王瀟瀟開題報告(2011.3.18)

1、開題報告開題報告粉煤灰、石粉對輕骨料混凝土粉煤灰、石粉對輕骨料混凝土影響的試驗(yàn)研究影響的試驗(yàn)研究申 請 人：王蕭蕭 指導(dǎo)教師：申向東 教授 報告時間：2011年3月報報 告告 內(nèi)內(nèi) 容容 選題研究背景和意義選題研究背景和意義 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 存在的問題存在的問題 研究內(nèi)容和方案研究內(nèi)容和方案 試驗(yàn)結(jié)果分析試驗(yàn)結(jié)果分析 試驗(yàn)結(jié)論試驗(yàn)結(jié)論 進(jìn)一步試驗(yàn)進(jìn)一步試驗(yàn)1. 選題研究背景和意義選題研究背景和意義 在21世紀(jì)以至更長的時期內(nèi)，混凝土材料仍是最主要的建筑材料，但是普通混凝土有自重大、保溫隔熱性能差等缺點(diǎn)，影響了它在某些工程領(lǐng)域中的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代土木工程結(jié)構(gòu)日益朝著高聳、大跨、重載的

2、方向發(fā)展，以及建造各種新型特種結(jié)構(gòu)需求的增加，普通混凝土自重大的缺點(diǎn)也日益明顯，限制了混凝土結(jié)構(gòu)在高層建筑、大跨度橋梁、海洋浮式采油平臺等結(jié)構(gòu)物中的應(yīng)用，因此發(fā)展輕集料混凝土就變得尤為樂觀，但是目前針對現(xiàn)有的研究還未完全。 輕骨料是一種多功能、可持續(xù)發(fā)展的新型建筑材料。我國天然輕集料極為豐富，在吉林、山西、遼寧、內(nèi)蒙古、海南等地蘊(yùn)藏量都很大。但目前天然輕骨料應(yīng)用技術(shù)水平落后，特別是在充分利用現(xiàn)代加工技術(shù)和復(fù)合技術(shù)方面，天然輕骨料的應(yīng)用更為落后。 1.1 選題研究背景1. 選題研究背景和意義選題研究背景和意義 粉煤灰是火力發(fā)電廠排放量最大的一種固體工業(yè)廢棄物之一，目前我國年排放量超過3.75億噸

3、，對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。國內(nèi)外對粉煤灰的研究，主要是在普通混凝土中摻入從而替代部分水泥。內(nèi)蒙古地區(qū)天然浮石資源豐富，品種齊全，天然輕骨料、工業(yè)廢料輕骨料和人造輕骨料的原料豐富，主要用于水工建筑物，道路工程等等。但由于天然輕骨料應(yīng)用時間比較短，對各方面的性能及應(yīng)用技術(shù)尚且不足。天然輕骨料給人們的印象是：容重變化大、強(qiáng)度較低、吸水率較高，這些結(jié)構(gòu)與物理性能特點(diǎn)也為其大量推廣應(yīng)用帶來一定的阻力。粉煤灰的摻入可以在一定程度緩解其缺點(diǎn)，粉煤灰對輕骨料的包裹性，可以減少用水量，從而在一定程度增加混凝土的強(qiáng)度、和易性和耐久性，并且也可用提高輕骨料混凝土的抗凍性，對北方嚴(yán)寒地區(qū),尤其是常年處于水中的橋梁墩臺的

4、粉煤灰輕骨料混凝土的使用有一定的參考價值和意義。1.2 選題研究意義1. 選題研究背景和意義選題研究背景和意義 天然浮石是一種多孔玻璃質(zhì)火山噴出巖，內(nèi)蒙古地區(qū)可利用的火山資源豐富，分布廣泛，蘊(yùn)藏著大量的天然浮石，使得天然輕骨料原料豐富。輕骨料混凝土由于孔隙率大、低密度，抗凍、保溫性好，近些年被廣泛使用1。目前，在北方嚴(yán)寒地區(qū)的水工建筑物中，尤其是常年處于水中的橋梁墩臺中得到廣泛應(yīng)用。隨著施工工藝的不斷改進(jìn)，連續(xù)不間斷的施工技術(shù)已很成熟，泵送混凝土的需求量愈來愈大。但是由于輕骨料孔隙率大，吸水率高，飽和性太大，滿足不了泵送混凝土高坍落度的要求，對在工程中的應(yīng)用帶來了一定的阻力。石粉具有填充和包裹

