宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石慈溪海曙镇海

宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石慈溪海曙镇海

　　摘　要：为研究粉煤灰和宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂对混凝土路用性能的影响，针对不同粉煤灰和宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量的混凝土，对其抗压、耐磨、

宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石慈溪海曙镇海

抗渗以及抗冻融等路用性能进行了试验测试分析。分析结果表明：粉煤灰的掺入能够有效提高宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的抗压、耐磨、抗渗以及抗冻融性能；而宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂的掺入却会在增大粉煤灰混凝土抗渗以及抗冻融性能的同时降低粉煤灰混凝土的抗压和耐磨性能；当粉煤灰掺量为20…%、宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量为30…%时，粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的路用性能相对佳。

 

 

0　引　言

 

水泥混凝土作为一种建筑材料，以其刚度大、承载力高、稳定性好等优点而在公路路面结构中得到了广泛的使用。然而伴随着社会经济以及公路交通的不断发展，人们对环境以及行车安全舒适性要求越来越高，水泥混凝土本身的性能缺陷性（如自重大、舒适性差、维修困难、对基层要求高）日益凸显［1-3］。如何减轻混凝土结构自重、实现节能降耗、环境友好已成为众多道路工作者的主要研究方向之一。于是，一种以宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂为粗骨料，以普通砂或陶砂为细骨料的轻骨料混凝土［4］就应运而生，它与普通水泥混凝土相比，具有质量轻、结构性能好、经济效

 

　　作者简介：淮建峰（1979~），男，硕士，讲师，主要研究方向：绿色建筑设计，生态建筑设计。　　收稿日期：2018-11-28

 

益高等优点，目前已在建筑、路桥、机场等各个工程行业中得到广泛的关注。譬如：韦理军［5］通过试验对比分析了宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土与普通混凝土的抗冻性能和降噪性能，表明宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的抗冻性能和降噪性能优于普通水泥混凝土，适合应用于隧道路面。刘文斌［6］采用体积法设计配合比，以黏土宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂、页岩宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂作为粗集料，普通砂作为细集料，配制得到轻质高强混凝土，并对其坍落度、表观密度与强度等进行了测试；韩梓依［7］通过改变宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂含量，并添加适量的减水剂和粉煤灰，进行了强度测试、热传导系数测定以及其它路用性能的试验研究。

 

上述研究成果表明，虽然宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土具有较好的性能，但其依然会在早期凝固过程中因收缩产生早期缺陷，影响后续的使用。一种可行的方法是在宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土中加入一定量的粉煤灰进行改性［8］，但多少掺量比较合适，尤其是针对路面结构，目前尚

 

·57·

 

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试验与应用

 

不清楚。因此，本文针对不同粉煤灰和宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量的混凝土，对其抗压、抗渗、耐磨以及抗冻融等路用

 

表6　粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土配合比设计参数表/（kg/m3）

 

配比条件水泥粉煤灰碎石宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂河砂水

 

性能进行试验测试分析。研究结果可为实际路面工程应用提供基础数据参考，具有较大的工程意义。

 

1　试验配合比与试验方法1.1　试验材料

 

①碎石：为花岗岩人工碎石，其筛分结果如表1所示。②宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂：选用淮南市彦峰建材销售有限公司生

宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石慈溪海曙镇海

不同

 

粉煤灰

 

掺量

 

不同宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量

 

3250859.6368.4662185292.532.5859.6368.466218526065859.6368.4662185227.597.5859.6368.46621852606512280662185260651043.8184.266218526065859.6368.466218526065675.4552.6662185

 

产的10…mm~30…mm页岩宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂，其筛分结果如表2所示。③细骨料：选用当地河砂，其筛分结果如表3所示。④水泥：选用广州市凯螺建材贸易有限公司的P.O…42.5R普通硅酸盐水泥，该水泥的化学成分如表4所示。⑤粉煤灰：采用河北灵寿县恒硕矿产品加工厂生产的Ⅰ级粉煤灰，其主要技术性能指标如表5所示。⑥减水剂：采用山东淄博周村永超化工厂的聚羧酸高效减水剂，拌合水为普通自来水。

 

表1　人工碎石筛分结果

 

筛孔尺寸/mm31.526.51916通过率/100…%10095.876.551.2筛孔尺寸/mm9.54.752.36通过率/100…%8.70.60.2

 

