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淺談硅灰對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接觸到論文吧，論文是描述學(xué)術(shù)研究成果進行學(xué)術(shù)交流的一種工具。寫論文的注意事項有許多，你確定會寫嗎？以下是小編整理的淺談硅灰對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，挪威成為第一個研究硅灰在混凝土中的作用機理的國家，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。1978 年，挪威在標(biāo)準中規(guī)定硅灰作為一種混凝土外摻料應(yīng)用于混凝土中。這不僅因為硅灰是一種工業(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度和抗?jié)B性能，石灰和二氧化硅可以在極短的時間內(nèi)發(fā)生反應(yīng)生成一種高強度物質(zhì)，提高混凝土的早期強度。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)用方法的作用機理一樣，產(chǎn)生的增強效果也基本相同。
1、硅灰對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這些骨料間的孔隙流動，而硅灰由于粒徑小可以封堵這些孔隙，切斷泌水過程的流動通道。并且加入硅灰后可以增加固體與固體的接觸點，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，混凝土的黏稠度大幅度增加，會增大施工難度; 而當(dāng)硅灰的摻量< 10%時，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性。當(dāng)混凝土的坍落度一定時，混凝土用水量與硅灰的摻量呈正比例增長關(guān)系。出現(xiàn)這種情況時，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，為保證混凝土的坍落度和流動性，在水灰比不變的情況下，應(yīng)加大減水劑的用量，以提高混凝土的強度和耐久性能。
2、硅灰對混凝土凝結(jié)時間的影響
很多研究表明，在混凝土中加入一定摻量的硅灰對混凝土的凝結(jié)時間沒有顯著的影響。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，混凝土的初凝時間和終凝時間分別延長26 min 和29 min，可以起到緩凝的效果。
3、硅灰對混凝土強度的影響
硅灰對混凝土強度的影響主要體現(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，這時分析硅灰對混凝土強度的影響才有意義，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，對混凝土的1 d至3 d 強度并無較大影響，而對混凝土的3 d 至28 d強度影響較大，可以使混凝土的強度顯著提高，對混凝土的28 d 至90 d 強度影響不大。Pistilli M F等[2]通過試驗得出，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，混凝土的7 d 和28 d 強度分別增長10%和20%，而混凝土的早期強度( 1 d 和2 d) 并無較大變化。
4、硅灰對混凝土抗?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，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 等對摻入硅灰的混凝土進行了抗?jié)B性能的試驗研究。研究發(fā)現(xiàn)，硅灰對混凝土的抗?jié)B性能有較顯著的影響。試驗證明，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度有直接關(guān)系。當(dāng)混凝土的密實度較高，并且混凝土所用骨料質(zhì)地堅硬的前提下，混凝土才能具有較高的強度，同時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)準試驗方法》進行了混凝土耐磨性試驗。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)混凝土強度達到76 MPa 時，混凝土在60 min內(nèi)磨損1. 4 mm。同樣，Holland T C 等也證實在混凝土中加入硅灰和高效減水劑后，其耐磨性遠遠高于基準混凝土。
6、硅灰對混凝土耐化學(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到20%時，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，混凝土28 d齡期時氫氧化鈣已經(jīng)不存在。
在日常生活中，食物中的有機酸和工業(yè)礦物中的礦物酸及鹽類均會對混凝土造成腐蝕，此時需要降低混凝土的滲透率，即提高混凝土的密實度。Wolsiefer J研究了硝酸銨對混凝土的腐蝕影響，試驗基準組采用水泥325 kg /m3，混凝土的水灰比為0. 28; 試驗組采用硅灰的摻量為65 kg /m3。進行侵蝕試驗57 周后，發(fā)現(xiàn)摻有硅灰的混凝土強度并未下降，而基準混凝土的抗壓強度損失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
通常在混凝土中硅灰是作為一種輔助膠凝材料，但是隨著社會進步和混凝土行業(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，如具有高強度和高耐久性能，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，必須加入一定量的高效減水劑。
