（材料学专业论文）箱梁高性能粉煤灰混凝土的配制与护筋性研究.pdf

摘要 摘要 国内外大量研究结果表明，粉煤灰混凝土不仅具有良好的工作性和体积稳定性，而且 能提高混凝土结构的耐久性。但是粉煤灰混凝土在多重破坏因素作用下护筋性还缺乏系统 研究，人们对大型桥梁结构混凝土中能否掺入粉煤灰还存在争议。 本文结合滁河特大桥梁工程，对四种不同掺量的粉煤灰混凝土进行了系统研究。研究 了粉煤灰及其掺量对混凝土的抗渗、抗冻、碳化和氯离子扩散系数的影响：重点研究了在 多重破坏因素作用下，粉煤灰掺量对箱粱高性能混凝护筋性的影响规律。 试验结果表明：优质粉煤灰的掺入改善了混凝土的工作性和变形性能，降低混凝土的 氯离子扩散系数；但早期强度偏低，而后期强度持续发展；对混凝土的抗渗性与抗冻性影 响不明显；但混凝土渗水高度和碳化深度随着粉煤灰掺量的增加而有所增大。 本文首次对配筋混凝土进行多重破坏因素作用下不同粉煤灰混凝土的护筋性的研究， 比较了四类多重破坏因素作用下，掺粉煤灰的配筋混凝土的耐腐蚀性能。以混凝土相对动 弹性模量，碳化深度、表观氯离子扩散系数和钢筋的锈积率等参数研究配筋混凝土在多重 破坏因素作用下腐蚀过程。试验结果表明，在加载( 或不加载) 彳湿交替碳化条件下， 掺粉煤灰混凝土具有良好的耐久性；而在加载( 或不加载) 一复合盐一干湿交替一碳化条件下， 掺粉煤灰混凝土的护筋性变差。氯盐侵蚀是配筋粉煤灰混凝土破坏的最主要因素，干湿交 替显著加速了氯离子在混凝土中的扩散。研究还发现氯盐和硫酸盐侵蚀降低了混凝土的碳 化深度。 通过测定粉煤灰砂浆的p h 值和阳极电位，发现粉煤灰的掺入对砂浆p h 值影响不大， 但降低了氯离子的“阈值”浓度，掺3 0 的粉煤灰，氯离子的“阈值”浓度从o 5 降至 0 4 左右。掺粉煤灰硬化浆体在氯盐溶液作用下，在平衡时表面氯离子浓度c n 随着粉煤 灰掺量增大而增大，且符合c o = 1 3 3 3 7 + o 6 3 ( f a ) o ”的规律。 本文从机理方面分析了荷载、碳化、硫酸盐侵蚀、干湿交替多因素对粉煤灰混凝土和 基准混凝土的表观氯离子扩散系数的不同影响规律。研究表明，粉煤灰对于混凝土的耐久 性存在正负效应。由于粉煤灰的“微集料效应”和“火山灰效应”，高性能粉煤灰混凝土在 干燥、潮湿、淡水干湿交替或有硫酸盐作用条件下，其护筋性良好；虽然粉煤灰降低了混 凝土的氯离子扩散系数，但增大了混凝土的干燥程度，使得粉煤灰混凝土在氯盐溶液干湿 交替作用环境下劣化效应较大，护筋性变差；可采用粉煤灰与矿渣微粉双掺的技术来提高 混凝土的护筋性。 关键词：箱梁高性能混凝土 粉煤灰抗渗碳化氯盐和硫酸盐侵蚀干湿交替 氯离子扩散护筋性 东南大学项士学位论文 a b s t r a c t t h er e s e a r c h e si nt h ew o r l d w i d es h o wt h a tt h ef l ya s hc o n c r e t e sn o to n l yh a v e p e r f e c tw o r k a b i l i t ya n dv o l u m es t a b i l i t yb u ta l s oc a r lg r e a t l yi m p r o v et h ed u r a b i l i t y o fs t r u c t u r e s f o rt h eh i 曲p e r f o r m a n c ef l ya s hc o n c r e t eo fb o xg i r d e r s ，t h e s y s t e m a t i cr e s e a r c ho f t h ec h a r a c t e rt op r o t e c tr e i n f o r c e m e n ta g a i n s tc o r r o s i o nu n d e r c o m b i n e da c t i o n so fd u r a b i l i t yf a c t o r si ss t i l ls c a r c e l y i ti ss