5、作用，可以一定程度的減小輕骨料的孔隙率，從而改善其和易性及抗壓強(qiáng)度，對工程上的應(yīng)用帶來了一定的參考價值和意義。 國內(nèi)外對石粉的研究，大部分是在普通混凝土中摻入石粉代替細(xì)集料，由于輕骨料的應(yīng)用時間比較短，所以石粉對輕骨料混凝土的力學(xué)性能研究尚且不足。本文以石粉代替部分河砂，研究不同摻量石粉對輕骨料混凝土的和易性、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和軸心抗壓強(qiáng)度的影響，并從微觀角度進(jìn)行分析。2. 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1 國外研究現(xiàn)狀最早研究粉煤灰在混凝土中應(yīng)用的是美國加洲理工學(xué)院的R.E.Davis，1893年他首次發(fā)表了關(guān)于粉煤灰用于混凝土的研究報告。到本世紀(jì)五、六十年代，粉煤灰作為一種工業(yè)廢料，其

6、活性性能被進(jìn)一步研究和推廣，不僅僅是為了節(jié)約水泥，更主要是為了改善和提高混凝土的性能。美國加洲大學(xué)Mehta教授指出，應(yīng)用大摻量粉煤灰(或磨細(xì)礦渣)，是今后混凝土技術(shù)進(jìn)展最有效、也是最經(jīng)濟(jì)的途徑。國外 粉煤灰2. 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1 國外研究現(xiàn)狀在日本，從20世紀(jì)末石灰石粉已開始廣泛應(yīng)用于高流動性混凝土和高性能噴射混凝土。德國開發(fā)生產(chǎn)了石灰石粉摻量6%20%的石灰石硅酸鹽水泥(Pandlirnestonecemeni)，歐洲水泥試行標(biāo)準(zhǔn)ENV197己將石灰石波特蘭水泥列為一種單獨(dú)類型的水泥品種，在歐洲標(biāo)準(zhǔn) ENV197一1992中，復(fù)合的普通硅酸鹽水泥的石灰石粉取代比率定在6%

7、10%和21%35%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。國外法國生產(chǎn)此品種水泥已有較長的歷史，產(chǎn)量也最多，已有品種標(biāo)準(zhǔn)CPJ45R和CPJ55R，可復(fù)摻亦可單摻石灰石粉，單摻石灰石粉摻量為10%25% 摻入石粉的普通混凝土2. 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1 國外研究現(xiàn)狀G.Kakall、S.Tsivilis、E.Aggeli和M.Bati的研究證明石灰石粉并非完全惰性。國外內(nèi)川浩 (UchiKawa)研究了CaCO3對C3S單礦早期水化的作用摻入石粉的普通混凝土2. 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 自1956年之后，我國先后在水工結(jié)構(gòu)中加入粉煤灰，如劉家峽、和山、陳村、黃河，歐陽海灌渠，以及

8、臺灣的霧社壩等，且取得降低了水化熱、性能改變、水泥節(jié)省的優(yōu)良效果。在也曾使用在民用與工業(yè)建筑的鋼筋混凝土建筑物、構(gòu)筑物，比如桂林砂河電廠的梁、板、柱等地下工廠的鋼筋混凝土中加入10%25%的原狀灰。 洪錦樣、蔣林華等人在研究人工砂中石粉對混凝土性能影響及作用機(jī)理時，通過XRD、TG、SEM技術(shù)分析了其作用機(jī)理，還通過正交試驗(yàn)研究了石粉含量5%、15%和24%對混凝土強(qiáng)度的影響，結(jié)果表明，在24%范圍內(nèi)，石粉含量越高，混凝土強(qiáng)度也越高。田建平、周明凱、蔡基偉以C60機(jī)制砂混凝土為試驗(yàn)對象，對比研究了3.5%、7%、10.5%、14%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))4個不同石粉摻量下分別選擇不同粉煤灰(FA)摻量(0