新澆筑的硅灰混凝土對溫度較敏感，溫度過低時可能出現(xiàn)收縮裂縫，因此應(yīng)加強養(yǎng)護。當(dāng)混凝土表面的水分蒸發(fā)速率> 1 kg /( m2·h) 時，不僅要保證正常養(yǎng)護，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、遮光罩養(yǎng)護、冷卻隔層養(yǎng)護、覆蓋養(yǎng)護后噴霧養(yǎng)護等。
8、結(jié)語
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硬、膠結(jié)力強的物質(zhì)，提高了混凝土的密實度，從而提高了混凝土的強度和其他性能。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研究論文
隨著我國城市建設(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是必不可少的，工程建設(shè)單位應(yīng)該結(jié)合工程的實際情況，合理開展試驗工作，以此來為工程建設(shè)提供參考，提升工程整體質(zhì)量。
1 試驗概況
就目前異形柱的分類來看，大致可分為三種類型，即十形柱、L 形柱和 T 形柱。為了確保試驗結(jié)果的針對性和全面性，本次試驗共選 12 根異形柱作為試驗對象，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。每個模型柱均嚴格按照我國現(xiàn)行的抗震規(guī)范加密箍筋，各個試件的混凝土強度等級均為 C30，并采用細石混凝土澆筑，縱筋用直徑分別為 10、8、5 的 I 級鋼筋，箍筋用 8# 鐵絲制作。
2 試驗結(jié)果及分析
2.1 剛度、承載力和延性實測結(jié)果及分析 表 1 給出的是各個試件的初始彈性側(cè)移剛度數(shù)值與計算數(shù)值的對比，從表中我們能夠看出，在軸壓比不斷增加的情況下，側(cè)移剛度也會在一定程度上增加。同時，通過對各個試件屈服荷載與極限荷載的試驗我們可以得出，隨著軸壓比的不斷增加，各個試件的屈服剛度也會有所提高，然而相應(yīng)的延性系數(shù)卻會隨之變小。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。通過對表 1 給出的各項數(shù)值的計算我們能夠得出，在接受試驗的 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、負向承載力、正向延性系數(shù)和負向延性系數(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、負向承載力、正向延性系數(shù)和負向延性系數(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 從本次試驗我們能夠得出，相對于普通異形柱來說，帶暗柱異形柱無論是承載力還是耗能能力，都相對較高，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，對于規(guī)則的異形柱框架結(jié)構(gòu)，如果采用層模型對其進行分析，應(yīng)該確保 L 形柱和 T 形柱成對布置，以此來確保滯回曲線的對稱性。然而，對恢復(fù)力模型的選擇，則可以以 Clough 模型為主，Clough 模型是表達剛度退化效應(yīng)的一種雙線模型，如果對開裂點進行充分考慮，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的割線剛度都可以通過計算獲得。本次實驗結(jié)果可供參考，但需要指出的是，實際取用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際情況，按照耗能等效的原則或其他方法進行合理確定。
2.3 破壞形態(tài)分析 從本次試驗我們能夠得出，雖然試驗對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，無論是十形柱、L 形柱，還是 T 形柱，其斜裂縫的范圍相對于剪跨比較大的同類異形柱來說，要大一些，且裂縫相對較寬。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)的塑性鉸域也會隨之增大。再次，相對于普通異形柱來說，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，說明其耗能能力越強。最后，翼緣對腹板裂縫的開展有較強的限制作用。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
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，在開展施工作業(yè)之前，必須做好相應(yīng)的抗震性能試驗與分析工作，以此來為工程的合理建設(shè)提供一定的參考依據(jù)，促進工程質(zhì)量的進一步提升。
參考文獻：
[1]曹萬林，胡國振，崔立長，周明杰.鋼筋混凝土帶暗柱異形柱抗震性能試驗及分析[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報，2002(01).
[2]王煥友.填充墻及暗柱對異形柱結(jié)構(gòu)抗震性能影響研究[D].山東建筑大學(xué)，2011.
[3]陳宗平，薛建陽，趙鴻鐵，邵永健.型鋼混凝土異形柱抗震性能試驗研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報，2007(03).
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