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石粉含量对中低强度机制砂混凝土耐久性能影响

更新时间:2016-07-05

混凝土是用砂石骨料,水泥,矿物掺合料、水,以及外加剂通过不同配合比,拌制而成的各种强度的人工建材,大量应用于工程建设中[1]。近年来随着福建省交通建设的迅速发展,以河砂为主的天然砂已无法满足工程建设需求,同时天然砂的过度开采,严重破坏了自然环境。这种矛盾日益突出,影响工程建设进度。而机制砂作为细集料,含泥量可控、细度模数稳定、经济性好,替代天然河砂在福建省的应用,已成为持续发展的趋势;福建省政府对此也出台了一系列的文件限制闽江砂的开挖,推广机制砂在福建省的应用[2]。机制砂与天然砂均是粒径均小于4.75mm的岩石颗粒,且不包括软质岩、风化岩石的颗粒,但机制砂是岩石经破碎、粉碎、选粉等流程生产而得到的,在这个过程中必然会产生部分小于0.075mm的颗粒(即石粉),这是机制砂与天然砂最大的不同。

关于机制砂混凝土的研究主要集中于以下几个方面:(1)机制砂混凝土配合比设计方法[3]和配合比参数[4-5]对机制砂混凝土性能的影响;(2)机制砂混凝土与天然砂混凝土的性能比较,及其代替天然砂混凝土的可行性[6-7];(3)机制砂中石粉对混凝土性能的影响作用。随着机制砂混凝土应用程度不断加强,学术界对其研究也在不断深入,尤其是针对第三方面的研究,目前已成为一个热点问题。例如《建设用砂》(GB/T 14684—2011)从混凝土强度考虑,规定机制砂中石粉含量的最大值:强度等级为小于C30、C30~C60和大于C60混凝土的石粉含量最大值分别为7%、5%、3%,该标准对石粉含量的要求与实际应用存在一定的差距。文献[8]综合考虑机制砂混凝土强度性能和工作性能,确定了机制砂中石粉含量的上限值:C30和C50混凝土的石粉含量对应值分别为15%和10%。文献[9]研究发现机制砂对于混凝土的干缩具有正负效应:当石粉含量较小时(小于11%),负效应占优势,干缩率随石粉含量的增加而增大;当石粉含量超过一定值时,正效应占优势,干缩率随石粉含量的增加有减小趋势。

通过以上文献论述可知,目前在石粉对机制砂混凝土的影响作用的研究领域,主要是关于石粉含量对混凝土强度、工作性能、体积稳定性能的研究,而关于石粉含量对中低强度机制砂混凝土耐久性能影响的报道则较少涉及。为此,本文通过试验研究不同石粉含量的C25、C30混凝土耐久性能,得到石粉的合理掺量,可以加深人们对机制砂的了解,为机制砂混凝土推广应用提供参考。

1 原材料与试验方法

(1)原材料

水泥:P.O42.5的普通硅酸盐水泥,技术指标见表1。粗集料为4.75~31.5mm连续级配石灰岩碎石,表观密度2740 kg/m3。细集料为石灰岩机制砂,先将机制砂用0.075mm标准筛进行筛洗,得到不含石粉的机制砂,然后通过人工添加石粉的方法,按0%、3%、6%、9%、12%石粉含量重新配制机制砂。外加剂采用减水率为30%的聚羧酸高性能减水剂。试验中拌和C25、C30的混凝土,用于研究石粉含量对混凝土工作性能的影响,采用的混凝土配合比见表2。

表1 水泥物理性能

凝结时间(min) 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa) 安定性 比表面积(m2/kg)初凝 终凝 3d 28d 3d 28d 合格 ≥300 175 231 17.4 43.7 3.6 7.0

表2 机制砂混凝土配合比设计

注:为确保石粉含量对混凝土耐久影响的纯粹性,未掺加外掺料。

强度等级 水灰比 水泥(kg/m3)水(kg/m3)砂率(%)碎石(kg/m3)机制砂(kg/m3)外加剂(kg/m3) 石粉含量(%)C30 0.40 360 144 43 1020 780 5.8 0、3、6、9、12 C25 0.43 322 173 45 1004 821 4.8

