碱矿渣陶粒混凝土密实性及硫酸盐腐蚀试验研究.docx

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1、碱矿渣陶粒混凝土密实性及硫酸盐腐蚀试验研究林华艺，林旭健，季韬，梁咏宁，程可佳，郑文元，朱木强（福州大学土木工程学院，福建福州350116）摘要： 通过孔结构、抗渗性和硫酸盐腐蚀试验，研究了碱矿渣陶粒混凝土的密实性，以及受硫酸盐腐蚀 混凝土的退化性能。研究结果表明，对于同种骨料，碱矿渣混凝土的密实性优于普通混凝土；对于同种水泥，陶 粒混凝土的电通量较高，其密实性比石子混凝土的差。混凝土在硫酸盐溶液中浸泡会使混凝土强度先提高再降低， 但碱矿渣混凝土强度下降幅度比普通混凝土的小，且碱矿渣陶粒混凝土的下降幅度比碱矿渣石子混凝土的小。碱 矿渣陶粒混凝土具有较好的耐硫酸盐腐蚀能力。关犍词：孔结构；抗渗性

2、；硫酸盐腐蚀：密实性；碱矿液陶粒混凝土中图分类号：TU528.2Experimental study for the Compactibility and sulfate corrosion of alkali-activatedslag ceramsite concreteLIN Hua-yi, LIN Xun-jian, JI Tao, LIANG Yong-ning, CHENG Ke-jia, ZHENG Wen-yuan, ZHUMu-qiang（1. College of Civil Engineering. Fuzhou University. Fuzhou. Fujian 35

3、0116, China）Abstract ： By the pore structure test, the anti-permeability test and sulfate corrosion test of alkali-activated slag ceramsite concrete, the Compactibility and degradation under sulfate corrosion of concrete were studied. The results show that, the Compactibility of alkali-activated sla

4、g concrete is better than that of ordinary concrete for the same kind of aggregate. The ceramsite concrete has higher electric flux, and its Compactibility is worse than gravel concrete for the same kind of cement. The concrete strength increases firstly, and then decreases under sulfate solution; H

5、owever, the decending strength value of alkali-activated slag concrete is smaller than that of ordinary concrete, and he decending strength value of alkali-activated slag ceramsite concrete is smaller than that alkali-activated slag gravel concrete. Therefore, the alkali-activated slag ceramsite con

6、crete has superior sulphate corrosion resistance.Keywords ： pore structure, anti-permeability, sulfate attack, Compactibility, alkali-activated slag ceramsite concrete0引言硅酸盐水泥是建筑工程中不可或缺的建筑材料，其用量之大，使之成为人类使用量最大的人 工材料。但随着我国建材行业的发展和国家政策的调整，建筑材料逐渐转向环保、节能、无污染。 在绿色材料发展潮流的冲击之下，硅酸盐水泥存在的不足显露出来：一方面，能源与资源消耗大， 另

7、一方面，熟料搬烧过程中会释放大量温室气体，对环境污染极大【J。因此，研究胶凝材料制备 的新原理，加强工业废渣的利用研究，是一项既具有科学意义，又具有实际意义的工作3M。20世纪30年代，PUrdOn等研究发现，少量NaOH在水泥硬化过程中可起催化作用，使水 泥中铝硅酸盐易溶而形成硅酸钠和偏铝酸钠，进一步与氢氧化钙反应形成水化硅、铝酸钙，使水 泥硬化并重新生成NaoH,催化下一轮反应，由此提出“碱反应”理论。此后，前苏联开展大量相 关研究，开发新型碱矿渣水泥，我国与20世纪80年代也开始相关研究，取得大量的研究成果。 1 项目来源：国家自然科学基金资助（51479036）作者简介：林华艺（199

8、0）男，福建人，研究生，工程力学专业通讯作者：季韬（1972-）,男，福建人，博士，教授，主要从事结构工程研究，it72大量的研究和实践发现，与硅酸盐水泥相比，碱矿渣水泥具有低需水量，低水化热，强度高，耐 久性好，护筋性优良，优越的负温硬化性能等优点件IL陶粒混凝土属于高性能轻骨料混凝土，比传统混凝土轻20%以上，而且耐久性好。从建筑节 能方面考虑，其能耗将节约40%60%。另外轻骨料原料主要为工业废渣，可以节约碎石的消 耗，也是一种有利于环境保护、可持续发展的需要。目前，还没有学者研究碱矿渣水泥在轻骨料混凝土中的性能，对于碱矿渣水泥在混凝土中的 应用也是比较少的，本文将通过孔结构试验、抗渗性

