（材料学专业论文）大掺量普通细度矿渣粉绿色高性能混凝土的研究.pdf

孙振平：大掺量普通细度矿渣粉绿色高性能混凝土的研究 摘要 本文讨论了建筑工程材料可持续发展战略的实施对混凝土材料发展方向的 要求，认为绿色高性能混凝土是将材料性能的获得与节约资源、能源和保护环境 等因素共同考虑时，混凝土材料发展的必然方向。阐述了绿色高性能混凝土的涵 义，提出了发展绿色高性能混凝土应采取的措施。 分析了水淬高炉矿渣作为水泥混合材和混凝土掺合料使用的现状，认为矿渣 单独磨细作为混凝土掺合料使用不仅比较便利，而且能对混凝土材料的性能产生 更多益处。 自行制备了比表面积分别为3 4 0 、4 2 0 、4 6 0 、5 1 0 、6 2 0 、7 1 0 、8 2 0 和1l o o m 2 k g 的八种磨细矿渣粉。各种细度矿渣粉等量替代部分水泥( 0 - 8 0 ) 后对胶砂 ( w b = o 4 4 ) 强度影响的试验结果表明：随着矿渣粉对水泥替代率的增加，胶砂早 期( 1 天和3 天) 抗压强度比线性降低，而2 8 天强度不仅与矿渣粉替代率有关， 也与矿渣粉细度存在一定关系。根据胶砂抗压强度比与各种细度矿渣粉替代率之 间的二次回归方程，计算得出使胶砂2 8 天抗压强度比最大时所对应的各细度矿 渣粉的替代率分别为1 3 3 、2 4 8 、2 9 3 、3 0 9 、3 4 9 、3 4 7 、3 8 1 和4 0 o 。 试验发现，掺矿渣粉胶砂的长期( 如7 2 0 天龄期) 强度与矿渣粉细度的关系不如 2 8 天龄期时明显。 对掺矿渣粉胶砂强度的发展规律与w b 的关系进行了试验研究，发现低w b 的掺矿渣粉胶砂早龄期的抗压强度比比高w b 者更低，说明掺矿渣粉的低w b 混 凝土的早期强度更应受到关注。试验还发现，在水胶比较低( 如 o 3 2 ) 且矿渣粉 掺量 9 0 ) 养护2 4 2 h ，拆模后移入2 0 2 水池中养护至规定龄期测试强度。 1 4 孙振平：大掺置普通细度矿渣粉绿色高性能混凝土的研究 3 2 试验方案 为研究相同水胶比情况下，掺不同细度矿渣粉对胶砂强度发展规律的影响，设计试验如 下：测定在水胶比为0 4 4 的情况下，各种细度矿渣粉以不同替代率 ( 0 9 6 ，1 0 5 ，2 0 5 ，3 0 5 ，4 0 5 ，5 0 5 ，6 0 5 ，7 0 5 和8 0 ) 等量替代部分水泥后，对胶砂各龄期( 1 、3 、7 、 2 8 、9 0 和7 2 0 天) 抗压强度的影响。试验设计的胶砂配合比如表3 - 5 所示。 表3 5 各种细度矿渣粉对胶砂强度影响情况的试验方案 t a b l e3 - 5m i xp r o p o s i t i o no f m o r t a ru s e dt ot e s tt h ee f f e c t so f f i n e n e s so f s l a gp o w d e ro ns t r e n g t h 矿渣粉替代水泥百分率 胶砂配合比 序号矿渣粉代号 ( ) ( c + s l a g ) ：sw ( c + s l a g ) d oo b i d ll o b i d 22 0 b i d 33 0 b i d 4 b i ( i = t - 8 ) 4 0l ：2 5 0 4 4 b i d 55 0 b i d 66 0 b i d 77 0 b i d 88 0 3 3 试验结果与讨论 胶砂抗压强度测试结果如表3 - 6 所示，其中抗压强度比为掺矿渣粉的胶砂的抗压强度与 不掺者同龄期抗压强度的百分比值，设定基准胶砂( 即不掺矿渣粉的胶砂) 各龄期的抗压强度 比均为1 0 0 。 为清楚、直观地比较不同细度矿渣粉替代水泥后，胶砂各龄期抗压强度的发展规律， 分别以不同龄期，掺b i ( i = l ，2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 ，8 ) 矿渣粉胶砂的抗压强度比与其掺量的关系作 图，如图3 - 1 至3 - 8 所示。将各图中曲线进行线性回归或二次回归，得到的抗压强度比( yn ) 与矿渣粉对水泥的替代率( a ) 之间的回归关系列于表3 - 7 。表3 - 7 中还根据2 8 天龄期时胶 砂抗压强度比与矿渣粉替代率的二次回归关系式，理论计算了本文所涉及的几种细度的矿渣 粉在水胶比为0 4 4 的情况下，对水泥的最佳替代率( 即，使胶砂2 8 天龄期抗压强度达最大 值时所对应的矿渣粉替代率) 。 1 5 昌 n h _卜-o 日 h 、一a n 一 n 。 - 一d oo _dh - 一_h_d_ 一o 、 ndq h n n h 是 ot 口 卜o _ d 。