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淺談硅灰對(duì)混凝土性能的影響論文
在日復(fù)一日的學(xué)習(xí)、工作生活中，大家都不可避免地會(huì)接觸到論文吧，論文是描述學(xué)術(shù)研究成果進(jìn)行學(xué)術(shù)交流的一種工具。寫(xiě)論文的注意事項(xiàng)有許多，你確定會(huì)寫(xiě)嗎？以下是小編整理的淺談硅灰對(duì)混凝土性能的影響論文，歡迎閱讀，希望大家能夠喜歡。
引言
硅灰是冶金工業(yè)和工業(yè)硅生產(chǎn)過(guò)程中形成的一種粒徑極小的混凝土外摻料。硅灰中具有大量的不定形二氧化硅，并且粒徑極小，具有極強(qiáng)的膠結(jié)力，因此適用于混凝土行業(yè)。1950 年，挪威成為第一個(gè)研究硅灰在混凝土中的作用機(jī)理的國(guó)家，并且使用硅灰建造了Blindtarmen 隧道。1976 年，挪威頒布了第一部關(guān)于硅灰的應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。1978 年，挪威在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定硅灰作為一種混凝土外摻料應(yīng)用于混凝土中。這不僅因?yàn)楣杌沂且环N工業(yè)廢料，而且將硅灰應(yīng)用到混凝土中可以提高混凝土的強(qiáng)度和抗?jié)B性能，石灰和二氧化硅可以在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生反應(yīng)生成一種高強(qiáng)度物質(zhì)，提高混凝土的早期強(qiáng)度。硅灰的應(yīng)用方法一般分為兩種: 一種是將硅灰作為混合料應(yīng)用于水泥中; 另一種是將硅灰加入到混凝土中。兩種應(yīng)用方法的作用機(jī)理一樣，產(chǎn)生的增強(qiáng)效果也基本相同。
1、硅灰對(duì)混凝土工作性的影響
在混凝土中摻入硅灰可以提高混凝土的“穩(wěn)定性能”，即可以減小混凝土的離析和泌水度。混凝土所用砂和石由于尺寸較大，混凝土中的拌和水可以通過(guò)這些骨料間的孔隙流動(dòng)，而硅灰由于粒徑小可以封堵這些孔隙，切斷泌水過(guò)程的流動(dòng)通道。并且加入硅灰后可以增加固體與固體的接觸點(diǎn)，增大混凝土內(nèi)部的粘聚力。但是，當(dāng)混凝土中硅灰的摻量> 20%時(shí)，混凝土的黏稠度大幅度增加，會(huì)增大施工難度; 而當(dāng)硅灰的摻量< 10%時(shí)，可以保證不增加用水量和減水劑用量而保持混凝土具有較好的流動(dòng)性。當(dāng)混凝土的坍落度一定時(shí)，混凝土用水量與硅灰的摻量呈正比例增長(zhǎng)關(guān)系。出現(xiàn)這種情況時(shí)，可以加入適量高效減水劑，以降低混凝土用水量。當(dāng)混凝土中硅灰的摻量為10% ～ 20% 時(shí)，為保證混凝土的坍落度和流動(dòng)性，在水灰比不變的情況下，應(yīng)加大減水劑的用量，以提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性能。
2、硅灰對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響
很多研究表明，在混凝土中加入一定摻量的硅灰對(duì)混凝土的凝結(jié)時(shí)間沒(méi)有顯著的影響。例如Pistilli M F 等的研究表明，當(dāng)普通硅酸鹽水泥的用量為237 kg /m3，而硅灰的用量為24 kg /m3 時(shí)，混凝土的初凝時(shí)間和終凝時(shí)間分別延長(zhǎng)26 min 和29 min，可以起到緩凝的效果。
3、硅灰對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響
