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        機(jī)制砂MB值對(duì)混凝土耐久性能的影響

        2021-07-29 07:43:10賴日飛
        商品混凝土 2021年7期
        關(guān)鍵詞:外加劑碳化齡期

        賴日飛

        (縉云縣九州混凝土有限公司,浙江 麗水 321400)

        0 前言

        混凝土由膠凝材料、骨料、水和外加劑組成,經(jīng)過拌合具備施工要求的工作性能,適用范圍廣、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、耐久性好,在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中具有不可替代的作用?;炷辆哂休^強(qiáng)的包容性,可以將不同來源、具有不同性質(zhì)的材料膠結(jié)固化,這為拓展原材料來源和固廢利用提供了基礎(chǔ)。近年來由于天然砂供應(yīng)持續(xù)緊張,機(jī)制砂開始占據(jù)混凝土主導(dǎo)地位。機(jī)制砂相比天然砂顆粒多棱角,礦物來源廣,受自身含粉量、細(xì)度及 MB 值等影響[1],因此機(jī)制砂在使用過程中品質(zhì)波動(dòng)較大,也不可避免地給混凝土生產(chǎn)及硬化后的混凝土強(qiáng)度及耐久性帶來影響。

        機(jī)制砂 MB 值是衡量機(jī)制砂吸附能力的重要指標(biāo),一般認(rèn)為 MB 值大于 1.4 所含泥粉為主,泥粉對(duì)聚羧酸減水劑分子基團(tuán)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)吸附[2],易吸水膨脹,應(yīng)著重控制。混凝土耐久性是保證混凝土工程服役壽命和使用功能的重要性能,也最容易被忽略。本項(xiàng)目研究了不同機(jī)制砂 MB 值對(duì)混凝土耐久性的影響,以期為機(jī)制砂應(yīng)用提供理論和實(shí)際參考。

        1 原材料及試驗(yàn)方法

        1.1 原材料

        (1)水泥為海螺 P·O42.5 普通硅酸鹽水泥,比表面積 346m2/kg,標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 26.7%,經(jīng)沸煮法檢驗(yàn)安定性合格。粉煤灰采用Ⅱ級(jí)灰,需水比為 99%,28d 活性指數(shù)為 70%。礦粉為 S95 級(jí),含水量 0.5%。

        (2)機(jī)制砂:石灰石質(zhì)機(jī)制砂,石粉含量 8%,細(xì)度模數(shù) 3.0,MB 值 0.6。通過加入泥粉獲得不同 MB 值的機(jī)制砂,泥粉取自試驗(yàn)室周圍泥土,經(jīng) 105℃ 烘干、除去雜質(zhì)并使其全部通過 75μm 方孔篩,獲得不同 MB 值的機(jī)制砂。

        (3)骨料:石灰石,由大石(10~25mm)和小石(5~10mm)組成,壓碎值 10%。

        (4)外加劑采用聚羧酸高性能減水劑,淡黃色液體,含固量 17%,摻量根據(jù)實(shí)際確定。

        1.2 試驗(yàn)方法

        (1)按照表 1 配比進(jìn)行混凝土拌合及成型,按照 GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》,測(cè)試混凝土拌合物的工作性能。

        表1 試驗(yàn)用 C30 配合比 kg/m3

        (2)按照 GB/T 50081—2019 《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)定混凝土 7d、28d、60d 的抗壓強(qiáng)度。

        (3)混凝土體積收縮、碳化收縮及電通量測(cè)試參照 GB/T 50082—2009《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 對(duì)混凝土工作性能和強(qiáng)度的影響

        有研究表明,適量的石粉可以降低漿體粘度,釋放混凝土中的自由水,改善混凝土和易性[3],但石粉 MB 值會(huì)對(duì)混凝土流動(dòng)性帶來一定影響,進(jìn)而影響混凝土強(qiáng)度發(fā)展。為了進(jìn)一步觀察混凝土長(zhǎng)期性能,對(duì)混凝土 7d、28d、60d 強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果見表 2。

        表2 機(jī)制砂 MB 值對(duì)混凝土工作性能和強(qiáng)度的影響

        從表 1 結(jié)果可以看出,機(jī)制砂 MB 值從 0.6 增加至 4.0,達(dá)到相同擴(kuò)展度時(shí)的外加劑用量從 2.0% 升高至 3.1%,表現(xiàn)出機(jī)制砂中泥粉對(duì)外加劑較強(qiáng)的吸附性,包含泥粉的顆粒包裹在水泥顆粒表面,阻礙了外加劑分子對(duì)水泥顆粒的吸附,從而削弱了外加劑的減水效果。由表 2 可知,隨著機(jī)制砂 MB 值增加,混凝土 1h 坍落度經(jīng)時(shí)損失加快,在機(jī)制砂 MB 值在 2.0 以下時(shí),混凝土流變損失相對(duì)緩慢,MB 值超過 2.0 后混凝土坍落度損失加快,當(dāng)機(jī)制砂 MB 值達(dá)到 4.0 時(shí),混凝土基本失去流動(dòng)性,無法正常施工。

        機(jī)制砂 MB 值對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度同樣影響較大,機(jī)制砂 MB 值增加,混凝土 7d、28d、60d 抗壓強(qiáng)度出現(xiàn)不同程度的下降,MB 值 1.5 和 0.6 時(shí)抗壓強(qiáng)度相差不大,當(dāng)機(jī)制砂 MB 值為 4.0 時(shí),7d、28d、60d 抗壓強(qiáng)度 JS-5 比 JS-0 降低 17.8%、22.5%、24.6%。這可能是機(jī)制砂中所含的泥粉對(duì)自由水形成較多吸附,在混凝土硬化過程中影響了漿體對(duì)骨料的粘接力[4],從而降低了混凝土抗壓強(qiáng)度。