d o o 一 h o o h o h p ，卜-o 一 、一h 卜 勺 ooo ooo o h一 dd 、 h- 一_ o 、 中 n 弋一 q n n o _ hhh o hhh h 主o_甘 h_呻 _on no 、， o nnoa 丑 屯 _ _剁 o_。0n n 醚 a 口o ho oo oqh n h 、 、 d oo h_a 一 o n 、 、 魈 d on_， - 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一2 8 d 一一- 线性( 1 d ) i n 线性( 2 8 d ) 一多项式( 2 8 d ) 一n 线性( 3 d ) 一- 线性( 7 d ) 0 10 20 30 40 50 60 ，7 0 8 图3 1各龄期胶砂抗压强度比与b 1 矿渣粉替代率的关系 f i g 3 1r e l a t i o n s h i pb e t w e e nc o m p r e s s i v es t r e n g t hr a t i oo fm o r t a ra n dd o s a g eo fs l a gp o w d e rb i 1 2 0 1 0 0 琶8 0 筮 釜6 0 鬟4 0 2 0 0 o _ 一l d 卜3 d 一7 d 一2 8 d i 一线性( 3 d ) 一- 线性( 7 d ) i 多项式( 2 8 d ) i t - - 线性( 1 d ) i r o l l 线性( 2 8 d ) 0 10 20 3 0 40 50 60 70 8 m 3 2 各龄期胶砂抗压强度比与b 2 矿渣粉替代率的关系 f i g 3 - 2r e l a t i o n s h i pb e t w e e nc o m p r e s s i v es t r e n g t hr a t i oo f m o r t a ra n dd o s a g eo f s l a gp o w d e rb 2 1 卜一l d 卜3 d - 蕾广_ 7 d 一2 8 d - 一l i b 线性( 1 d ) 一一线性( 3 d ) 一- 线性( 7 d ) 一多项式( 2 8 d ) 一- 线性( 2 8 d ) 00 10 20 30 40 5o 60 70 8 图3 3 各龄期胶砂抗压强度比与b 3 矿渣粉替代率的关系 f i g 3 3r e l a t i o n s h i pb e t w e e nc o m p r e - 胬i v es t r e n g t hr a t i oo f m o r t a ra n dd o d g eo f s l a gp o w d e rb 3 加 0 一母一篁趟骤出蝠 孙振平：大掺量普通细度矿渣粉绿色高性能混凝土的研究 1 2 0 1 0 0 量8 0 萋6 0 墨4 0 2 0 0 1 4 0 1 2 0 g1 0 0 墓8 0 鳗6 0 墨4 0 2 0 0 1 4 0 1 2 0 主1 0 0 基8 0 誉6 0 媚 4 0 2 0 0 0o 1 0 2o 3o 4o 5 0 6 0 7 o 8 图3 - 4 各龄期胶砂抗压强度比与b 4 矿渣粉替代率的关系 f i g 3 - 4r e l a t i o n s h i pb e t w e e nc o m p r e s s i v es t r e n g t hr a t i oo f m o r t a ra n dd o s a g eo f s l a gp o w d e r1 3 4 o0 1o 2 图3 - 5 f i g 3 - 5r e l a t i o n s h i pb e t w e e nc o m p r e s s i v es t r e n g t hr a t i oo fm o r t a ra n dd o s a g eo fs l a gp o w d e rb 5 o0 10 20 30 4 0 50 60 70 8 图3 6各龄期胶砂抗压强度比与b 6 矿渣粉替代率的关系 f i g 3 6r e l a t i o n s h i pb e t w e e nc o m p r e s s i v es t r e n g t hr a t i oo f m o r t a ra n dd o s a g eo f s l a gp o w d e rb 6 孙振平：大掺量普通细度矿渣粉绿色高性能混凝土的研究 余 、_ ， 丑 魁 慧 幽 蝠 主 、- ， 丑 鹤 疆 幽 蝠 00 10 2o 30 40 50 60 