硅灰對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響主要體現(xiàn)在其在混凝土中的使用方式，即硅灰應(yīng)用到混凝土中是以混凝土材料的方式應(yīng)用，還是以取代混凝土中水泥用量的方式。通常是在摻入硅灰的混凝土中加入一定量的減水劑，以保持混凝土的水灰比不變，這時(shí)分析硅灰對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響才有意義，尤其是硅灰的摻量為5%左右最為有用。
一般是將硅灰應(yīng)用到混凝土中，對(duì)混凝土的1 d至3 d 強(qiáng)度并無(wú)較大影響，而對(duì)混凝土的3 d 至28 d強(qiáng)度影響較大，可以使混凝土的強(qiáng)度顯著提高，對(duì)混凝土的28 d 至90 d 強(qiáng)度影響不大。Pistilli M F等[2]通過(guò)試驗(yàn)得出，當(dāng)混凝土中的水泥用量為297 kg /m3，硅灰的摻入量為24 kg /m3 時(shí)，混凝土的7 d 和28 d 強(qiáng)度分別增長(zhǎng)10%和20%，而混凝土的早期強(qiáng)度( 1 d 和2 d) 并無(wú)較大變化。
4、硅灰對(duì)混凝土抗?jié)B性的影響
混凝土抗侵蝕水的耐久性一般取決于混凝土的抗?jié)B性能。由于硅灰粒徑較小，可以改善混凝土中孔隙的大小和數(shù)量，當(dāng)混凝土中硅灰的摻量為10%時(shí)，混凝土在7 d 和28 d 齡期下基本保持不滲透，可以有效減小混凝土中的孔隙孔徑。
Hustad T 等對(duì)摻入硅灰的混凝土進(jìn)行了抗?jié)B性能的試驗(yàn)研究。研究發(fā)現(xiàn)，硅灰對(duì)混凝土的抗?jié)B性能有較顯著的影響。試驗(yàn)證明，在混凝土中加入100 kg /m3 水泥，硅灰摻量為20%，并且加入一定量的高效減水劑得到的混凝土，其抗?jié)B性能與混凝土中加入250 kg /m3 水泥，但不摻硅灰和高效減水劑的抗?jié)B性能相同。
5、硅灰對(duì)混凝土耐磨性的影響
一般情況下，混凝土的耐磨性能與混凝土強(qiáng)度有直接關(guān)系。當(dāng)混凝土的密實(shí)度較高，并且混凝土所用骨料質(zhì)地堅(jiān)硬的前提下，混凝土才能具有較高的強(qiáng)度，同時(shí)也具有較高的耐磨性能。Wolsiefer J采用ASTM C 779《混凝土水平面耐磨性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》進(jìn)行了混凝土耐磨性試驗(yàn)。研究表明，在混凝土中摻入一定量的硅灰后，混凝土的磨損深度非常小，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到76 MPa 時(shí)，混凝土在60 min內(nèi)磨損1. 4 mm。同樣，Holland T C 等也證實(shí)在混凝土中加入硅灰和高效減水劑后，其耐磨性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于基準(zhǔn)混凝土。
6、硅灰對(duì)混凝土耐化學(xué)腐蝕性的影響
在混凝土中加入硅灰后，不僅可以提高其強(qiáng)度和耐磨性，而且可以提高其耐酸性或耐硫酸鹽侵蝕的能力。在混凝土中加入硅灰后，可以降低混凝土中氫氧化鈣的含量，當(dāng)混凝土中硅灰的替代率達(dá)到20%時(shí)，混凝土中的水化反應(yīng)生成的氫氧化鈣含量基本為零; 當(dāng)硅灰的替代率為25% 時(shí)，混凝土28 d齡期時(shí)氫氧化鈣已經(jīng)不存在。
在日常生活中，食物中的有機(jī)酸和工業(yè)礦物中的礦物酸及鹽類均會(huì)對(duì)混凝土造成腐蝕，此時(shí)需要降低混凝土的滲透率，即提高混凝土的密實(shí)度。Wolsiefer J研究了硝酸銨對(duì)混凝土的腐蝕影響，試驗(yàn)基準(zhǔn)組采用水泥325 kg /m3，混凝土的水灰比為0. 28; 試驗(yàn)組采用硅灰的摻量為65 kg /m3。進(jìn)行侵蝕試驗(yàn)57 周后，發(fā)現(xiàn)摻有硅灰的混凝土強(qiáng)度并未下降，而基準(zhǔn)混凝土的抗壓強(qiáng)度損失74%。因此，在混凝土中加入一定量的硅灰后，可以抵抗混凝土的耐化學(xué)腐蝕性能。