t i l ld i s p u t e dt ow h e t h e r i n c o r p t i n gf l ya s hi nm a s sb r i d g es t r n e t u r e s f o u rd i f f e r e n tf l ya s hc o n c r e t e sh a v eb e e ns y s t e m i c a l l yi n v e s t i g a t e df o rt h e c h u h er i v e rb r i d g e t h ei n f l u e n c e so fd o s a g eo ff l ya s ho nt h ec o n c r e t ep r o p e r t i e s s u c ha sp e r m e a b i l i t y , f r e e z e - t h a wc y c l e ，c a r b o n i z a t i o n ，a n dc h l o r i d ed i f f u s i o nh a v e b e e ne x p l o r e d b e c a u s et h ef l ya s hm a s sf r a c t i o nh a se f f e c to nt h eb o xg i r d e rh i 曲 p e r f o r m a n c ec o n c r e t ed u r a b i l i t y , t h ep e r f o r m a n c eo ff l ya s hc o n c r e t e su n d e r c o m b i n e da c t i o n sh a v eb e e ng i v e ns p e c i a la t t e n t i o n t h et e s t i n gr e s u l t si n d i c a t et h a tt h ec o n c r e t e sw i t hf r ya s hs h o wb e t t e r w o r k a b i l i t y , d e f o r m a b i l i t ya n dt h el o w e rc h l o r i d ed i f f u s i o nc o e f f i c i e n t c o m p r e s s i v e s t r e n g t hi sd e c r e a s e da te a r l ya g e ，b u tt h er a t eo fs t r e n g t hg a i nc o n t i n u e so v e rt i m eb y f l ya s h u s i n gf l ya s hh a sl i t t l ei n f l u e n c eo nt h ep r o p e r t i e so fp e r m e a b i l i t , ya n d a n t i - f r e e z e ，b u td e e p e n sc a r b o n i z a t i o nd e p t ha n dt h ed a n kh e i g h t i nt h i sp a p e r , t h ec h a r a c t e rt op r o t e c tr e i n f o r c e m e n to fr e i n f o r c e df l ya s h c o n c r e t e su n d e rc o m b i n e da c t i o n so fd u r a b i l i v yf a c t o r sw a sf 1 】r s f l ys t u d i e d t h e c o r r o s i o nr e s i s t a b i l i t i e so ft h ef l ya s hr e i n f o r c e dc o