混凝土抗冻性测定按照GB/T 50082-2009标准进行快冻试验:采用 100mm×100mm×400mm的棱柱体试件,在标准养护室内养护至 24d,将试件放在 20±2℃水中浸泡4d,试件应在28d时开始进行冻融试验。每次冻融循环应在2~4h内完成,且用于融化的时间不得少于整个冻融循环时间的1/4,完成冻融循环后取出试件称重并测定横向基频。本研究中设定冻融循环次数为200次,应用质量损失率和相对动弹性模量指标评价不同石粉含量混凝土的抗冻耐久性能。

影响混凝土耐久性的各种破坏过程都与外界氯离子渗透侵蚀有密切的关系,因此,混凝土的抗氯离子渗透性能被认为是评价混凝土耐久性的重要指标。混凝土抗渗性测定按照 《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB/T 50082-2009)进行电通量法氯离子渗透试验:成型试件为高150 mm、直径100mm的圆柱体,使用试件在养护至28 d龄期后切割为两个高50 mm、直径为100 mm的小圆柱体试件,采用全自动真空保水机和数显电通量测定仪测试电通量表征混凝土抗氯离子渗透性能。

另一项实验发现糖尿病模型小鼠的下丘脑腹正中核(ventromedial hypothalamus,VMH)中葡萄糖转运蛋白-2(glucose transporter-2,GLUT2)mRNA 的表达同BDNF同步下降,而且葡萄糖利用的减少则可导致VMH中BDNF mRNA表达的下降[12]。以上实验说明,BDNF通过中枢代谢途径及外周胰岛血糖素代谢途径来调节糖代谢,血糖水平的波动也反向对BDNF的表达有影响。

(2)试验方法

频率稳定度是精密振荡器的重要特性之一,也是衡量频率标准稳定性的重要指标[15-16]。对于频率稳定度的精确测量即可以确定振荡器的性能优劣,同时可以促进精密振荡器的研制。频率稳定度的测量分为频域测量和时域测量,文中主要在时域对卫星本振频率稳定度进行测量分析。

Western blot法检测结果见图2,模型组、杆努尽烟低、高剂量组及阳性药物组大鼠肺组织TLR4蛋白水平与正常对照组相比显著升高(P<0.05),其中杆努尽烟高剂量组及阳性药物组大鼠肺组织TLR4蛋白水平较接近正常对照组;阳性药物组和杆努尽烟高剂量组大鼠肺组织TLR4蛋白水平与模型组相比均显著降低(P<0.05)。

随着国家“互联网+农业”政策的高度重视和广泛合作,电子商务在农副产品产业链上的发展将会更加深入和普及,农副产品走向虚拟化市场,网络化平台将成为农业发展重要的销售渠道。鲜食葡萄属浆果类,极易出现腐烂、褐变、干枝、掉粒等问题,种植成熟季节性较强,极不易于储存和转运,加上种植户及部分销售终端缺乏冷链物流技术及配套设备的投入,对物流储存、运输配送等要求极高,除了完善产业的供应链一体化配套平台建设,解决适销对路、产销衔接等市场问题,还需专业企业参与和政府支持,构建匹配的物流配送体系,缩短从种植户到消费者手中的时间,因此,冷链物流配送、新型物流包装和城际配送问题成为亟待解决和广泛应用的问题。

试件质量损失率按式(1)计算:

式(1)中ΔW为试件经过200次冻融循环后的质量损失率(%);W0为未经冻融循环作用试件的质量;W200是试件经过200次冻融循环后试件的质量。

从图2中可以看出,相比于C25混凝土,C30混凝土电通量值明显要小,且C30混凝土渗透性能受石粉含量变化的影响不如C25受石粉含量的影响明显,这是因为C30混凝土中水泥用量较高,水胶比较低,密实性好,混凝土中本身连通毛细孔较少,其整体的抗氯离子渗透性能较好;可见,石粉的存在对于密实性好且高强混凝土的硬化结构体影响不明显,石粉对于强度较高的混凝土抗氯离子渗透性能变化影响不显著。

从图1可以看出,对于C25混凝土,随着机制砂中石粉含量在0~12%范围内增加,尤其是当石粉含量大于6%时,机制砂混凝土的电通量迅速降低,表明石粉可以改善C25混凝土的抗氯离子渗透性能,且随着石粉含量的增加这种改善作用愈加明显。其主要原因是由于C25混凝土中水泥用量较少,水灰比较大,硬化后,混凝土中存在大量的孔隙,致使混凝土的抗氯离子渗透性能不良,但随石粉含量的增加,丰富了混凝土的浆量,提高了混凝土的密实性,使硬化后混凝土中的孔隙减少,从而提高了混凝土的抗氯离子渗透性能。