7、硅灰應(yīng)用于混凝土的技術(shù)特點(diǎn)
通常在混凝土中硅灰是作為一種輔助膠凝材料，但是隨著社會(huì)進(jìn)步和混凝土行業(yè)的發(fā)展，硅灰應(yīng)用于混凝土中還具有其他技術(shù)優(yōu)勢(shì)，如具有高強(qiáng)度和高耐久性能，并且硅灰通常在混凝土中是替代水泥膠凝材料，可以減小水化熱等。從硅灰提高混凝土強(qiáng)度的角度分析，在混凝土中使用硅灰替代一定量的水泥后，混凝土強(qiáng)度提高替代量的2 ～ 3 倍。在混凝土中摻入硅灰后，通常還要加入一定量的高效減水劑，尤其是當(dāng)混凝土中硅灰的摻量> 5% 時(shí)，必須加入一定量的高效減水劑。
新澆筑的硅灰混凝土對(duì)溫度較敏感，溫度過(guò)低時(shí)可能出現(xiàn)收縮裂縫，因此應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。當(dāng)混凝土表面的水分蒸發(fā)速率> 1 kg /( m2·h) 時(shí)，不僅要保證正常養(yǎng)護(hù)，而且還應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧┳柚够炷帘砻娴乃终舭l(fā)。一般宜采取加濕養(yǎng)護(hù)、遮光罩養(yǎng)護(hù)、冷卻隔層養(yǎng)護(hù)、覆蓋養(yǎng)護(hù)后噴霧養(yǎng)護(hù)等。
8、結(jié)語(yǔ)
硅灰在混凝土中的應(yīng)用較為廣泛。在混凝土中摻入一定量的硅灰，可以提高混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B性能、耐磨性能和耐化學(xué)腐蝕性能等，特別是在抗氯離子侵蝕方面的作用更是不可取代。其原因主要是由于硅灰粒徑較小，并且可以參與到水泥的水化反應(yīng)中，分布到混凝土中生成一種堅(jiān)硬、膠結(jié)力強(qiáng)的物質(zhì)，提高了混凝土的密實(shí)度，從而提高了混凝土的強(qiáng)度和其他性能。硅灰在混凝土中的具體應(yīng)用和其他效果還有待于進(jìn)一步深入研究。
【拓展內(nèi)容】
鋼筋混凝土異形柱抗震性能試驗(yàn)研究論文
隨著我國(guó)城市建設(shè)發(fā)展腳步的不斷加快，鋼筋混凝土異形柱在建筑工程中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，如何從根本上確保工程的抗震性能滿足需求也成為了工程建設(shè)單位所面臨的一項(xiàng)重大課題。想要確保抗震性能滿足需求，必要的抗震性能試驗(yàn)是必不可少的，工程建設(shè)單位應(yīng)該結(jié)合工程的實(shí)際情況，合理開(kāi)展試驗(yàn)工作，以此來(lái)為工程建設(shè)提供參考，提升工程整體質(zhì)量。
1 試驗(yàn)概況
就目前異形柱的分類來(lái)看，大致可分為三種類型，即十形柱、L 形柱和 T 形柱。為了確保試驗(yàn)結(jié)果的針對(duì)性和全面性，本次試驗(yàn)共選 12 根異形柱作為試驗(yàn)對(duì)象，每種類型的異形柱各四根，相應(yīng)的軸壓比分別為 0.182、0.456 和0.730。每個(gè)模型柱均嚴(yán)格按照我國(guó)現(xiàn)行的抗震規(guī)范加密箍筋，各個(gè)試件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)均為 C30，并采用細(xì)石混凝土澆筑，縱筋用直徑分別為 10、8、5 的 I 級(jí)鋼筋，箍筋用 8# 鐵絲制作。
2 試驗(yàn)結(jié)果及分析
