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【优质】当代混凝土存在的问题(2-2).ppt
当代混凝土存在的问题(续) 建筑之家 四、大掺量矿物掺合料混凝土相关问题 第一个问题:大掺量矿物掺合料使胶凝材料中SO3不足 矿物掺合料的活性需要CaO和SO3激发,故水泥标准规定允许矿渣水泥中SO3最大掺量可达4%。而在混凝土中使用大掺量矿物掺合料会稀释水泥中的SO3,掺量越大,SO3越不足,造成混凝土早期强度低、凝结缓慢、收缩大。 胶凝材料中SO3不足的影响 传统上,生产水泥时对石膏的优化主要是为了调解凝结时间,基本上未考虑其他影响。在混凝土中掺入掺合料稀释SO3的同时当然也稀释C3A,但是石膏在有掺合料的浆体中的作用并不只涉及C3A对大掺量掺合料混凝土凝结时间的影响机理不同于与C3A的关系。 胶凝材料中SO3不足的影响 混凝土中掺合料只要掺量大于20%,则SO3不足的影响就会有表现,掺合料掺量越大影响越大。胶凝材料的需水量对混凝土的体积稳定性有重要意义,需水量小,混凝土中浆骨比小,混凝土的弹性模量高,收缩小。需水量在减水剂一般掺量下随石膏掺量的增加而减少,而对不掺减水剂的没有影响,减水剂掺量超过饱和点后,就不再有影响。一般不会掺到饱和点。 矿物细粉掺和料由水泥厂来加? 第二个问题 掺矿物掺和料(粉煤灰等)混凝土碳化问题 传统认为,碳化会降低混凝土的碱度,加速钢筋锈蚀,涉及混凝土结构耐久性; 传统观念认为掺矿物掺和料加重混凝土碳化; 对于碳化和钢筋锈蚀的担忧成为大掺量矿物掺和料混凝土的推广使用的障碍。 A.Neville的观点 碳化深度随水灰比的增加而增加,水灰比0.4的混凝土碳化深度是水灰比为0.6的一半,水灰比为0.5的混凝土在一般条件下暴露10年,碳化深度为5~10mm。 具体数值与水泥用量有关,水泥用量500kg/m3的碳化深度是水泥用量为310kg/m3混凝土碳化深度的一半” A.Neville和Mahotra的观点 “水灰比小于0.40而制作良好的混凝土几乎不发生碳化。” (A.Neville) 这是对传统混凝土而言的 Mahotra说,大掺量粉煤灰混凝土水胶比很低,碳化不成问题 粉煤灰掺量与混凝土碳化速率的关系 磨细矿渣掺量与混凝土碳化速率的关系 掺粉煤灰的混凝土同水胶比下碳化深度较纯水泥混凝土增大的原因 粉煤灰在混凝土中,28天以前基本上不参与化学反应,拌和水基本上供给水泥,使水灰比增大 早期水灰比大,造成早期孔隙率大,水胶比越大,混凝土孔隙率减小得越晚 水灰比越大(粉煤灰掺量越大),水化速率,水化程度越高,但强度越低 掺粉煤灰混凝土孔隙率的发展 掺粉煤灰混凝土孔隙率的发展 适当增加掺粉煤灰混凝土的养护时间的必要性 当混凝土孔中充满水时,一方面,CO2扩散困难,另一方面,从混凝土孔中迁移出来的Ca(OH)2在表面碳化生成Ca(CO)3堵塞孔,使碳化终止。相对湿度低于30%时,无法形成碳酸,碳化也无法进行 早期掺粉煤灰混凝土的孔隙率比较大,为控制碳化,有必要增加湿养护时间 适当增加掺粉煤灰混凝土的养护时间的必要性 因为现行碳化试验结果是将试件养护至28天放在20%浓度的CO2条件下碳化28天得出的,而实际构件混凝土的碳化早在停止养护后就已开始进行。 不同粉煤灰掺量的试件之间孔隙率的差别随湿养护龄期的增长而缩小;不同粉煤灰掺量的试件之间孔隙率无差别的湿养护龄期与水胶比有关,如图2中水胶比为0.35时,该龄期约在28d,水胶比为0.30时,则该龄期约为22d。对于纯硅酸盐水泥来说,在这样低的水胶比下,湿养护2d足矣,而对于掺粉煤灰的混凝土,尽管掺粉煤灰的前提是必须降低水胶比,实际工程中混凝土湿养护龄期一般不会超过7d,大掺量粉煤灰混凝土实际的碳化深度也会因孔隙率较大而较大。 深圳地铁足尺模型试验现场取样用现行标准方法检测的碳化深度 水胶比0.5 暴露90天 水胶比较大时,各试样碳化率均较大,并随粉煤灰掺量而明显加速;粉煤灰掺量为60%时,到90天碳化深度已超过10mm 水胶比0.4 暴露90天 水胶比为0.4的试样,粉煤灰掺量小于40%时,从不28天继续碳化到90天,碳化深度进展不大,而粉煤灰掺量达60%时,则碳化明显深入 水胶比0.3暴露90天 当水胶比很低时,粉煤灰掺量小于40%的试样在碳化28天以后,进占已很缓慢,但粉煤灰掺60%的仍有较明显的进展 掺矿物掺和料(粉煤灰等)混凝土的钢筋锈蚀问题 混凝土碳化的最有利条件是相对湿度50%左右,而钢筋锈蚀的最有利条件则是相对湿度70%以上。在我国大部分地区的自然环境都在这样的范围交替。 关注掺矿物掺和料(粉煤灰等)混凝土的碳化问题实际上就是担心钢筋锈蚀 试验结论 钢筋保护层厚度为20mm时,水胶比在0.34~0.45,粉煤灰掺量在40% ~ 60%,胶凝材料用量为400 ~ 480kg/m3的大掺量粉煤灰混凝土可以保证钢筋不锈蚀。 试验结论
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