9、、11%、17%)配制的機(jī)制砂混凝土的強(qiáng)度。結(jié)果表明，11%摻量的粉煤灰與7%含量的石粉產(chǎn)生了良好的復(fù)合疊加效應(yīng)，使混凝土獲得了最佳強(qiáng)度。當(dāng)粉煤灰的摻量為零時，隨著石粉含量的增加，其抗壓強(qiáng)度呈較大的遞增趨勢，石粉含量14%的混凝土較石粉含量 3.5%的混凝土28d抗壓強(qiáng)度增加了 13.3MPa，很好地證明了石粉在混凝土中的增強(qiáng)效果。 不同粉煤灰摻量（替代水泥）對輕骨料混凝土的抗 壓強(qiáng)度、耐久性的影響并得出最佳摻量 在國內(nèi)外研究中，還沒有將石粉作為摻量摻入輕骨 料混凝土的研究 石粉是否能夠有效的提高輕骨料混凝土的強(qiáng)度 石粉對輕骨料混凝土力學(xué)性能的影響 石粉對輕骨料混凝土耐久性的影響 一 研究背景

10、、現(xiàn)狀及主要技術(shù)路線3. 存在的問題存在的問題4. 研究內(nèi)容和方案研究內(nèi)容和方案4.1 研究內(nèi)容 不同摻量粉煤灰輕骨料混凝土的強(qiáng)度試驗(yàn)研究 不同齡期抗壓強(qiáng)度的對比 凍融循環(huán)作用下，輕骨料混凝土耐久性的影響 凍融前后應(yīng)力-應(yīng)變的關(guān)系曲線 石粉對輕骨料混凝土力學(xué)性能的研究 石粉摻量對輕骨料混凝土工作性能的影響 石粉摻量對輕骨料力學(xué)性能（抗壓、抗折、軸心抗壓強(qiáng)度）的影響 石粉摻量對輕骨料混凝土耐久性的影響 SEM掃描電鏡試驗(yàn)4. 研究內(nèi)容和方案研究內(nèi)容和方案4.2 研究方案4.2.1 試驗(yàn)材料水泥：冀東P.O42.5普通硅酸鹽水泥；粗骨料：內(nèi)蒙古錫林郭勒蒙浮石集料；細(xì)集料：天然河沙，細(xì)度模數(shù)2.56

11、，含泥量2%，堆積密度1465kg/m3， 含水率：1.987%，顆粒級配良好；粉煤灰：呼和浩特市金橋熱電廠級粉煤灰；減水劑：RSD-8 型高效減水劑，以-萘酸鈉甲醛高縮聚物為主要成分 的高級減水劑，摻量為3%,減水率20%，對鋼筋沒有銹蝕作用。石粉：用X射線熒光光譜儀對石粉的化學(xué)成分進(jìn)行分析水：普通自來水。 4. 研究內(nèi)容和方案研究內(nèi)容和方案4.2 研究方案4.2.2 試驗(yàn)方案粉煤灰對輕骨料混凝土的影響 通過對摻入粉煤灰輕骨料混凝土的性能的試驗(yàn)研究，試驗(yàn)內(nèi)容為粉煤灰輕骨料混凝土抗壓、抗凍能力方面的試驗(yàn)；選擇LC40強(qiáng)度等級輕骨料混凝土作為本實(shí)驗(yàn)的基準(zhǔn)混凝土，增加粉煤灰的摻量作為試驗(yàn)組。粉煤灰

12、的摻量按水泥質(zhì)量的百分比計(jì)算，分別為15%（FA組）,20%（FB組）,30%（FC組），45%（FD組），60%（FE組）?；鶞?zhǔn)混凝土配合比及材料用量試驗(yàn)材料數(shù)據(jù)見表1。表表1 基準(zhǔn)混凝土配合比及材料用量基準(zhǔn)混凝土配合比及材料用量 4. 研究內(nèi)容和方案研究內(nèi)容和方案4.2 研究方案4.2.3 試驗(yàn)方案石粉對輕骨料混凝土的影響 通過對摻入石粉輕骨料混凝土的性能的試驗(yàn)研究，試驗(yàn)內(nèi)容為石粉輕骨料混凝土抗壓、抗凍能力方面的試驗(yàn)；以粉煤灰摻量20%作為基準(zhǔn)混凝土，石粉的摻量按砂子質(zhì)量的百分比計(jì)算，分別為10%（PA組）,20%（PB組）,30%（PC組），40%（PD組），50%（PE組）?；鶞?zhǔn)混凝土