(2)石粉含量对机制砂混凝土抗冻性能影响分析

2 结果与分析

(1)石粉含量对机制砂混凝土抗渗性能影响分析

试件相对动弹性模量按式(2)计算:

图1 石粉含量对C25机制砂混凝土电通量影响

图2 石粉含量对C30机制砂混凝土电通量影响

但人们可能会为帕克太阳探测器担心,在火热的日冕区,它能经受住高温的考验吗?科学家说它能:帕克太阳探测器穿着一件厚达十多厘米的碳复合外衣,能够经受1400摄氏度的炽热高温。正是因为有着耐高温的独特本领,它才能够成为太阳系内一只敢于扑火的飞蛾!

式(2)中Pi为试件经过 200次冻融循环后的相对动弹性模量(%);f0为未经冻融循环作用试件的横向基频(HZ);f200是试件经过200次冻融循环后试件的横向基频(HZ)。

图3为C25和C30混凝土在不同石粉含量下的质量变化率结果。图4为C25和C30混凝土在不同石粉含量下的相对动弹性模量结果。

图3 石粉含量对C25、C30机制砂混凝土质量变化率影响

图4 石粉含量对C25、C30机制砂混凝土相对动弹性模量影响

两组不同强度的混凝土试验结果均反映了混凝土抗冻性能受石粉含量的影响规律,且表现出相近的趋势,即C25和C30混凝土的石粉含量在0~12%范围内增加时,质量变化率和相对动弹性模量均没有表现出显著差别,这说明了两种混凝土抗冻性能均没有受到石粉含量变化的影响。

比较C25和C30混凝土的质量变化率结果(图3)可以发现,两组强度不同的混凝土间存在有一定差距,前者基本维持在1.2%,后者基本维持在0.8%,表明较高强度混凝土抗冻性能是好于低强度混凝土的抗冻性能。比较C25和C30混凝土的相对动弹性模量结果(图4)可以得到同样的结论。这是因为石粉具有填充效应,其细度的减小能够增强混凝土密实性和抗氯离子渗透性,但影响抗冻性的关键因素是水灰比和含气量,导致细度的减小不足以对抗冻性产生明显的改善作用。相反,不具有胶结性能的惰性石粉降低了水泥在粉料中的比例,产生“稀释效应”而导致没有足够的水泥浆体来包裹所有矿料,使得水泥浆体在冻融中更容易剥落和产生裂纹。C30机制砂混凝土体系的水胶比低、胶材用量高,石粉的填充效应和稀释效应均不明显,所以其抗冻性能更好。

47%异隆·丙·氯吡可湿性粉剂 3 000 g/hm2 与3%甲基二磺隆油悬浮剂混用起到了封杀兼顾的作用,茎叶防效高,且封闭持效期长,1次施药基本能控制晚播麦田杂草危害,具有一定的推广应用前景。但由于除草剂药效的发挥及其安全性易受温度等因素的影响,在温度波动幅度大的地区应注意避开低温用药。

进一步对抗冻性能两个指标进行比较分析还可以发现,C25、C30两组混凝土经过200次冻融循环后,质量损失率均远小于规范5%的限制;但从相对动弹性模量指标来看,C25混凝土经过200次冻融循环后相对动弹性模量在55%左右,已处于规范要求60%的限值以下,即使是抗冻性能较好的C30混凝土的抗冻性能也有很大损失。可见,质量变化率5%的限值要求其实是较宽松的。

3 结论

本文依托于C25、C30两种机制砂水泥混凝土,通过室内试验研究了机制砂中石粉含量对混凝土耐久性的影响规律,得到以下结论:

(1)从抗氯离子渗透性能角度出发,机制砂中石粉含量越高越好,从抗冻性能角度出发,石粉含量影响作用不明显,考虑耐久性建议石粉含量高于6%,但工程中需结合强度、工作性和体积安定性等要求确定石粉含量的上限。

(2)相比质量损失率,相对动弹性模量指标更适合用于评价机制砂混凝土抗冻性能。

参考文献

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林洪法
《福建交通科技》 2018年第02期
《福建交通科技》2018年第02期文献

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