冻融和碳化对砂浆强度影响研究.pdf

第45卷第4期
人民长江
Vol 45. No4
2014年2月
Yangtze River
Feb.,2014
文章编号:I001-4179(2014)04-0077~-03
陈融和碳化对砂浆强度影响研究
李明,朱海軍,月小虎2
(1.武汉三源特种建材有限责任公司,溯北武汉430083;2.长江科学院材料与结构研究所,溯北武汉430010
摘要:为探求寒冷地区影响砂浆强度的因素,来用正交试验方法,对摻粉渫灰的9组不同砂浆配合比进行了试
验硏究,并通过极差和交互作用分析了碳化时间、冻融次数、水胶比及不同扮煤灰掺量对砂90d抗压强度
的影响。結果表明,在大掺粉渫灰配合比设计试验中应用正文设汁法,能大幅减少试验次教,提供キ富的试
验信息;且在4个影响因肃中,碳化时间对混凝土强度的影餉最大。
关键词:正交设计法;冻融;碳化;砂桨强度
中图法分类号:TV432文献标志码:A
在我個寒冷地区,影响混凝土耐久性的问题主要(①);粉煤灰采用曲靖I数灰(②);外加剂选用PCA
是冻融和碳化。长期受冻融和碳化作用影响,混凝土高效减水剂。水泥和粉煤灰的化学组成、品质检验结
内部将会产生裂缝、钢筋锈蚀等,进而导致许多混凝十.果如表1~3所示
结构工程没有达到设计使用年限就发生垮塌事故,造
利用正交试验方法,选出具有代表性的9组试验
成巨大的经济损失。虽然现代混凝土结构工程也从材采用立方体试模(40mmx40mmx100mm)成型,试
料、结构、环境等多方面采取了一系列耐久性保护措块浇注完毕后放入养护箱养护24h拆模,随后养护到
施,但由于应用条件的多样性和水泥混凝土体系自身90d龄期后再进行碳化冻融试验,最后测试其强度。
的复杂性,混凝土的耐久性问题依然存在,所以,进一
表1水泥熟料及粉媒灰的化学成分
%
步探究混凝土的碳化、冻融被坏机理及其防治措施就
显得十分必要。
杠料Ca0SiO2A20Fe203M0S03R-20Ios
对于碳化、冻融单一因素对混凝土耐久性的影响,①
62,0621.534
48
国内外相关学者已做了大量的研究工作。在此基础②3,150.521928.470.90.71.013.28
上,本次试验重点分析冻融、碳化交替作用対掺粉煤灰
表2三峡牌水泥物理力学性能检验结果
的砂浆强度的影响。由于试验因素较多,使得试验任
标准杭压抗折癡结財间
务相当复杂,所以本次试验采用正交设计的方法来安
积/定
排砂浆试验。这不仅能有規律地减少试验次数,还能
%驚
朝度ノ武度ノ强度初怒ノ终凝
在错综复杂的试验中把实验设计和数据分析紧密结合
。3""t32.:2m:s
起来,从而在较短的时间内得到影响试验成果的主要
250合格≤5.0≤3.5~≥4.ン6.5≥6012
因素,并对主要因素做出科学分析,最终得出最优试验:普通水泥使用CP20-200.5中热水泥
方案
表3曲蜻Ⅰ级粉媒灰品质检验结果
1正交试验设计方法
%(m2:kg-')9
0.15
2.2964.06.6
1.1原材料与试验方法
苷通粉煤灰≤12.0
≤1.0
试验所用水泥为三峡牌P.I42.5纯硅酸盐水泥注:普逼粉灰使用DL/パT5055-2007F类级粉牒灰
收稿日期:2013-12-18
作者筒介:李明賞,女,硕士,主要从事新型水工材料研发エ作。E-mail:350703736qq.com
民长江
014年
1.2影响因素及水平选择
间、水胶比、冻融次数、粉煤灰掺量,即对水泥砂浆90d
考虑到实际工程中影响混凝土耐久性的因素很抗压强度影响最小的组合为C2A3D3B2。与直观角度
多,故应选择几项对试验结果有较大影响的因素作为
对比来看(C3A3D1B2),其主要区别在于碳化时间的
重点研究对象。本试验主要研究冻融、碳化的叠加作长短。根据极差分析图还可看出,碳化时间相对于其
用对粉煤灰混凝土强度的影响,所以冻融、碳化、粉煤他3个因素来说,对砂浆强度影响最大,是最主要因
灰擦量需要作为试验的主要因素,除此之外,水胶比也素,所以为节省试验时间,我们选择碳化3作为试验
会对混凝士强度产生较大影响,所以最终选择水胶比因素。因此便可得出最代组合C3A3DB2,即水胶比
(A)、粉煤灰量(B)、碳化时间(C)、冻融次数(D)这为0.50,粉媒灰掺量为20%,碳化时间为34,冻融次
4项相对比较重要的因子作为此次正交设计試验的影数为100次
响因素,每个因素各制定3个水平,其因素与水平表如
表6极差结果分析(先碳化后冻融
表4所示
90d抗压强度
试验号1(A)2(B)3(
衰4因素与水平
水平
粉煤灰量/碳化时间/冻融次数
0,40
50
4
1.3正交表设计
根据表4制定的4个因素3个水平的情况,选择
49.2
K1121121.6122.2123
っ(3)正交没计表进行试验,正交设计试验如表5所
?N
139.5125.8137.9116.9
表5L(3}正交设计
39.245.54
序水胶比
粉煤灰攆
碳化財间
冻融次数
46.541.946.?39.0
号列号比值列号用/%列号时间/6列号次数次
5.0
注:K1为各水平相应的三次试验强度之和;K1。为KL的平均侦,即为
1/3K;R为圾差。
日-水晈比
掺
一碳化时问一冻次数
502
0.50
3
50
50
2试验结果分析与讨论
2.1极差分析结果与讨论
对90d抗压强度结果进行极差分析,考核水胶
图1极差分析曲线(先碳化后冻融
比、粉煤灰掺量、碳化时间及冻融次数对混凝土强度指
(3)碳化之所以对砂浆强度影响较大,可能是因
标的影响程度及最佳组合,结果如表6和图1所示。为碳化过程产生的CaCO3和其他态物质堵塞在混
(1)从表6可以看出,8号试验样本90d的抗压凝土孔隙中,使试件内部的孔隙率下降,大孔减少,从
强度最髙,为51.0MPa,其试验条件是A3B2C1D3,而而减弱了后续CO2的扩散,提高了混凝土的密实度和
从极差分析曲线图中可以看出,最好的组合则是强度。但是碳化后的混凝土碱度降低,当碳化超过混
C2A3D3B2。
凝土的保护层时,在水与空气存在的条件下,就会使混
2)各列极差的大小可用来衡量试验中相关因素资土失去对钢筋的保护作用,钢筋开始生锈。碳化引
作用的大小。通过图1可以看出,在各个因素中,影响起的收缩微裂隙以及锈蚀膨胀,又致使混凝土保护层
水泥砂浆90抗压强度的主次顺序依次是:碳化时破坏,形成恶性循环,最终导致混凝土强度逐步降低