13、配合比及材料用量試驗(yàn)材料數(shù)據(jù)見表2。表表2 基準(zhǔn)混凝土配合比及材料用量基準(zhǔn)混凝土配合比及材料用量 四 樁基礎(chǔ)高層剪力墻結(jié)構(gòu)附建人防地下室傾覆機(jī)理第十七屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議第十七屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議5. 試驗(yàn)結(jié)果分析試驗(yàn)結(jié)果分析5.1不同摻量粉煤灰輕骨料混凝土的強(qiáng)度試驗(yàn)研究試驗(yàn)結(jié)果圖1 輕骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度與齡期的關(guān)系Fig.1 The relation for LWAC compressive strength and age四 樁基礎(chǔ)高層剪力墻結(jié)構(gòu)附建人防地下室傾覆機(jī)理第十七屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議第十七屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議5. 試驗(yàn)結(jié)果分析試驗(yàn)結(jié)果分析5.1不同摻量粉煤灰輕骨料混凝土

14、的強(qiáng)度試驗(yàn)研究5.1.1 抗壓強(qiáng)度分析總體分析：不同摻量的粉煤灰在輕骨料混凝土中所起得作用不同，其抗壓強(qiáng)度增長規(guī)律也不相同。當(dāng)粉煤灰摻量在0%20%時，尤其在摻量15%，20%早期強(qiáng)度與不摻粉煤灰的輕骨料混凝土強(qiáng)度相差不大，因?yàn)榉勖夯胰〈糠炙?，降低了水泥的濃度，減緩了前期水泥水化強(qiáng)度；由于粉煤灰水化反應(yīng)一般在14天左右，即與水泥的水化產(chǎn)物CH產(chǎn)生二次水化反應(yīng)，使得混凝土水化過程均衡、平穩(wěn)，并且粉煤灰可以將輕骨料混凝土中的輕骨料包裹住，粉煤灰中活性成分反應(yīng)生成的水化硅酸鈣C-S-H凝膠，能夠填塞輕骨料的孔隙，從而增強(qiáng)輕骨料混凝土的密實(shí)度，使得后期強(qiáng)度增長較大，這時，隨著粉煤灰摻量和齡期的增加

15、，輕骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度的發(fā)育趨于對數(shù)關(guān)系。當(dāng)粉煤灰摻量大于20%時，本試驗(yàn)為30%60%時，隨著摻量的增加，輕骨料混凝土的抗壓強(qiáng)度反而降低，這時由于粉煤灰摻量過大，超過了輕骨料混凝土的包裹量，在二次水化作用后，多余的粉煤灰顆粒形成一層界面覆蓋在漿體周圍，造成混凝土內(nèi)部產(chǎn)生多層界面，使得內(nèi)部穩(wěn)定性變差，直接影響了混凝土的強(qiáng)度，造成摻量與強(qiáng)度成反比，并且使得后期抗壓強(qiáng)度增長相對15%20%摻量的比較小，強(qiáng)度發(fā)育比較平緩，呈現(xiàn)非線性的二次多項(xiàng)式。 圖2 不同凍融次數(shù)后的抗壓強(qiáng)度 Fig.2 The compressive strength after a number ofdifferent fr

16、eeze-thaw四 樁基礎(chǔ)高層剪力墻結(jié)構(gòu)附建人防地下室傾覆機(jī)理第十七屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議第十七屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議5. 試驗(yàn)結(jié)果分析試驗(yàn)結(jié)果分析5.1.2 凍融后的抗壓強(qiáng)度分析總體分析：由于在負(fù)溫度下的條件下，水會結(jié)成冰造成體積膨脹，會產(chǎn)生一定的膨脹力，這與輕骨料混凝土在反復(fù)凍融后強(qiáng)度降低的特征相似。即輕骨料混凝土中的內(nèi)部孔隙和毛細(xì)孔道中的水結(jié)成冰產(chǎn)生體積膨脹，當(dāng)這種膨脹力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時，混凝土中會產(chǎn)生微細(xì)的裂縫，在反復(fù)的凍融作用下，混凝土中內(nèi)部的微細(xì)裂縫越來越多，并逐漸擴(kuò)大，從而造成混凝土強(qiáng)度降低，并且混凝土表面產(chǎn)生剝落。摻入不同量的粉煤灰對輕骨料混凝土的抗凍性能會有不同的影響

