砂密度对混凝土耐久性能的影响

文摘 2024-11-17 07:03 河南

1材料与方法

水泥采用海螺水泥P·O42.5级水泥，其安定性、初凝时间、终凝时间均符合相关标准，其3d强度为28.8MPa，28d强度为50.6MPa。拌和水为自来水。

粗骨料：陶粒和珊瑚，陶粒骨料粒径为20～30mm，呈圆形或椭圆形球体；珊瑚骨料呈不规则形状，短边长5～10mm，长边长25～40mm。萘系减水剂：减水率15%，固含量93%。本文的砂选用扬中特细砂，其物理性能指标见表1。另外，水胶比为0.2，胶砂比为2.2。

混凝土尺寸为40mm×40mm×160mm，混凝土抗压强度通过万能试验机进行测试；混凝土耐久性通过氯离子侵蚀试验确定；混凝土流动性通过坍落度试验进行确定。本试验共有4组试验，每组试验均重复6次，取平均值进行分析。

2结果与讨论

2.1力学性能试验结果对比

混凝土抗压强度与扬中特细砂表观密度的相关关系如图1所示。

从图1中可看出，随着特细砂表观密度的增加，混凝土的抗压强度也在不断增加。

具体表现为当表观密度为2486kg/m³时（A组），其抗压强度为50.3MPa；当表观密度为2515kg/m³时（B组），其抗压强度为53.6MPa；当表观密度为2679kg/m³时（C组），其抗压强度为55.1MPa；当表观密度为2706kg/m³时（D组），其抗压强度为57.2MPa。

可见，当砂密度逐渐增大时，混凝土的强度等级会上升一个等级，即C组和D组的混凝土强度等级为C55，而A组和B组的混凝土强度等级为C50。这是因为砂的密度越大，混凝土中的水泥石颗粒更加紧密，能够更好地承受外力，从而提高了混凝土的强度。混凝土抗折强度与扬中特细砂表观密度的相关关系如图2所示。

从图2中可以看出，随着特细砂表观密度的增加，混凝土的抗压强度也在不断增加。具体而言当表观密度为2486kg/m³时（A组），其抗折强度为8.3MPa；当表观密度为2515kg/m³时（B组），其抗折强度为8.9MPa；当表观密度为2679kg/m³时（C组），其抗折强度为9.4MPa；当表观密度为2706kg/m³时（D组），其抗折强度为10.1MPa。这是因为砂的密度越大，混凝土中的水泥石颗粒更加紧密，能够更好地承受外力，提高了混凝土的强度。

2.2耐久性试验结果对比

混凝土抗氯离子性能与扬中特细砂表观密度的相关关系如图3所示。

从图3中可看出，随着特细砂表观密度的增加，混凝土的抗氯离子性能也在不断提高。具体而言，当表观密度为2486kg/m³时（A组），其28d下氯离子侵蚀深度为25mm；当表观密度为2515kg/m³时（B组），其28d下氯离子侵蚀深度为23mm；当表观密度为2679kg/m³时（C组），其28d下氯离子侵蚀深度为20mm；当表观密度为2706kg/m³时（D组），其28d下氯离子侵蚀深度为18mm。可见，当砂密度逐渐增大时，混凝土的抗氯离子侵蚀能力迅速提高。这是因为密度大的混凝土中的骨料更加紧密，能够更好地抵抗外部因素的侵蚀，从而提高了混凝土的耐久性。混凝土抗硫酸根离子性能与扬中特细砂表观密度的相关关系如图4所示。

从图4中可看出，随着特细砂表观密度的增加，混凝土的抗硫酸根离子性能也在不断提高。具体而言，当表观密度为2486kg/m³时（A组），其28d下硫酸根离子侵蚀深度为32mm；当表观密度为2515kg/m³时（B组），其28d下硫酸根离子侵蚀深度为28mm；当表观密度为2679kg/m³时（C组），其28d下硫酸根离子侵蚀深度为25mm；当表观密度为2706kg/m³时（D组），其28d下硫酸根离子侵蚀深度为21mm。

可见，当砂密度逐渐增大时，混凝土的抗硫酸根离子侵蚀能力迅速提高。这是因为，密度大的混凝土中的骨料更加紧密，能够更好地抵抗外部因素的侵蚀，从而提高了混凝土的耐久性。此外，密实的混凝土能够更好地防止水分和有害物质的侵入，从而减少混凝土内部的腐蚀和破坏。

混凝土抗冻性与扬中特细砂表观密度的相关关系如图5所示。

从图5中可看出，随着特细砂表观密度的增加，混凝土的抗冻性能也在不断提高。具体而言，当表观密度为2486kg/m³时（A组），其抗冻融循环次数为85次；当表观密度为2515kg/m³时（B组），其抗冻融循环次数为93次；当表观密度为2679kg/m³时（C组），其抗冻融循环次数为98次；当表观密度为2706kg/m³时（D组），其抗冻融循环次数为102次。

可见，当砂密度逐渐增大时，混凝土的抗硫酸根离子侵蚀能力迅速提高。此外，密实的混凝土能够更好地防止水分和有害物质的侵入，从而减少混凝土内部的腐蚀和破坏。密度大的混凝土具有更好的抗冻性和抗渗性，更好地适应不同的气候和环境条件。

2.3流动性试验结果对比

混凝土流动性能与扬中特细砂表观密度的相关关系如图6所示。

从图6中可看出，随着特细砂表观密度的增加，混凝土的流动性能则在不断降低。具体而言，当表观密度为2486kg/m³时（A组），其自然环境下坍落度为235mm；当表观密度为2515kg/m³时（B组），其自然环境下坍落度为211mm；当表观密度为2679kg/m³时（C组），其自然环境下坍落度为189mm；当表观密度为2706kg/m³时（D组），其自然环境下坍落度为174mm。可见，当砂密度逐渐增大时，混凝土的流动性能逐渐降低，甚至达不到规范的要求（C50混凝土的坍落度为180mm以上）。这是因为砂的密度过大会导致混凝土的砂率降低，使得混凝土中的粗骨料含量增加，从而影响混凝土的坍落度。此外，密度大的混凝土中的骨料更加紧密，水分含量相对较小，导致混凝土的坍落度下降。

3结论

以混凝土配合比中的砂密度为变量，分析不同砂密度对混凝土力学性能（抗压强度、抗折强度）、耐久性（氯离子侵蚀程度、硫酸根侵蚀程度、抗冻性能）及工作性能（坍落度）的影响。通过大量的试验得出，当砂的密度逐渐增大，混凝土的抗压强度也在不断增加，甚至能够提高混凝土的强度等级；当砂的密度逐渐增大，混凝土的抗氯离子侵蚀能力也在不断提高；而当砂的密度逐渐增大，混凝土的坍落度则在减小。因此，在实际工程中，应根据具体情况选择合适的混凝土配合比中的砂材料，满足工程要求。（来源：《建筑技术开发》2024.10）

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIzNjU1MTYwNw==&mid=2247521119&idx=6&sn=df833c3cba233fffb694f191f935a8d3

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