CN103992052A - 抑制水泥混凝土碱活性的方法 - Google Patents

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张秀军
董传明
胡庆林
郑碧水
朱胜汝
白彦平
吴先锋
刘志荣
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Abstract

本发明给出了一种抑制水泥混凝土碱活性的方法，在水泥混凝土原料搅拌时，加入粉煤灰均匀搅拌，所述粉煤灰的质量占粉煤灰与水泥质量之和的20—30%。采用上述方法，使用粉煤灰代替原有的矿物细掺料，不仅降低成本，而且粉煤灰方便获取，按照粉煤灰的质量占粉煤灰与水泥质量之和的20—30%情况下搅拌成型的水泥混凝土，具有很好的骨料碱活性抑制效果，抑制率在90%以上。

Description

抑制水泥混凝土碱活性的方法
技术领域
本发明涉及一种抑制水泥混凝土碱活性的方法。
背景技术
水泥混凝土指用水泥作胶凝材料，砂、石等材料作骨料(加或不加外加剂和掺合料)等原料，与水按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土。混凝土原材料中的水泥、混合材料、外加剂和水中的碱(Na2O或K2O)与骨料中的活性成分在混凝土浇筑成型后若干年(数年至二、三十年)后会发生反应，反应生成物吸水膨胀使混凝土产生内部应力，由于活性骨料经搅拌后大体上呈均匀分布，会导致构筑物整体膨胀开裂，难以修复。
目前，在混凝土中掺入适量的含有活性SiO2的矿物细掺料能够使混凝土中的碱骨料反应完全得到抑制，常用的矿物细掺料为硅粉、沸石粉、矿渣粉、磷矿粉、外加剂等，硅粉掺入量为5—10％时，混凝土膨胀量可降低10—20％；磨细粉掺入量大于60％时，混凝土膨胀量可降低75％，但是混凝土膨胀量还是难以满足有些建筑工程的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种操作简单、成本低廉、抑制效果好的抑制水泥混凝土碱活性的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种抑制水泥混凝土碱活性的方法，在水泥混凝土原料搅拌时，加入粉煤灰均匀搅拌，所述粉煤灰的质量占粉煤灰与水泥质量之和的20—30％。
采用上述方法，使用粉煤灰代替原有的矿物细掺料，不仅降低成本，而且粉煤灰方便获取，按照粉煤灰的质量占粉煤灰与水泥质量之和的20—30％情况下搅拌成型的水泥混凝土，具有很好的骨料碱活性抑制效果，抑制率在90％以上。
本发明所述粉煤灰的质量占粉煤灰与水泥质量之和的20％，为本发明的优选方案。
本发明所述粉煤灰的质量占粉煤灰与水泥质量之和的30％，同样为本发明的优选方案。
具体实施方式
下面结合具体实施方式来介绍本发明抑制水泥混凝土碱活性的方法。
分别在某工程项目地的坝肩和采石场两个地方采集砂石作为水泥混凝土的骨料，并将上述两个地方的砂石分别均匀分成四组,分别为坝肩-0、坝肩-20、坝肩-25、坝肩-30、采石场-0、采石场-20、采石场-25和采石场-30；
采用混凝土棱柱体法测试本发明抑制水泥混凝土碱活性的方法的膨胀率：准备实验工作；制作混凝土棱柱体试件(尺寸规格为75mm×75mm×275mm)，按照每组预定的粉煤灰的掺量不同，在水泥混凝土原料搅拌时，加入粉煤灰均匀搅拌；养护24h拆模，测量试件的基准长度；38℃的混凝土(水泥)养护箱中继续养护，至1周、2周、4周、8周、13周、18周、26周、39周和52周龄期时分别取出观测长度的变化(从测基长后算起)。
试件的膨胀率按公式(1)计算。
ϵ t = L t - L 0 L 0 - 2 Δ × 100 % - - - ( 1 )
式中：
εt——试件在t天龄期的膨胀率(％)；
Lt——试件在t天龄期的长度(mm)；
L0——试件的基准长度(mm)；
Δ——侧头(即埋钉)的长度(mm)。
根据《水工混凝土砂石骨料试验规程》DL/T5151－2001中关于骨料碱活性检验(混凝土棱柱体试验方法)的规定：当试件一年的膨胀率大于或等于0.04％时，则判定为具有潜在危害性反应的活性骨料；膨胀率小于0.04％则判定为非活性骨料。
骨料样品混凝土棱柱体试验法碱活性检测及抑制试验结果
注：F----粉煤灰的质量，C----水泥的质量，w为单位周。