17、，當(dāng)摻入15%30%時，在反復(fù)凍融后混凝土的強(qiáng)度大于不摻粉煤灰的強(qiáng)度，可以分兩方面解釋：在混凝土中用粉煤灰部分代替水泥，能吸收水泥水化生成的氫氧化鈣而改善界面結(jié)構(gòu)，使之不致與因浸析而擴(kuò)大冰凍產(chǎn)生過多的裂縫；粉煤灰的二次水化作用產(chǎn)生的填充效應(yīng)，可以使截留空氣量和泌水量減少，改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)，降低混凝土的孔隙率，從而增加了密實(shí)度。當(dāng)粉煤灰摻量超過30%時，粉煤灰代替水泥的量增加，粉煤灰過多使得混凝土產(chǎn)生多層界面造成穩(wěn)定性較差，再加上輕骨料自身強(qiáng)度也不高，經(jīng)過多次凍融后，混凝土孔隙逐漸增多，裂縫逐漸擴(kuò)大，密實(shí)度越來越低，所以混凝土的強(qiáng)度隨著摻量的增加而減少。 圖3 凍融前輕骨料混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線

18、Fig.3 The stress-strain curve of LWAC before freeze-thaw圖4 凍融后輕骨料混凝土應(yīng)力應(yīng)變曲線Fig.4 The stress-strain curve of LWAC after freeze-thaw四 樁基礎(chǔ)高層剪力墻結(jié)構(gòu)附建人防地下室傾覆機(jī)理第十七屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議第十七屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議5. 試驗(yàn)結(jié)果分析試驗(yàn)結(jié)果分析5.1.3 凍融前后應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線凍融前后輕骨料混凝土應(yīng)力-應(yīng)變?nèi)€相似，由上升段和下降段組成，并含有比例極限點(diǎn)、臨界應(yīng)力點(diǎn)、峰值點(diǎn)、反彎點(diǎn)和收斂點(diǎn)。由圖3分析：不同摻量粉煤灰輕骨料混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線

19、形狀類似，上升段接近直線，當(dāng)?shù)竭_(dá)峰值應(yīng)力時，曲線斜率減小為零，但沒有水平段，隨后曲線下降，下降段比較陡，當(dāng)應(yīng)力為峰值的20%左右時，曲線趨于水平。 圖4分析：凍融后的應(yīng)力-應(yīng)變曲線的上升段較平緩，趨于拋物線形式；當(dāng)?shù)竭_(dá)峰值應(yīng)力時，曲率減小為零，隨后下降，下降段也較平緩，最后趨于直線。 摻量20%時，曲線的斜率變大，下降段變陡，這是由于一定摻量的粉煤灰發(fā)生的水化反應(yīng)一定程度的增加了混凝土的彈性模量；隨粉煤灰的增加摻量20%時，曲線上升段的斜率較小，下降段變得越緩。由于凍融造成輕骨料混凝土內(nèi)部的損失，凍融后的峰值點(diǎn)都比未凍融降低，在上升段和下降段中，凍融后應(yīng)力-應(yīng)變曲線比未凍融的曲線緩，并且割線模

20、量變小。四 樁基礎(chǔ)高層剪力墻結(jié)構(gòu)附建人防地下室傾覆機(jī)理第十七屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議第十七屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議5. 試驗(yàn)結(jié)果分析試驗(yàn)結(jié)果分析5.25.2石粉對輕骨料混凝土力學(xué)性能的研究石粉對輕骨料混凝土力學(xué)性能的研究試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)結(jié)果四 樁基礎(chǔ)高層剪力墻結(jié)構(gòu)附建人防地下室傾覆機(jī)理第十七屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議第十七屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議5. 試驗(yàn)結(jié)果分析試驗(yàn)結(jié)果分析5.2石粉對輕骨料混凝土力學(xué)性能的研究5.2.1 石粉摻量對輕骨料混凝土工作性能的影響由表2可見，隨著石粉摻量的增大，輕骨料混凝土的坍落度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。當(dāng)石粉摻量由10%增加30%，輕骨料混凝土的坍落度分別增加了55，70，5

21、0mm。摻入少量的石粉后，在新拌混凝土起到相當(dāng)于滾珠作用，減少了砂與砂之間的摩擦而改善混凝土的和易性，并使得石粉、水泥和粉煤灰三相之間形成填充效應(yīng)，同時可以改善輕骨料混凝土的孔隙特征，改善漿體-集料截面結(jié)構(gòu)，使其孔隙減少，則孔隙內(nèi)的水量降低，自由水增加，所以拌和物漿體流動性變大，坍落度增加。 當(dāng)石粉摻量為40%，50%時，輕骨料混凝土的坍落度明顯降低，與未摻石粉相比，分別降低了60mm，100mm。由于石粉顆粒多棱角、表面粗糙，并且顆粒內(nèi)部微裂縫較多，當(dāng)過多的石粉摻入后，石粉的以上缺點(diǎn)將顯露出來。同時，因?yàn)槭郾缺砻娣e高于河砂，較大的替代率增加混凝土中粉狀顆粒含量，這些都將增大細(xì)集料的總比表面