n c r e t eu n d e rf o u rk i n dm u l t i d a m a g ef a c t o r sw e r ec o m p a r e d t h ep r o c e s s i n go fd a m a g ea n df a i l u r eo fr e i n f o r c e d c o n c r e t eu n d e rc o m b i n e da c t i o n so fd u r a b i l i t yf a c t o r sh a sb e e ni n s p e c t e dw i t h p a r a m e t e r ss u c ha sr e l a t i v ed y n a m i cm o d u l u s 、c a r b o n i z a t i o nd e p t h 、a p p a r e n t c h l o r i d ed i f f u s i o nc o e f f i c i e n ta n ds t e e lb a rr u s tr a t i o t h et e s t ss h o wt h a tf l ya s h c o n c r e t eu n d e rc o m p l e xa c t i o no fl o a d ( u n l o a d ) ，w e t - d r yc y c l ea n dc a r b o n i z a t i o nh a s f a v o r a b l ed u r a b i l i t y n e v e r t h e l e s st h ea b i l i t yt op r o t e c tr e i n f o r c e m e n to ft h ef l ya s h c o n c r e t eu n d e ra c t i o no fl o a d ( u n l o a d ) ，c o m p o s i t es a l t , w e t - d r yc y c l ea n d c a r b o n i z a t i o ni sw e a k e n e d t h ec h l o r i d ec o r r o s i o ni st h eu p p e r m o s td a m a g ef a c t o ro f r e i n f o r c e df l ya s hc o n c r e t e t h ec h l o r i d ei nt h ec o n c r e t ed i f f u s e ss h a r p l yd u r i n gd 珂 a n dw e tc y c l e s n 圯s t u d ya l s oi n d i c a t e st h a tc h l o r i d ea n ds u l f a t er e d u c et h e c a r b o n i z a t i o nd e p t h b ym e a s u r i n gt h ep hv a l u ea n da n o d ep o t e n t i a lo ff l ya s hm o r t a r , i tp r e s e n t st h a t f l ya s hh a sl i t t l ei n f l u e n c eo nt h ep hv a l u e ，a l t h o u g ht h ec r i t i c a lc o n c e n 仃a t i o no f h 摘要 c h l o r i d ei sac e r t a i ne x t e n td e s c e n d e dw i t hm o r er e p l a c ef l ya s h w h e nt h e r e p l a c e m e n to ff l ya s hi s3 0 t h ec r i t