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入模含气量对混凝土性能的影响分析

作者:河北AG真人 来源:未知 发布时间:2022-07-15 09:42 浏览量:895

混凝土拌合物含气量指的是混凝土拌合物中气体的体积占混凝土拌合物总体积的比例。混凝土随着内部含气量的增加,密实程度会有所下降,但密实程度的下降不代表混凝土的所有性能都会下降。大量研究表明,适当控制混凝土的含气量会有效改善混凝土的一部分性能,尤其是混凝土的长期性能和耐久性能。影响混凝土性能的因素很多,也很复杂。通常情况下,掺加优质引气剂控制混凝土入模含气量,可以起到提高普通混凝土的抗氯离子渗透性能及抗冻性能,从而有效提高混凝土构件的长期和耐久性能。含气量过大,混凝土的力学性能会明显减低;含气量过小,混凝土的长期性和耐久性得不到保证,因此找出最理想的含气量控制范围是研究的关键。通过大幅度变化混凝土的含气量,分析了含气量对混凝土抗压强度、抗弯拉强度、气泡间距系数及硬化后混凝土含气量的影响。
1试验方案及原材料信息1.1试验方案影响混凝土性能的因素很多,如原材料、配合比、养护标准等,各因素之间的关系也很复杂。因分析对象为含气量对混凝土性能的影响,故采取变化单一因素的技术路线进行研究,即在保证基准配合比不变的情况下,调整引气剂掺量,配制不同含气量的混凝土,通过对各含气量混凝土的性能测试得到含气量对混凝土性能的影响。分别测试不同含气量混凝土的抗压强度及抗弯拉强度和气泡间距系数。1.2原材料信息水泥:P.O42.5水泥; 粉煤灰:F类Ⅰ级粉煤灰; 矿渣粉:S95矿渣粉; 细集料:细度模数2.79,Ⅱ区中砂,含泥量:0.8%; 粗集料:4.75~19mm连续级配石灰岩碎石。5~10mm碎石、10~20mm碎石按质量比20:80比例掺配,合成表观密度:2936kg/m3,合成针片状含量:7.0%,压碎值:16.3%,合成含泥量:0.3%; 减水剂:标准型聚羧酸高性能减水剂; 引气剂:三萜皂甙。1.3基础配合比试验选用配合比抗弯拉强度5.0MPa。混凝土配合比为水泥:粉煤灰:矿渣粉:细集料:粗集料:水:外加剂=356:44.5:44.5:696:1136:147.7:4.45。引气剂掺量分别占胶凝材料(水泥、粉煤灰、矿渣粉总和)的1.5‰、2.0‰、2.5‰、2.8‰,分别记作Y1、Y2、Y3、Y4。
2试验及结果根据设计的基础配合比,进行混凝土拌合,混凝土拌合物工作状态良好。将混凝土拌合物按照相关试验规程进行试件成型并进行标准养护,养护时间为28d。入模含气量为混凝土拌合物测试结果。各含气量分别成型试件10组,通过数据处理去除特异值,取剩余值平均数作为测定值。混凝土抗压强度试件为150mm×150mm×150mm立方体试件,抗弯拉试件为150mm×150mm×550mm长方体试件,气泡间距系数试件通过150mm×150mm×150mm立方体试件加工、磨光形成测试用标准试件。抗压及抗弯拉试验依据《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTGE30-2005规定的方法进行。气泡间距系数依据《公路水泥混凝土路面施工技术细则》JTG/TF30-2014及设备使用说明书进行。
3结果分析3.1抗压强度随着混凝土入模含气量的增加,混凝土的抗压强度直线下降。含气量在4.8%~6.2%范围内,含气量每增加0.5%,抗压强度相对降低6%~9%。含气量越大,混凝土抗压强度对其变化反映的愈发敏感。水泥混凝土抗压强度主要取决于水泥石的强度及其与骨料间的粘结力。气泡的存在,对水泥石及其与骨料间的粘结力具有一定的负面影响。从试验结果也可以得到,相同的混凝土材料,密实程度越高其抗压强度值越高,相反,密实程度越低其抗压强度值也越低。因此在配合比设计过程中,应根据适配强度合理取值混凝土入模含气量。3.2抗弯拉强度随着混凝土入模含气量的增加,混凝土的抗弯拉强度先增大后减小。入模含气量达到5.8%时,混凝土的抗弯拉强度值达到最大。从4.8%、5.2%、5.8%三点数据看,混凝土含气量在5.8%之前,提高含气量可以提高混凝土的抗弯拉强度,且提高效果明显,每提高0.5%含气量,抗弯拉强度提高0.5MPa。混凝土的抗弯拉强度主要取决于混凝土的界面。气泡的存在会释放因应力集中而产生的应变,因此在一定阶段,气泡的增加有益于提高混凝土的抗弯拉强度。但如果气泡继续增多,气泡在界面比例所占过多,导致气泡界面连接,降低了界面自身的强度,也就表现出了混凝土抗弯拉强度的下降。从试验结果也可以得到以上结论。配合比设计时,在混凝土抗压强度可以满足要求的基础上,可适当提高混凝土入模含气量以起到提高其抗弯拉强度的作用,但含气量不易超过5.8%。3.3气泡间距系数硬化混凝土气泡间距系数随混凝土入模含气量的增加而减小,当含气量达到5.8%以后,气泡间距系数趋于稳定,不再继续减小。硬化混凝土气泡间距系数与混凝土抗冻融循环能力具有一定的相关性。从以往的研究成果可以知道,含气量对混凝土的抗冻性能有很大的提高和改善,从本次试验的结果可以分析得出,混凝土的抗冻性能并不因入模含气量提高而一直提高,配合比设计过程中入模含气量不宜超过5.8%。
4结论通过所设计配合比的试验结果分析得到如下结论:(1)在4.8%~6.2%范围内,混凝土抗压强度随着含气量的增加而减小,混凝土的入模含气量每增加0.5%,抗压强度相对降低6%~9%;
(2)混凝土抗弯拉强度随着含气量的增加先增加后减小。含气量在5.8%附近抗弯拉强度最大;
(3)硬化混凝土气泡间距系数随含气量增加而减小,当含气量达到5.8%以后,气泡间距系数趋于稳定,不再继续减小。
综上,混凝土入模含气量对混凝土的抗压强度、抗弯拉强度及硬化后气泡间距系数均具有较大影响。超过5.8%以后,混凝土气泡间距系数减小不明显,抗冻性能提升不大,抗弯拉强度呈现出下降趋势,混凝土抗压强度下降趋势更加明显,因此水泥混凝土在配合比设计过程中,除满足各性能指标要求外,还应选择合理入模含气量,最大入模含气量推荐在5.8%以内。


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