22、積，從而增加用水量，導(dǎo)致輕骨料混凝土的坍落度大幅度降低。另一方面，過多的石粉增加漿體的粘滯性，使混凝土拌和物的黏聚性增加，從而降低了混凝土拌和物的坍落度，減少了混凝的離析泌水。四 樁基礎(chǔ)高層剪力墻結(jié)構(gòu)附建人防地下室傾覆機(jī)理第十七屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議第十七屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議5. 試驗(yàn)結(jié)果分析試驗(yàn)結(jié)果分析5.2.2 石粉摻量對輕骨料混凝土抗壓強(qiáng)度的影響圖1 不同摻量石粉的抗壓強(qiáng)度與齡期關(guān)系圖2 石粉摻量與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系從圖1不同摻量石粉的抗壓強(qiáng)度與齡期關(guān)系可以看出，隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增加，輕骨料混凝土強(qiáng)度發(fā)育總體呈現(xiàn)線性增加的趨勢。隨著石粉的摻入，輕骨料混凝土的強(qiáng)度均得到了一定程度的提高，并且石

23、粉摻量30%的抗壓強(qiáng)度始終保持最大值，但增加的幅度比較小，相對提高約14.55%，18.20%，25.30%，5.30%，10.10%。當(dāng)石粉摻量低于30%時，隨著石粉的增加，抗壓強(qiáng)度隨之增加。這是因?yàn)槭垲w粒不僅可以填充輕骨料孔隙，也可以填充輕骨料-水泥石界面的空隙，從而提高輕骨料混凝土的密實(shí)度，使結(jié)構(gòu)致密，改善了混凝土的強(qiáng)度。當(dāng)石粉摻量大于30%時，抗壓強(qiáng)度則有所降低，這是由于過多的石粉摻入，石粉顆粒粒徑相比河砂小，則細(xì)集料中粗顆粒的含量相對偏少，使得輕骨料混凝土的級配不合理、細(xì)骨料作用減弱，從而減弱了輕骨料混凝土的骨架支撐作用，造成抗壓強(qiáng)度降低。根據(jù)圖2石粉摻量與輕骨料混凝土抗壓強(qiáng)度的關(guān)

24、系分析，輕骨料混凝土不同齡期的發(fā)育趨勢基本相似且抗壓強(qiáng)度隨摻量的增加均呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢。隨著石粉的摻入，輕骨料混凝土的早期強(qiáng)度增長幅度較大，3d抗壓強(qiáng)度增長幅度最為顯著，其次是7d抗壓強(qiáng)度，增加幅度相對平緩。在不同齡期明顯看到摻量大于30%時，抗壓強(qiáng)度出現(xiàn)下降趨勢。本次試驗(yàn)表明，石粉可以有效的提高輕骨料混凝土的早期抗壓強(qiáng)度，原因在于石粉可以加速C3S的水化作用4，由于C3S是水泥石強(qiáng)度的決定因素，所以輕骨料混凝土的早期強(qiáng)度得到了提高。四 樁基礎(chǔ)高層剪力墻結(jié)構(gòu)附建人防地下室傾覆機(jī)理第十七屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議第十七屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議5. 試驗(yàn)結(jié)果分析試驗(yàn)結(jié)果分析5.2.3 石粉摻量對輕

25、骨料混凝土抗折強(qiáng)度的影響根據(jù)圖3所示，摻入石粉試件的抗折強(qiáng)度相對未摻石粉的抗折強(qiáng)度分別提高了15.5%，19.4%，25%，11.8%，4.2%。輕骨料混凝土的抗折強(qiáng)度隨著石粉摻量的增加呈現(xiàn)拋物線形式，且石粉摻量30%的抗折強(qiáng)度最大，與抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律基本一致。輕骨料混凝土抗折并非只沿骨料與水泥砂漿界面破壞，在試驗(yàn)過程中可以明顯地看到斷裂面處輕骨料呈90左右的剪切破壞，這與普通混凝土不同，輕骨料混凝土抗折破壞是先將水泥石破壞，當(dāng)水泥石不足以承擔(dān)壓力后，由于輕骨料本身的強(qiáng)度較低，所以在外界壓力作用下，骨料也被剪切破壞。當(dāng)石粉摻量小于30%時，由于石粉對骨料與水泥石的改善，造成抗折強(qiáng)度隨著石粉的