i c a lr e d u c e df r o m0 5 t oo 4 a f a rt h ef l y a s h c e m e n ts l u r r i e sh a dm a r i n a t e di ns o d i u mc h l o r i d es o l u t i o na td i f f e r e n ta g e s ，t h e e q u i p o i s ec o n c e n t r a t i o nc oh a st h er e l a t i o n s h i pw i mt h en ya s hr e p l a c e m e n t ： c o = 1 3 3 3 7 + 0 6 3 ( 尉) o ” t h ec h l o r i d ed i f f u s i o nm e c h a n i s m so fd i f f e r e n ti n f l u e n c ef a c t o r ss u c ha sl o a d , d r ya n d w e tc y c l c ，c a r b o n i z a t i o na n ds u l f a t eh a v e b e e np r e s e n t e d t h es t u d ys h o w s t h a t 丑ya s hp r e s e n t sb o t ho fp o s i t i v ee f f e c t sa n dn e g a t i v ee f f e c t so nt h ed u r a b i l i t yo f t h ec o n c r e t e w i t ht h es p h e r i c a ls h a p ea n d p o z z o l a n i ca c t i v i t y , t h ec h a r a c t e rt op r o t e c t r e i n f o r c e m e n ta g a i n s tc o r r o s i o ns h o w sb e t t e r p e r f o r m a n c eu n d e rd e s i c c a t i o n , h u m i d i t y , d r ya n dw e tc y c l ei nf r e s h w a t e ra n ds u l f a t ea t t a c k t h o u i 曲t h ec h l o r i d e d i f f u s i o nc o e f f i c i e n ti sr e d u c e d ，b u tt h ed e g r e eo fd r y n e s si se n l a r g e d , t h ef l ya s h c o n c r e t es t r u c t u r e ss u b j e c t e dt oc y c l i cw e t t i n ga n dd r y i n go fs e a w a t e ra r em o r e p r o n et o d e t e r i o r a t i o nt h a nt h eb l a n kc o n c r e t e t h et h ec h a r a c t e rt o p r o t e c t r e i n f o r c e m e n to fc o n c r e t ec a nb ei m p r o v e db ym i x e dw i t hf l ya s ha n ds l a g k e y w o r d s ：h p cf o rb o xg i r d e r s f l ya s hp e r m e a b i l i t y c a r b o n i z a t i o n c h l o r i d ea n ds u l f a t ec o r r o s i o nc h l o r i d ed i f f u s i o n d r ya n dw e tc y c l e t h e c h a r a c t e rt op r o t e c tr e i n f o r c e m e n t i i i 第一章 绪论 1 1 研究背景与意义 第一章绪论 随着我国基础建设步伐的加快，每年都有大批国家重点工程相继开工，如江苏境内的 南京地铁，润扬长江公路大桥、江苏田湾核电站、南京奥体中心、江苏苏通长江公路大桥 等，安徽境内的安庆长江公路大桥、蚌宁高速公路等国家重点工程。