard提出的水泥
水化理论,当水灰比小于0.42时,水泥就不能完全水化。
若水分子扩散进入硬化后的高强混凝土,未水化水泥将产
90
生继续水化,水化后的水泥凝胶体的体积是未水化水泥的
倍,日后水化会造成混凝土损伤,对混凝土的耐久性产
生影响。
图
6
1实验设计
60
(1)试验原材料:本试验采用天鹅牌52.5R早强水
3714285260热养1热养3热养5热养7
泥,细集料为松花江江砂,砂为Ⅱ级区中砂,细度模数为
2.4;粗集料为辉绿岩碎石,连续级配,最大粒径为20m;减
龄期
水剂为迈地-100萘系高效减水剂。
a)标养60d+70℃养护7d
(2)混凝土配合比:对高胶凝材料含量、低水灰比混
标准养护
凝土,采用掺加高掺量高效减水剂,配合比见表1。
标准养护+70
表1
混凝土配合比
原材料组分/kg·m-3
W/B流动度
90
水泥砂
水减水剂
54062012001518.20.28120mm
(3)混凝土试件养护:将混凝土试件拆模后放入标准
养护室内养护60d,然后将其从标准养护室中拿出,放人盛有
380
自来水中的养护箱内,使试件完全浸泡于水中,然后以小于
b)180d和380d
0℃/h的速度加热,直到70℃,然后保持恒温直到7d。
图1混凝土抗压强度发展律
(4)混凝士电通量测试:根据改进的 ASTMC1202
图1a)中的结果显示,在标准养护条件下,在0~60d的
法1,进行了电通量的测试。改进仪器主要有以下优点:增皊期内,随着龄期增长,混凝土强度逐渐増大。其3d强度就
大了阴极室、阳极室体积,减小由于温度引起的氯离子扩散达到60d强度62.3%,7d强度达到了60d强度76.4%,早期
系数变化;用永不锈蚀纳米电极取代铜电极减小电极本身强度增加幅度很大,到了后期,其强度增加速率逐渐减缓。
电阻变化引起的误差;增加固定样品室减小环境对试件影混凝土在标准养护60d后,放人热水中养护1d时混凝土强
程志敏等:高强混凝土力学性能及渗透性研究
度从96.2MPa增加到100.5MPa,此后逐渐下降,到了第7d电量为最小,为120.1C,热水养护7d后为260C,然后标准养
时强度降低到95.6MPa,小于热水养护前的96.2MPa。
护到180d,其库仑电量略有减小,到了龄期380d时,混凝土
图1b)中的结果显示,标准养护180d,混凝土强度达到库仑电量急剧增加,为180d时的3.67倍。
最大值,为104.1MPa,380d的混凝土抗压强度94.2MPa;标
其变化的规律表明:当混凝土内部的微孔被水化产物
准养护60d+热水养护7d再标养,180d混凝土强度为填充后,随着水泥的进一步水化,混凝土内部没有多余的空
96.2MPa,380d为68.0MPa。并且抗压试验时有爆裂现象,间填充由于水泥水化增加的体积,产生微裂缝,并为进一步
尤其是标准养护60d+热水养护7d标养到380d的混凝土的水泥水化提供条件,如此往复,裂缝逐渐扩展,导致混凝
强度,其各个试件在600kN左右时就表现出脆性,有小的碎土抗滲性降低,库仑电量大幅度增加。
片从试件上脱落下来,并发出细密的断裂声,在达到极限强
(3)微观结构分析。从图3a)中可以看出,标准养护
度时发生爆裂,并成为了一堆粗骨料粒径大小的块状物体,60混凝土内部有很多的针状C-S-H晶体镦嵌在未水化的
呈片状、针状的较多。
水泥颗粒间;图3b)中混凝土的微观结构很致密,针状晶体
因此,在标准养护条件下,随着养护蛉期增加,水泥水消失,但是出现了一些细小的裂缝,说明水泥较充分水化,
化率逐渐提高,其强度在0~180d内逐渐增大。随着未水化由于水灰比较小,混凝土内部的孔隙率较小,新増加的水泥
的水泥颗粒继续水化,水化产物体积膨胀,其水泥凝胶体的水化产物的膨胀应力和热应力存在使内部出现了较多的微
体积是未水化水泥颗粒体积的2.1倍,填充直至内部没有可裂缝。微观结构揭示了混凝土强度下降和抗渗性增加的根
供凝胶生长所必需的空间,由此可能导致混凝土的内应力本原因。
曾大,产生微裂纹。对于标准养护60d+热水养护7d+标准
养护到测试岭期时混凝土强度,其由于在60d后进行70℃
热水养护,热蒸汽快速进入混凝土内的微孔中,继续和未水
化的水泥颗粒继续反应,生成水化产物产生体积膨胀,快速
填充满混凝土内部,在1d时达到最大值,过大的体积膨胀导
致混凝土内部产生微裂缝,使混凝土强度降低,且低于60d
标准养护的强度。380d抗压强度值时最高强度的67.7%
并发生了脆断现象。
a)标准养护60d
b)标养60d+热养7d
(2)混凝土电通量:混凝土的电通量结果见图2。
图3混凝土SEM图片
30
3结语
300
250
(1)随着龄期增长,髙强混凝土抗压强度先增大后减
200-180.8-…-160.214、→
小,并且在热水养护的情况下加速了这一过程;高强混凝土
世
电通量先减小后增大,同样在热水养护的条件下速度加快。
(2)徽观结构结果显示,标养60d高强混凝土的微观
2860180380
形貌存在较多的针状晶体,结构疏松,标准养护60d+热水
龄期
养护7d的混凝土的微观形貌结构更加致密,针状晶体消失,
a)标准养护下混凝土的库仑电量
但出现了较多的微裂缝,进一步证实了高强混凝土水泥水
化导致内部结构破损的现象