        2.2 對(duì)混凝土體積收縮的影響

        袁杰、李北星等人[2,5]的研究發(fā)現(xiàn),機(jī)制砂石粉摻量增加混凝土干縮增大,機(jī)制砂 MB 值在不同摻量表現(xiàn)出的干縮值不一。測(cè)試了混凝土在室內(nèi)干燥養(yǎng)護(hù) (60±5)%、(20±2)℃ 條件下各齡期的體積收縮值,結(jié)果見表 3 和圖 1。

        表3 機(jī)制砂 MB 值對(duì)混凝土體積收縮的影響

        圖1 機(jī)制砂 MB 值對(duì)混凝土體積收縮的影響

        表3、圖 1 結(jié)果顯示了機(jī)制砂 MB 值對(duì)混凝土 60d 內(nèi)的體積收縮,機(jī)制砂 MB 值增加,混凝土總體收縮增加,相同 MB 值機(jī)制砂的混凝土隨齡期發(fā)展而收縮增加。圖 1 中機(jī)制砂 MB 值變化對(duì)混凝土 3d 收縮影響差別相對(duì)較小,這是因?yàn)樵缙诨炷羶?nèi)部水分相對(duì)充足,水泥水化能夠提供一定的水分,但隨著齡期增加,混凝土內(nèi)部毛細(xì)孔增多,水分散失加快,從而使得混凝土干燥收縮增加。特別是當(dāng)機(jī)制砂 MB 值為 4.0 時(shí),混凝土 28d 和 60d 齡期的體積收縮顯著增加,混凝土結(jié)構(gòu)開裂風(fēng)險(xiǎn)較大。

        2.3 對(duì)混凝土碳化深度的影響

        在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中,混凝土要保持一定的堿度,從而起到保護(hù)鋼筋和維持自身水化產(chǎn)物穩(wěn)定的作用[6],碳化會(huì)使得混凝土堿度下降,從而對(duì)鋼筋的保護(hù)減弱,因此應(yīng)減小碳化對(duì)混凝土的影響。對(duì)機(jī)制砂 MB 值對(duì)混凝土碳化的影響進(jìn)行研究,結(jié)果見表 4。

        表4 機(jī)制砂 MB 值對(duì)混凝土碳化深度的影響

        從表 4 結(jié)果來看,機(jī)制砂 MB 值升高,機(jī)制砂所含泥粉數(shù)量增加對(duì)混凝土抗碳化性能有不良影響,機(jī)制砂 MB 值增加,混凝土 7d 和 28d 碳化深度均出現(xiàn)加深,且當(dāng)機(jī)制砂 MB 值高于 2.5 時(shí)混凝土碳化速度加快。這說明機(jī)制砂中所含泥粉增多對(duì)混凝土界面過渡區(qū)造成削弱,使得混凝土內(nèi)部孔隙增多,為空氣中二氧化碳和二氧化硫等酸性氣體侵蝕提供了條件。

        2.4 對(duì)混凝土電通量的影響

        混凝土電通量反映了導(dǎo)電離子在孔溶液中的遷移情況,常用來評(píng)價(jià)混凝土抗氯離子性能,也是混凝土耐久性測(cè)試的重要手段。機(jī)制砂 MB 值對(duì)混凝土電通量的影響見表 5 和圖 2。

        表5 混合砂混凝土電通量

        圖2 機(jī)制砂 MB 值對(duì)混凝土電通量的影響

        從表 5 和圖 2 結(jié)果可知,混凝土機(jī)制砂 MB 值對(duì)混凝土電通量影響較大。機(jī)制砂 MB 值升高,機(jī)制砂中泥粉含量增多,混凝土電通量增加,說明機(jī)制砂 MB 值升高對(duì)混凝土抵抗氯離子及其他有害離子侵蝕能力減弱,這說明從混凝土結(jié)構(gòu)耐久性考慮應(yīng)控制混凝土 MB 值的范圍。

        3 結(jié)論

        (1)機(jī)制砂 MB 值升高,機(jī)制砂所含泥粉對(duì)外加劑的吸附增加,使得外加劑用量增加,保坍性能下降,同時(shí)混凝土早期和后期抗壓強(qiáng)度均受機(jī)制砂 MB 值影響較大。

        (2)混凝土各齡期收縮隨機(jī)制砂泥粉含量增加而增加,相同機(jī)制砂 MB 值,混凝土隨齡期發(fā)展而收縮增長(zhǎng)。機(jī)制砂 MB 值變化對(duì)混凝土 3d 收縮影響差別相對(duì)較小,當(dāng)機(jī)制砂 MB 值增加至 4.0 時(shí),混凝土 28d 和 60d 齡期的體積收縮顯著增加。

        (3)機(jī)制砂 MB 值升高會(huì)對(duì)混凝土抗碳化性能有不良影響,混凝土 7d 和 28d 碳化深度均出現(xiàn)加深,且當(dāng)機(jī)制砂 MB 值高于 2.5 時(shí)混凝土碳化速度加快。

        (4)混凝土機(jī)制砂 MB 值對(duì)混凝土電通量影響較大,機(jī)制砂 MB 值升高,混凝土電通量增加,混凝土抵抗氯離子及其他有害離子侵蝕能力減弱。

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