9、试验和硫酸盐腐蚀试验等，着重研究碱矿渣 陶粒混凝土的密实性及受硫酸盐腐蚀退化性能。1 试验研究1.1 试验材料1)水泥：采用的水泥为福建炼石牌42.5R普通硅酸盐水泥，水泥的各项性能指标见表1,成 分组成见表2；2)细骨料：采用闽江河砂，根据标准建筑用砂(GBzTl4684-2001) 测得细骨料的各项 技术指标见表3,颗粒级配见表4。3)粗骨料：所用普通石子按照建筑用卵石、碎石(GBT 146852001)1网规定的方法对石 子的各项指标进行测定，其各项指标、级配见表5和表6所示。选用的陶粒为湖北宜昌宝珠陶粒 开发有限责任公司生产的圆球型页岩陶粒。参照标准轻集料及其试验方法(GB/T 174

10、31.2-1998) M测定轻骨料陶粒的基本性能指标，圆球型页岩陶粒的各项技术指标和级配分别如表7和表8所Zjx o4)矿渣：所用矿渣为泰宇混凝土厂提供，其主要化学成分及基本指标见表9和表10。5)水：所用水为福州地区的自来水。6)碱激发剂：NaOH由北京康普汇维科技有限公司生产，为颗粒状，纯度为99%o Na2SO4 采用上海埃彼化学试剂有限公司生产的无水硫酸钠，为颗粒状，纯度为99%o Na2SiO3采用液体 水玻璃，固体含量为33.7%,其中Na2SiO3含量为25.86%, NazO含量为7.84%,模数为3.3。表1水泥各项性能指标Tab.l Properties of cement

11、表观密度比表面积烧失量Lol初凝/终凝时间抗折强度(MPa)抗压强度(MPa)(kgm3)(m2kg)(%)(min)3d28d3d28d30503601.06125/1855.78.427.545表2水泥组分Tab.2 Chemical composition of cement水泥组分熟料二水石膏粉煤灰石灰石矿渣含量()82.55.54.04.04.0表3细骨料各项技术指标Tab.3 Properties of fine aggregate细度模数堆积密度(kg/m表观密度(kg3)粒径(mm)2.5148125905表4细骨料的颗粒级配Tab.4 Gradation of fine ag

12、gregate筛子孔径(mm)分计筛余()累计筛余()4.7500.02.360.50.51.182.83.30.604649.30.3045.194.40.155.199.5VO.】50.5100表5普通石子的技术指标Tab.5 Properties of ceramsite衣观密度(kgm3)堆积密度(kg/I/)吸水率()压碎值()266015320.28.45%表6普通石子的级配表(分计筛余)Tab.6 Gradation of natural coarse aggregate粒径2.36 mm4.75 mm9.5 mm16 mm19 mm分计筛余()08.3682.98.740表7圆

13、球型页岩陶粒的各项技术指标Tab.7 Properties of ceramsite表观密度堆积密度筒压强度种类空隙率()lh24h吸水率()(kgm3)(kgm3)(MPa)宜昌圆球型14608455.642.12.0/4.06表8圆球型页岩陶粒的颗粒级配Tab.8 Gradation of ceramsite筛孔直径 5mm5mmIOmm16mm2()mm陶粒类型、分计筛余1385380宜昌圆球型累计筛余100996180表9矿渣主要化学成分Tab.9 Chemical composition of slag氧化物SiO2CaOAhOjMgOTio2MnO含量()32.8537.4413.

14、0110.782.150.37表10矿渣各项技术指标Tab.10 The properties of slag基本指标碱度系数(Mo)质量系数(KKe)活性系数(MU)实测值1.0511.7310.391.2 试验配合比采用两组碱矿渣水泥作为研究对象,一个是中性钠盐碱矿渣水泥,各组分比例为Na2SO4 10%. 普通硅酸盐水泥5%、矿渣85%,另一个是以Na2SO4和NazSiCh作为凝合剂激发剂的碱矿渣水泥, 各组分的比例为Na2S04 7.5% Na2SiO32.5%,普通硅酸盐水泥5%、矿渣85%,并以普通硅酸盐 水泥作为基准组进行参考。采用两种骨料作为研究对象，分别为天然碎石和页岩陶粒。参考普 通混凝土配合比设计规程(JGJ55-2011)M轻骨料混凝土技术规程(JGJ51-2002)U61和文献M 设计混凝土配合比，并利用正交试验对水泥用量、净水灰比、体积砂率等参数进行优化，最终选 定水泥用量为480kg,净水灰比为0.35,体积砂率为0.35。试验配合比见表11。表11中性钠盐碱矿渣混凝土配合比(kgm3)Tab.ll Mix proportion Of neutral sodium-salt alkali-activated slag (AAS) cement concrete (kgm3)编号水泥陶粒砂水JZT480638607168编号