在这些重大工程中， 高性能混凝土的配制与应用，特别是混凝土的耐久性问题得到了广泛关注。滁河特大桥和 新来河特大桥是蚌宁高速公路滁宁段上的两座特大型的公路桥梁，两座大桥的投资总额将 近2 亿元。两座特大桥的设计服役寿命长，要求其主体部位应用高性能混凝土，以提高混 凝土施工性能和结构的氏期耐久性能，延长混凝土构筑物使用寿命，这不仅大大提高项目 投资效益，而且功在当代，利及千秋，具有深远的经济效益和社会效益。 为了提高混凝土材料的密实性和抗裂性，降低混凝土孔隙率，改善混凝土内粗骨料与 水泥浆体之间的薄弱界面和水化产物的微观结构，阻挡和延缓水分、气体以及氯离子等各 种有害物质侵入混凝土内部，最有效的手段就是在保证工作性的前提下，降低混凝土的拌 和水用量和水胶比并在混凝土中掺入矿物掺和料。需水量较低的矿物掺合料如粉煤灰等还 有改善混凝土拌和物工作性、降低水化温升等有利作用。但也有观点认为“水泥水化产物 星碱性，对防止钢筋锈蚀有利；如果在混凝土中掺入粉煤灰，会降低混凝土中的c a ( o h h 含量，并且与c a ( o h ) 2 发生火山灰反应会消耗c a ( o h h ，降低混凝土的碱度，因而不利于 钢筋的防锈。在混凝土中特别是关键结构部位混凝土中，粉煤灰的使用应加以严格限制。” 但是研究表明n 】，火山灰反应形成的致密水化产物改善了混凝土的微观结构，只要水胶比 较低，通过火山灰反应不但可提高混凝土抗水、酸和盐类侵蚀的耐久性，而且在防止钢筋 锈蚀的能力上也有提高。研究结果也表明不同掺合料在不同腐蚀性介质作用下的合适掺量 和效果并不完全相同。而且粉煤灰因其本身的a 1 2 0 3 含量的波动，效果差别很大，并非掺 量越大越好。因此单独使用粉煤灰时，应当通过实验确定其掺量，并通过耐久性试验来验 证粉煤灰混凝土的护筋性。本文结合滁河特大桥和新来河特大桥的工程建设，对预应力箱 粱高性能粉煤灰混凝土的配制和护筋性进行了系统研究。 1 2研究现状 国内外学者已对钢筋混凝土腐蚀机理进行了深入的研究。m e h t a p k 1 2 1 认为：混凝土破 坏原因按主要性递降顺序排列是钢筋锈蚀，寒冷气候下的冻害、侵蚀环境的物理化学作用。 可见，钢筋腐蚀是钢筋混凝土耐久性首要影响因素。1 9 8 9 年出版的欧洲混凝土委员会耐 久混凝土结构设计指南确定了影响混凝土耐久性的因素与相互关系，氯离子对钢筋的锈 蚀是影响钢筋混凝土耐久性的主要因素( 占3 3 ) 。1 9 9 5 年香港土木工程署委托t a y w o o d 公司对香港9 3 个码头进行调查，在调查中发现，损坏的码头中9 3 与钢筋锈蚀相关。冯 东南大学硕士学位论文 乃谦等【3 】对山东沿海钢筋混凝土公路桥的劣化破坏调查发现，公路桥投入使用约1 0 年左右 就出现了严重的损伤破坏，其原因是氯离子锈蚀钢筋和冻融等因素的综合破坏作用。大量工 程实践证明 4 , 5 1 ，我国的钢筋混凝土结构损坏的主要原因之一是北冻南锈，对南方地区，钢 筋的锈蚀是影响混凝土结构服役耐久性最重要的因素，钢筋锈蚀的研究是钢筋混凝土结构 耐久性研究的最重要内容之一。要提高钢筋混凝土在氯盐环境中的耐久性，提高混凝土抗 氯离子的渗透性是关键。 混凝土中钢筋的锈蚀速度受很多因素影响，其中周围环境中对结构有不良作用的介质 ( 气体、液体、固体) 、温度、湿度、冰冻等是影响钢筋锈蚀速度的外因；混凝土的强度等 级和质量、掺合料品种和掺量、碱度、外加剂的性能、保护层厚度等是影响钢筋锈蚀速度 的内因。 