表2　宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂筛分结果

 

筛孔尺寸/mm31.526.519169.5通过率/100…%10091.272.541.30.1

 

表3　河砂筛分结果

 

筛孔尺寸/mm4.752.361.180.60.30.15通过率/100…%92.383.261.543.224.63.6

 

表4　水泥化学成分/%

 

化学成分SiO2…Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3P.O…42.5R23.35.22.8960.371.833.12

 

表5　粉煤灰主要技术性能指标

 

细度0.045…mm…/%烧失量/%28…d活性指数

 

4.82.286.8

 

1.2　配合比设计

 

以普通C30混凝土为基准，在此基础上研究20…%粉煤灰掺量条件下不同宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量（0、15…%、30…%和45…%）以及30…%宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量条件下不同粉煤灰掺量（0、10…%、20…%和30…%）对混凝土路用性能的影响，具体配合比设计如表6所示。

 

·58·

 

1.3　试件尺寸与路用性能测试方法

 

根据JTG…E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》和GB/T…50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》相关试验方法对粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土进行相关路用性能测试，具体如下：（1）抗压试验。采用压力试验机对立方体试件的单轴抗压强度进行测定，混凝土试件尺寸为150…mm×150…mm×150…mm。

 

（2）耐磨试验。耐磨性能采用单位面积的磨损量来表示，耐磨试验混凝土试件尺寸为150…mm×150…mm×150…mm。

 

（3）抗渗试验。通过测定一定时间内试件在给定水压条件下的渗水高度来评定混凝土的抗渗能力。混凝土试件尺寸为175…mm×185…mm×150…mm。（4）抗冻融试验。采用快冻法进行抗冻融试验来研究混凝土的质量损失率。混凝土试件尺寸为100…mm×100…mm×100…mm。

 

2　粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土路用性能分析2.1　粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的抗压性能

 

不同粉煤灰掺量（宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量30…%）和不同宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量（粉煤灰掺量20…%）条件下粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的28…d立方体抗压强度值如图1所示。当宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量为30…%时，粉煤灰掺量为0、10…%、20…%以及30…%宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的抗压强度值分别为30.5…MPa、31.1…MPa、31.8…MPa和31.2…MPa。这说明粉煤灰的掺入能够使宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的水化反应更加完全，从而提高宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的强度，但粉煤灰掺入量也不宜太多（建议不要超过30…%，20…%掺量佳），否则会导致宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土内水泥过少而强度降低。当粉煤灰掺量为20…%时，0、15…%、30…%以及45…%宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量条件下混凝土的抗压强度值分别为33.2…MPa、32.9…MPa、31.8…MPa和

 

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试验与应用

 

27.6…MPa。可见，宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量越大，混凝土的强度越低，这主要是由于宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂本身强度较低，且质轻容易导致混凝土颗粒分布不均而引起的。当宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量小于30…%时，宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂的掺入对混凝土的抗压强度减小不明显；而大于30…%宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂的掺入就易导致混凝土抗压强度过低而影响使用。

 

32.5

 

4.0

 

3.9

 

3.8

 

3.7

 

3.6

 

3.5

 

32.0

 

31.5

 

31.0

 

30.5

 

30.0

 

36

 

0……………………………………………………10…………………………………………………20………………………………………………30

 

粉煤灰掺量/%

 

（a）不同粉煤灰掺量

 

4.0

 

3.9

 

3.8

 

3.7

 

3.6

 

3.5

 

0…………………………………………………10………………………………………………20……………………………………………30

 

粉煤灰掺量/%

 

（a）不同粉煤灰掺量

 

0……………………………………………………15………………………………………………………30………………………………………………45

 

34

 

32

 

30

 

28

 

26

 

0……………………………………………………………15…………………………………………………………30………………………………………………………45

 

宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量/%

 

（b）不同宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量

 

图1　粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的立方体抗压强度分布曲线

 

2.2　粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的抗磨性能

 

图2所示为不同粉煤灰和宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量条件下粉煤

 

灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的磨损量分布曲线。由图2可看出，粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土在不同粉煤灰和宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量条件下，其磨损量均小于4.0…kg/m2，与普通混凝土的磨损量基本接近，这说明粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土具有较强的耐磨性能。粉煤灰的掺入能够改善宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的孔隙结构，提高宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的耐磨性能，从图2（a）可知，10…%~20…%粉煤灰掺量的宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的耐磨性能好，其磨损量较不添加粉煤灰时减小了2…%。而宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂在30…%掺量以下对粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的耐磨性能影响不大，在30…%掺量以上则对粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土抗

 

宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量/%

 

（b）不同宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量

 

图2　粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的磨损量分布曲线

 

2.3　粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的抗水性能

 

不同粉煤灰和宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量条件下粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的渗水高度分布曲线如图3所示。由图可知，随着粉煤灰掺量和宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量的增大，粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的渗水高度均出现先减小后增大的现象；当粉煤灰掺量为20…%，宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量为30…%时，粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的渗水高度小，约为23.6…mm，比普通混凝土的渗水高度30.8…mm减小了将近24…%。可见，粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土要比普通混凝土拥有更好的抗渗性能，原因在于，粉煤灰和宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂均拥有较大的比表面积，具有良好的保水效果，能够有效减少混凝土的干缩裂缝并提高混凝土的密实度，大大减小了混凝土的渗水通道面积。

 

27

 

26

 

25

 

24

 

23

 

耐磨影响较不利。

 

22

 

0…………………………………………………10………………………………………………20………………………………………………30

 

粉煤灰掺量掺量/%

 

（a）不同粉煤灰掺量

 

·59·

 

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试验与应用

 

29

 

28

 

27

 

26

 

25

 

24

 

究其原因可能是，粉煤灰的掺入能够改善宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的孔隙结构，减少了孔隙水的冻胀影响；而宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂自身的多孔结构可以吸收一部分冻胀应力，减轻了冻胀造成的破坏影响。

宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石慈溪海曙镇海

3　结　论

 

23

 

0………………………………………………………15………………………………………………………30…………………………………………………45

 

宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量/%

 

（1）粉煤灰的掺入能够提高宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的强度，但其掺量也不宜太多，建议不要超过30…%，20…%掺

 

（b）不同宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量

 

图3　粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的渗水高度分布曲线

 

2.4　粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的抗冻融性能

 

5

 

量佳；当宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量小于30…%时，宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂的掺入对混凝土的抗压强度减小不明显，而大于30…%宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂的掺入就易导致混凝土抗压强度过低而影响使用。（2）10…%~20…%粉煤灰掺量的宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的耐磨

 

4

 

3

 

2

 

1

 

0

 

5

 

4

 

3

 

2

 

粉煤灰掺量0

宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石慈溪海曙镇海

粉煤灰掺量10…%粉煤灰掺量20…%粉煤灰掺量30…%

 

0………………………………………………………20…………………………………………………40……………………………………………………60……………………………………………………80

 

冻融循环次数

 

（a）不同粉煤灰掺量

 

宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量0

 

宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量15…%宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量30…%宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量45…%

 

性能好；而宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂在30…%掺量以下对粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的耐磨性能影响不大，在30…%掺量以上则对粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土抗耐磨影响较不利。

 

（3）随着粉煤灰掺量和宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量的增多，粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的渗水高度均出现先减小后增大的现象，当粉煤灰掺量为20…%，宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量为30…%时，粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的渗水高度小。

 

（4）当粉煤灰掺量和宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量均小于30…%时，粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的质量损失率要小于普通混凝土，这说明一定掺量的粉煤灰和宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂能够有效提高粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的抗冻性能。

 

冻融循环次数

 

（b）不同宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量

 

图4　粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土在不同冻融循环次数下的质量损失率

宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石慈溪海曙镇海

图4所示为粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土在不同冻融循环次数下的质量损失率分布曲线。由图4可看出，随着冻融循环次数的增大，粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土质量损失率不断增大且增大速率逐渐加快，当冻融循环次数达到80次以上时，粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土将基本丧失抗冻性能。在相同冻融次数下，当粉煤灰掺量和宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂掺量均小于30…%时，粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的质量损失率要小于普通混凝土，这意味着，一定掺量的粉煤灰和宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂能够有效提高粉煤灰宁波高强度多彩陶粒页岩烧结陶粒砂云豆石送奉化北仑宁海陶粒砂混凝土的抗冻性能，