由试验结果可以得出：由坝肩-0和采石场-0两种骨料样品制成的混凝土棱柱体一年(52w)的膨胀率分别为0.100％和0.086％，达到0.04％的评价界线，因此评定坝肩和采石场两种骨料样品均为具有潜在危害性反应的活性骨料；分别在坝肩和采石场两种骨料样品掺入适量粉煤灰后，可起抑制骨料碱活性的作用，且抑制效果非常显著。
再选用砂浆棒快速检测法测试本发明抑制水泥混凝土碱活性的方法的膨胀率：实验用原材料的准备,制作砂浆试件(规格为25.4mm×25.4mm×285mm),按照每组预定的粉煤灰的掺量不同，在水泥混凝土原料搅拌时，加入粉煤灰均匀搅拌；砂浆试件成型后标准养护24h，拆模，测量初始读数并在1mol/LNaOH溶液的养护盒中外加80℃的烘箱中养护24h；
然后测量测量试件的基准长度、养护时的长度，分别测出3d、7d、14d龄期时观测长度的变化(从测基长后算起)，根据规范SL352-2006《水工混凝土试验规程》中骨料碱活性检验(砂浆棒快速法)的规定：砂浆试件14d膨胀率小于0.1％，则骨料为非活性的；砂浆试件14d膨胀率大于0.2％，则骨料为具有潜在危害性反应的活性骨料；砂浆试件14d膨胀率在0.1—0.2％之间的，需采用多种辅助方法，并延长观测龄期至28d等进行综合评定。
试件的膨胀率按公式(1-1)计算。每一种样品均平行进行了两次试验。
ϵ t = L t - L 0 L 0 - 2 Δ × 100 % - - - ( 1 - 1 )
式中：
εt——试件在t天龄期的膨胀率(％)；
Lt——试件在t天龄期的长度(mm)；
L0——试件的基准长度(mm)；
Δ——侧头(即埋钉)的长度(mm)。
使用砂浆棒快速检测法，粉煤灰相对粉煤灰和水泥的掺量为0％、20％、25％、30％抑制混凝土碱活性,并以第1组为参照，各组的抑制率如下：
砂浆棒快速法测试水泥混凝土的碱活性抑制率
选取相同的水泥混凝土原料并配合不同掺量的粉煤灰，制得7组水泥混凝土试样，并检测试样的抗压强度，粉煤灰掺量与混凝土抗压强度的关系试验结果如下表：
注：F----粉煤灰的质量，C----水泥的质量，W----水的质量
由上述试验中我们发现，粉煤灰的质量占粉煤灰与水泥质量之和的比值越小，短期内水泥混凝土强度越大，但是抑制水泥混凝土的碱活性效果越差；在一定范围内粉煤灰的质量占粉煤灰与水泥质量之和的比值越大，短期内水泥混凝土强度越小，但是抑制水泥混凝土的碱活性效果越好。
实验得出在粉煤灰的质量占粉煤灰与水泥质量之和的20—30％的范围内,既能满足对水泥混凝土抗压强度的要求又能保证抑制水泥混凝土碱活性的效果，而且随着粉煤灰掺量的增加，混凝土成型后一段时间(三个月后)强度增长应很明显。
一般情况下，粉煤灰较其他矿物掺合料普遍，价格便宜，运输费用低。水泥混凝土掺入粉煤灰，减少了水泥用量，降低了工程成本。合理选择粉煤灰掺量有利于改善或提高混凝土的和易性、水化热温升、后期强度、耐久性以及抗裂性等性能。
以下通过具体施工项目各部位主要水泥混凝土原料施工配合比表，来具体说明本发明的技术效果。
1)某坝体使用的水泥混凝土(C9020W8F100、C9025W8F100)施工配合比，如下：
续表
所述C9020W8F100、C9025W8F100的水泥混凝土的粉煤灰质量相对粉煤灰和水泥质量之和的30％，用砂浆棒快速法测试水泥混凝土的碱活性抑制率为94％，抑制效果非常显著。
2)某溢流堰的抗冲耐磨水泥混凝土(HFC2835W8F100)施工配合比，如下：
续表
3)某导流底孔部位水泥混凝土(C2825W8F100)施工配合比，如下：
续表
注：F-粉煤灰的质量，C-水泥的质量，W-水的质量，S-砂子的质量,G-骨料的质量，各级配混凝土表观密度均在2360(kg/m3)左右。
所述C2835W8F100、C2825W8F100的水泥混凝土的粉煤灰质量相对粉煤灰和水泥质量之和的20％，用砂浆棒快速法测试水泥混凝土的碱活性抑制率为91％，水泥混凝土强度提高。
上述粉煤灰都为市售的二级粉煤灰。

Claims (3)

1.抑制水泥混凝土碱活性的方法，其特征在于：在水泥混凝土原料搅拌时，加入粉煤灰均匀搅拌，所述粉煤灰的质量占粉煤灰与水泥质量之和的20—30%。
2.根据权利要求1中所述的抑制水泥混凝土碱活性的方法，其特征在于：所述粉煤灰的质量占粉煤灰与水泥质量之和的20%。
3.根据权利要求1中所述的抑制水泥混凝土碱活性的方法，其特征在于：所述粉煤灰的质量占粉煤灰与水泥质量之和的30%。
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