7 0 8 图3 7各龄期胶砂抗压强度比与b 7 矿渣粉替代率的关系 卜一i d 口一3 d 6 7 d 亭卜2 8 d 一一线性( 3 d ) - - 线性( 1 d ) 一- 线性( t d ) 一多项式( 2 8 d ) 一- 线性( 2 8 d ) 一多项式( 7 d ， f i g 3 - 7r e l a t i o n s h i pb e t w e e nc o m p r e s s i v es t r e n g t hr a t i oo f m o r t a ra n dd o s a g eo f s l a gp o w d e rb 7 _ l d 叫卜3 d - 亡r - 7 d - 一2 8 d 一- 线性( 7 d ) 一一线性( 3 d ) - - - 线性( 1 d ) 一多项式( 7 d ) 一多项式 ( 2 8 d ) 一 线性( 2 8 d ) 一线性 ( 2 8 d ) 00 10 20 30 40 50 60 7 0 8 图3 - 8 各龄期胶砂抗压强度比与b 8 矿渣粉替代率的关系 f i g 3 8r e l a t i o n s h i pb e t w e e nc o m p r e s s i v es t r e n g t hr a t i oo fm o r t a ra n dd o s a g eo fs l a gp o w d e rb 8 根据表3 6 中的数据，并结合图3 - 1 至3 - 8 中各回归曲线的走势以及表3 7 中各回归 曲线的方程，可以看出： 1 ) 不论掺何种细度的矿渣粉，随着矿渣粉对水泥替代率的增加，胶砂l 天的抗压强度比 呈直线趋势急剧下降。 2 ) 与对胶砂1 天抗压强度的影响相比，矿渣粉的细度对胶砂3 天强度的影响稍大，但是 远不如其对7 天抗压强度的影响。矿渣粉对水泥的替代率与胶砂3 天抗压强度比之间的关系 也呈良好的线性关系，但随着矿渣粉细度的增大，回归直线的斜率呈增大趋势，说明在相同 掺量情况下，矿渣粉的细度对于胶砂3 天的抗压强度有一定影响，而且当矿渣粉的比表面积 为8 2 0 m 2 k g 或8 2 0 m 2 k g 以上时，回归直线的斜率增大趋势较明显，且回归直线的相关系数 明显减小，说明细度较大时，在3 天内已经有一少部分矿渣粉开始水化 3 ) 从每个图中都可以看出。7 天龄期时的回归直线与l 天和3 天时相比有明显偏离，尤 其是当矿渣粉比表面积为5 1 0 m 2 k g 及以上时，回归直线的斜率增长趋势更加明显，十分有 蚰 加 o 们寻寻0 孙振平：大掺鼍普通细度矿渣粉绿色高性能混凝土的研究 趣的是，当矿渣粉细度为8 2 0 m 2 k g 及以上时，7 天龄期时胶砂抗压强度比与矿渣粉替代率之 间的回归关系更加符合二次抛物线形式，说明此时影响掺矿渣粉胶砂强度的因素已不仅仅只 是矿渣粉的活性。 表3 - 7 胶砂各龄期抗压强度比yn 与矿渣粉替代率a 之间关系的回归情况 t a b l e3 - 7r e g r e s s i o ne q u a t i o n sb e t w e e nc o m p r e s s i v es t r e n g t hr a t i o ( yn ) o fm o r t a ra n dd o s a g eo fs l a gp o w d e r s ( q ) 矿渣粉 矿渣粉 龄期相关系数 矿渣粉 细度y 1 3 a 回归关系式最佳替代率 代号( d ) ( r 2 ) ( m 2 k g ) ( ) lyl d = 一1 0 8 20 + 8 6 6 4 70 9 3 0 6 3 y3 d = 一9 8 8 5d 十9 6 4 8 4 0 9 9 0 5 b 13 4 07y7 d = 一8 6 3 5d + i 0 0 6 5 0 9 7 6 l y2 8 d = 一7 2 9a2 + 1 9 3 5 4q + 9 7 9 0 50 9 5 5 81 3 3 2 8 y2 8 d = - 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1 8 5 2 8a “1 2 8 6 90 + 9 5 3 6 50 9 0 5 l3 4 7 2 8 y 2 8 d = 一1 9 5 3 3 a + 1 1 2 6 6( o 1 6 1 1 ) 1yl d = 一9 3 1 6 7a + 9 4 2 6 7 0 9 5 2 7 3y3 d = 一6 7 5 5a + 1 0 6 2 3 0 9 2 6 8 y7 d = - 5 6 4o + 1 1 1 1 70 8 3 7 4 b