1 2 1 混凝土的耐久性与抗渗性 ( 1 ) 抗渗性与耐久性的关系 所谓耐久性好的混凝土是指在设计要求的条件下，经过长期使用而不损坏的混凝土。 混凝土耐久性从广义上讲包括：大气对混凝土的腐蚀作用( 如干湿、温度，冻融及碳化) 、 渗透水对混凝土的作用、碱活性骨料反应的作用，环境水侵蚀、磨损以及钢筋混凝土中钢 筋的锈蚀等。混凝土耐久性的优劣，其抗渗性常为第一道防线。这里，渗透除指液体对混 凝士的渗透外，还包括外界气体向混凝土内部的扩散或叫做“气渗”。混凝土渗透劣化的原 因主要是：在水饱和的条件下，混凝土中的氢氧化钙不断浸析，析出表面，或被水带走， 或沉积于表面上，蒸发后碳化，在内部造成孔隙；h 2 0 、0 2 、c 0 2 、c i 圾各种侵蚀性介质 渗透穿过混凝土保护层，导致钢筋锈蚀，使混凝土胀裂。 在混凝土中，渗透性是一个综合指标。它是指气体、液体或者离子受压力、化学势或 者电场的作用，在混凝土中渗透、扩散或迁移的难易程度。混凝土渗透性与耐久性之间有 着密切的关系，混凝土获得高耐久性与长寿命的关键是提高混凝土的抗渗性。例如，混凝 土发生硫酸盐腐蚀的必要条件是有水及腐蚀离子进入混凝土内部；发生碱骨料反应需要有 水分的参与；钢筋发生锈蚀破坏，需要有离子去破坏钢筋钝化膜或者二氧化碳气体破坏混 凝土的高碱性环境，以及有水分和氧气的参与；碳化反应需要有二氧化碳和水分的参与等。 如果混凝土抗渗性高，水分及有害离子渗透不到混凝土内部，就不致造成混凝土的损伤破 坏。因此，混凝土要获得高性能长寿命，必须具有高的抗渗性【“2 1 。 ( 2 ) 高性能混凝士渗透性的试验方法与评价 在我国，混凝土的渗透性试验方法采用透水法m ，包括三种形式；抗渗等级法、渗透 系数法及渗水高度法。国际上常采用测定氯离子扩散系数法来检测混凝土的渗透性，并用 以评价混凝土的耐久性和使用寿命。 由于混凝土渗透性包括混凝土的透水性、透气性和透离子性等性能，故应该从这几方 面来评价混凝土渗透性。但由于透气性和透离子性的试验难度较大，且试验方法不太成熟； 2 第一章 绪论 由于水分在混凝土耐久性中起着关键作用，通常的混凝土只要具有较好的抗水性就能满足 抗渗性要求，而且水渗透性试验方法比较简单、可靠、直观；因此，国内外对混凝土渗透 性的研究着重于混凝土的透水性。但是在有抗气性和抗离子性要求的场合，不能只考虑混 凝土的透水性，还应该研究混凝土的透气性与透离子性；而且对于高性能混凝土而言，由 于它基本上不透水( 抗渗等级常常达到p 1 0 以上) ，故应该用其它方法来研究和评价高性 能混凝土的渗透性。由于氯离子在混凝土中渗透的特殊性，国内对混凝土的抗渗性主要集 中在研究氯离子扩散方面。经过多年的研究，取得了许多成果，下面简要介绍测试氯离子 扩散系数的试验方法。 1 ) 快速氯离子渗透试验方法，包括a a s h t ot 2 2 7 ( a s t mc 1 2 0 ) 标准试验方法、电 迁移试验方法【l ”、电阻技术、快速迁移试验方法【“1 等。快速氯离子渗透试验方法具有持续 时间短，在实验室可重复使用，操作简单等优点。但也存在不少争议：覆由于跟电有关， 所铡得的数据不仅仅跟氯离子相关，而且受到孔溶液中其他离子的影响；b 测试结束时离 子的扩散并没有达到稳定状态等。 2 ) 压力渗透技术【】”，类似于压力水的渗透性。方法为：混凝土试件先用水预饱和， 然后放在试验装置上，试验必须保证四周完全密封，以免泄漏。将含有氯离子的溶液注入 装置，然后加压，加压至规定时间后，取出混凝土试件，测量氯离子渗透深度及含量。 3 ) 盐溶液长期浸泡法，该方法是先将试件长期浸泡在含氯盐的溶液中，在通过切片或 钻孔取样，用化学分析方法得到不同扩散深度的氯离子浓度，然后用f i c k 扩散定律计算出 氯离子扩散系数。吴中伟等l l q 认为，该方法最能反映工程实际情况，因而是一种最常用的 测定混凝土氯离子扩散系数的方法。但该方法比较繁琐，且试验时间比较漫长。 通过试验得到混凝土的电量指标或氯离子扩散系数，与设计中提出的混凝土抗氯离子 侵入性指标进行比较，然后来控制混凝土耐久性质量。 