2.1 剛度、承載力和延性實(shí)測(cè)結(jié)果及分析 表 1 給出的是各個(gè)試件的初始彈性側(cè)移剛度數(shù)值與計(jì)算數(shù)值的對(duì)比，從表中我們能夠看出，在軸壓比不斷增加的情況下，側(cè)移剛度也會(huì)在一定程度上增加。同時(shí)，通過(guò)對(duì)各個(gè)試件屈服荷載與極限荷載的試驗(yàn)我們可以得出，隨著軸壓比的不斷增加，各個(gè)試件的屈服剛度也會(huì)有所提高，然而相應(yīng)的延性系數(shù)卻會(huì)隨之變小。帶暗柱異形柱與普通異形柱相比，在其他條件均相同的情況下，其承載力及延性明顯提高。通過(guò)對(duì)表 1 給出的各項(xiàng)數(shù)值的計(jì)算我們能夠得出，在接受試驗(yàn)的 12 根異形柱中，十形柱 ZXD-4 的承載力和延性系數(shù)與 ZXD-3 相比，分別提高了 25.8%和 41.1%。L 形柱 ZLD-4 的正向承載力、負(fù)向承載力、正向延性系數(shù)和負(fù)向延性系數(shù)與 ZLD-3 相比，分別提高了 19.2%、12.5%、11.5%和 10.3%。T 形柱 ZTD-4 的正常承載力、負(fù)向承載力、正向延性系數(shù)和負(fù)向延性系數(shù)與 ZTD-3 相比，分別提高了 16.3%、28.9%、35.1%和 16.5%。
2.2 滯回曲線及恢復(fù)力模型 從本次試驗(yàn)我們能夠得出，相對(duì)于普通異形柱來(lái)說(shuō)，帶暗柱異形柱無(wú)論是承載力還是耗能能力，都相對(duì)較高，尤其是帶暗柱十形柱與普通十形柱之間的差距，更是非常明顯。鑒于此，為了更好的確保工程的抗震性能，對(duì)于規(guī)則的異形柱框架結(jié)構(gòu)，如果采用層模型對(duì)其進(jìn)行分析，應(yīng)該確保 L 形柱和 T 形柱成對(duì)布置，以此來(lái)確保滯回曲線的對(duì)稱性。然而，對(duì)恢復(fù)力模型的選擇，則可以以 Clough 模型為主，Clough 模型是表達(dá)剛度退化效應(yīng)的一種雙線模型，如果對(duì)開(kāi)裂點(diǎn)進(jìn)行充分考慮，那么則可以選擇剛度退化三線型模型。利用這種模型，異形柱的彈性剛度和屈服時(shí)的割線剛度都可以通過(guò)計(jì)算獲得。本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果可供參考，但需要指出的是，實(shí)際取用Clough 模型中的相關(guān)數(shù)值，應(yīng)該根據(jù)工程所采取的異形柱的實(shí)際情況，按照耗能等效的原則或其他方法進(jìn)行合理確定。
2.3 破壞形態(tài)分析 從本次試驗(yàn)我們能夠得出，雖然試驗(yàn)對(duì)象為三種不同類型的異形柱，然而三者卻有以下共同特征：首先，都屬于彎曲型破壞，無(wú)論是十形柱、L 形柱，還是 T 形柱，其斜裂縫的范圍相對(duì)于剪跨比較大的同類異形柱來(lái)說(shuō)，要大一些，且裂縫相對(duì)較寬。從柱根部向上其裂縫逐步由水平裂縫變化為斜裂縫，這是彎矩與剪力比值變化的結(jié)果。其次，隨著軸壓比的不斷增大，與之相應(yīng)的塑性鉸域也會(huì)隨之增大。再次，相對(duì)于普通異形柱來(lái)說(shuō)，帶暗柱異形柱的塑性鉸域要發(fā)展的更加充分，塑性鉸域越大，說(shuō)明其耗能能力越強(qiáng)。最后，翼緣對(duì)腹板裂縫的開(kāi)展有較強(qiáng)的限制作用。其中帶暗柱 L 形柱、T 形柱與其相同軸壓比的普通 L 形柱和 T 形柱相比，其破壞形態(tài)要表現(xiàn)的更加明顯。
3 結(jié)語(yǔ)
綜上所述，異形柱的抗震能力直接關(guān)系著工程整體結(jié)構(gòu)的抗震能力，因此，為了確保鋼筋混凝土異形柱工程建設(shè)滿足需求，在開(kāi)展施工作業(yè)之前，必須做好相應(yīng)的抗震性能試驗(yàn)與分析工作，以此來(lái)為工程的合理建設(shè)提供一定的參考依據(jù)，促進(jìn)工程質(zhì)量的進(jìn)一步提升。
參考文獻(xiàn)：
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[3]陳宗平，薛建陽(yáng)，趙鴻鐵，邵永健.型鋼混凝土異形柱抗震性能試驗(yàn)研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2007(03).
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