26、增加而增加；當(dāng)摻量超過30%時，過多的石粉降低了水泥石的強(qiáng)度和輕骨料與水泥砂漿過渡區(qū)黏結(jié)性能，從而降低了輕骨料混凝土的抗折強(qiáng)度。圖7 輕骨料混凝土抗折破壞后的截面 圖3 輕骨料混凝土抗折強(qiáng)度與石粉摻量的關(guān)系四 樁基礎(chǔ)高層剪力墻結(jié)構(gòu)附建人防地下室傾覆機(jī)理第十七屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議第十七屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議5. 試驗(yàn)結(jié)果分析試驗(yàn)結(jié)果分析5.2.3 石粉摻量對輕骨料混凝土軸心抗壓強(qiáng)度的影響由于棱柱體比立方體試件能更好地反映混凝土柱體的實(shí)際抗壓能力，因此， fc是結(jié)構(gòu)混凝土最基本的強(qiáng)度指標(biāo)。如圖4石粉輕骨料混凝土的fc與fcu基本相同，都是隨著摻量的增加呈現(xiàn)先增加后減小趨勢。同時可以發(fā)現(xiàn)，兩者之間

27、有一定的線性關(guān)系。在摻量小于30%時，fc/fcu（）為0. 840. 86之間；摻量大于30%時，稍微降低，在0.800. 82之間?？傮w都比普通混凝土(0.76)高，主要是因?yàn)檩p骨料混凝土孔隙率大、材質(zhì)疏脆,在軸向荷載的作用下,輕骨料混凝土立方體試件橫向約束作用較普通混凝土弱,導(dǎo)致立方體抗壓強(qiáng)度與棱柱體抗壓強(qiáng)度相比增加不多,表現(xiàn)為輕骨料混凝土的fc/fcu值較普通混凝土略大1。但由于石粉的摻入使得輕骨料孔隙得到一定的改善，并且石粉起到了骨料的粘結(jié)作用，使得橫向約束作用略增大，從而造成了減小。 圖4 輕骨料混凝土fc、fcu與石粉摻量的關(guān)系四 樁基礎(chǔ)高層剪力墻結(jié)構(gòu)附建人防地下室傾覆機(jī)理第十七

28、屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議第十七屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議5. 試驗(yàn)結(jié)果分析試驗(yàn)結(jié)果分析5.2.4 不同摻量石粉的微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)分析從圖5未摻石粉的SEM照片看出，在28d齡期時，顆粒表面和周圍有水化產(chǎn)物，但是顆粒仍清晰可見，砂顆粒周圍有明顯的孔隙，所以顆粒之間的粘結(jié)力相對較小，結(jié)構(gòu)整體相對比較松散。 從圖6石粉摻量20%的SEM照片分析，可以明顯的看出混凝土的結(jié)構(gòu)更為密實(shí)，顆粒之間的孔隙基本已被膠凝物質(zhì)充填。水泥石的水化產(chǎn)物生成板狀結(jié)晶，并且成為牢固連生的結(jié)晶聚集體，改善了水泥石之間的過渡界面；并且大量的結(jié)晶體成為密集的氈狀堆積物，從而提高了黏結(jié)強(qiáng)度，有利于界面的黏結(jié)，對過渡區(qū)也有增強(qiáng)作用。這與前面的強(qiáng)度試驗(yàn)相符合，摻入一定量石粉的輕骨料混凝土強(qiáng)度有所增加。從圖7石粉摻量50%的SEM照片分析，可以看到混凝土結(jié)構(gòu)密實(shí)度下降，雖然生成了膠凝物，但并沒有將顆粒之間的孔隙填滿，仍然存在比較多的孔隙，孔隙率相對圖7有所升高，對輕骨料混凝土的強(qiáng)度有負(fù)作用。并且還可以看到顆粒之間有大量的纖維狀水化產(chǎn)物，但是在輕骨料混凝土中亂向分布密度過大，形成了空間網(wǎng)絡(luò)“空包”形式，所以對強(qiáng)度起到負(fù)效應(yīng)