表1 - 1混凝土抗氯离子侵入性指标 使用年限级别1 0 0 年5 0 年 电量指标，库仑 1 2 0 0 8 0 0 8 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 8 0 0 氯离子扩散系数( 1 0 4 2m s ) 8 5410 7 1 1 5 时钝化膜的保护作用才是稳定的。当p h 6 0 m p a ( j t j 0 4 1 2 0 0 0 规定术1 1 5 “) ； 2 混凝土坍落度t = 1 4 0 1 6 0 ，l h 坍损2 0 ； 3 耐久性：抗冻( 慢冻法) 满足f 2 0 0 ，抗渗达p 8 ，弹性模量 4 0 o g p a ，氯离子扩散系 数r 3 x 1 0 1 2m s 2 1 3 配制技术 1 9 9 5 年美国混凝土学会提出a c l 3 1 8 - 9 5 结构混凝土规范，采用水胶比的耐久性设 计理念。高性能混凝土的配比设计兼顾“安全性，耐久性、工作性、经济性、耐久性及生 态性”，其重点准则分述如下。 1 安全性：对结构设计者而言，安全性为配合比设计的最高准则，但安全性绝不是越 高越好，而是以“设计需求强度”为基本要求，所以在配比设计上，只要满足设计时的需 求强度即可。传统a c i 配比设计法的强度是由水灰比( w c ) 来控制，a c l 3 1 8 9 5 新规范 则改以水胶比( 水和胶凝材料的比例( w b ) ) 来控制，其强度是由骨料通过应力传递而达 1 2 第二章高性能屁凝土的制备及其基本- i 圭能 成。在此种状沉下，强度只需靠适量的水泥浆体即可达到，可避免过多水泥浆体而产生干 缩龟裂的问题。 2 耐久性：在传统( a c i3 1 8 8 9 ) 设计规范里，是以水灰i = 匕( w c ) 来考虑混凝土的耐久性； 而a c i3 1 8 9 5 新规范“结构混凝土”中特别以水胶比( w m ) 来规范混凝土强度，以期获得 混凝土的耐久性。a c i3 1 8 4 5 规范容许使用水泥以外的胶凝材料，像粉煤灰、矿渣、硅 灰、及其他火山灰材料。经过l o 多年来大量数据显示，添加粉煤灰、矿渣等胶凝材料具有 阻渗及抗蚀的功能。 3 工作性；对一般混凝土施工而言，如果混凝土太干硬，则施工不易，容易产生蜂窝， 甚者易使现场工人为施工便利而私自加水，导致设计强度( 水灰比) 走样。高性能混凝土 具有高流动的特性，可以缩短工期、节省人力及简化施工作业等。高工作性包括容易施工、 没有离析、容易粉光、或后续的处理简易。如果工作性良好，自然就不会擅自加水，一旦 不会加水，混凝土品质就能够获得较大的保障。 混凝土结构的耐久性设计应对混凝土原材料的选用与混凝土水胶比等主要配合比参数 提出具体要求，使混凝土有良好的抗侵入性、体积稳定性和抗裂性。以下是配制耐久混凝 土的一般途径： 1 选用低水化热和含碱量偏低的水泥，尽可能避免使用早强水泥和高c 3 a 含量的水 泥： 2 选用坚固耐久、级配合格、粒形良好的洁净骨料； 3 使用优质粉煤灰、矿渣等矿物掺合料或复合矿物掺合料；除特殊情况外，矿物掺 合料应作为耐久混凝土的必需组分； 4 使用优质的引气剂，将适量的引气作为配制耐久混凝土的常规手段； 5 尽量降低拌和水用量，应使用高效减水剂； 6 限制单方混凝土中胶凝材料的最高用量； 7 当配筋混凝土的使用环境有氯盐作用时，应选用氯离子含量尽量低的水泥，新拌 混凝土硬化后，实测混凝土中的氯离子含量对于钢筋混凝土不应超过胶凝材料重的o 1 ，对于预应力混凝土不得超过0 0 6 。环境中无氯盐作用时，水泥中氯离子含量不 得超过o 2 ( 钢筋混凝土) 和0 6 ( 预应力混凝土) ； 8 所用骨科应无潜在活性，粗、细骨料中的含泥量应分别低于o 7 和1 ；粗、细 骨料中的水溶性氯离子均不应超过骨料质量的0 0 2 。 2 2原材料 试验分别依据：g b l 7 5 1 9 9 9 、g b l 7 6 7 1 一1 9 9 9 、g b l 3 4 5 - - 1 9 9 1 、g b l 3 4 6 - - 2 0 0 1 ，g b l 5 9 6 1 9 9 1 ，g b 8 0 7 6 - - 1 9 9 7 进行。 ( 1 ) 水泥 试验所用水泥为安徽巢湖水泥厂p 0 4 2 5 型普通硅酸盐水泥。水泥的物理、力学与化 东南大学硕士学位论文 学性能见表2 1 、表2 2 与表2 3 表2 1水泥熟料的化学成分， 表2 2水泥熟料的矿物组成胍 表2 3 水泥物理、力学性能 ( 2 ) 粉煤灰 平圩i 级粉煤灰，粉煤灰的化学成分与性能测试见袁2 4 、表2 5 。 表2 4平圩i 级粉煤灰的性能 1 4 第二章高性能忌凝土的制备及其基奉性能 ( 3 ) 细集料 中砂，细度模数2 7 ，砂的测试结果如表2 6 所示。 表2 6砂的性能 ( 4 ) 粗集料 5 2 5m 连续级配石灰岩碎石，石子性能测试结果见表2 7 。 表2 7碎石的性能 东南大学硕士学位论文 ( 5 ) 外加剂 由于混凝土强度等级较高，2 8 d 配制强度达6 0 m p a 左右，且采用泵送施工，所以采用 缓凝型高效减水剂。外加剂的质量对高性能混凝土的性能有很大的影响，对江苏建科院生 产的缓凝型高效减水剂j m - i i 进行了检验，检验结果列于表2 8 中。引气剂采用s j - 2 牌， 掺量2 0 - 3 o 历。 表2 8缓凝型高效减水剂j m i i 的性能 ( 6 ) 水 自来水。 试验结果表明，本试验所用原材料包括水泥、粉煤灰、外加剂、砂、石等均满足相关 国家标准要求：水泥强度较高，安定性合格 合格，有害物质含量较小；外加剂减水率大 性能均达到配制高性能混凝土的要求。 2 3高性能粉煤灰混凝土配合比 2 3 1 配合比计算 粉煤灰满足i 级粉煤灰指标；砂石集料级配 达到2 7 3 ，抗压强度比大。各种原材料的 采用高效减水剂和活性掺合料( 粉煤灰) 双掺技术，在高性能混凝土配合比设计中以 安全、经济、合理为原则；以抗压强度为设计指标，对传统的普通混凝土配合比设计方法 加以改进，并参考有关标准和资料，综合考虑了影响高性能混凝土性能与配合比各种参数 的因素，根据其强度、耐久性确定水灰比；根据混凝土的和易性确定用水量、含砂率和外 加剂掺量。试验配合比的特点是变化粉煤灰掺量，并比较掺与不掺引气剂的混凝土性能。 引气混凝土配合比设计以混凝土含气量达到5 为准，调整引气剂的掺量。由于粉煤灰的密 度小于水泥，且采用超量取代，因此胶凝材料的体积增加，砂率应有所减小。 第二章高性能混凝土的制备及其基本性能 依据j g j 5 5 - - 2 0 0 0 普通混凝土配合比设计规程和g b j l 4 6 - - 9 0 粉煤灰混凝土应用 技术规程进行。 1 配制强度 ，丘j + 1 6 4 5 0 - = 5 9 9 m p o 2 用水量 按j g j 5 5 - - 2 0 0 0 规程，碎石最大粒径为2 5r a m ，坍落度1 9 0 2 1 0 衄。优选缓凝型高效 减水剂，取用水量为m o = 1 6 0 k g m 3 3 水灰比 w c = 口。尼0 2 m + 口。口6 凡) = 0 4 6 x 4 8 ( 5 9 9 + 0 4 6 x 0 0 7 x 4 8 ) = 0 3 6 按o 3 2 、o 3 6 、o 4 0 试配后取w c = 0 3 2 。 4 水泥用量c 0 c o = 晰，o o v c ) = 5 0 0 k g m 3 5 粉煤灰用量 为了改善混凝土的和易性，提高后期强度，改善混凝士耐久性，掺入适量i 级粉煤灰。 为进行比较试验取f a = 0 、1 5 、1 5 ( 引气) 、3 0 ( 即7 5 、1 5 0 k g m 3 ) ，分别取代1 2 、 2 5 的水泥；分别编号为f 0 、f 1 5 、f 1 5 9 、f 3 0 。 6 水泥用量 因此，f 0 、f 1 5 、f 1 5 9 、f 3 0 组的c 分别为5 0 0k g m 3 、4 4 0k g m 3 、4 4 0k g m 3 、3 7 5k g m 3 。 8 外加剂用量 f o 、f 1 5 、f 1 5 9 、f 3 0 组的j m i i 掺量分别为胶凝材料总量的1 5 、1 4 、1 4 、 1 r 3 ，f 1 5 9 另外掺入引气剂s j - 2 ，掺量为胶凝材料总量的2 y i 。 7 砂率 胶凝材料用量为5 0 0 k 咖3 左右，其中粉煤灰掺量为0 3 0 ，对泵送混