建筑材料實(shí)驗(yàn)報(bào)告-2

建筑材料實(shí)驗(yàn)六混凝土主要力學(xué)性能和氯離子擴(kuò)散系數(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)六混凝土主要力學(xué)性能和氯離子擴(kuò)散系數(shù)實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：混凝土主要力學(xué)性能和氯離子擴(kuò)散系數(shù)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.掌握混凝土主要力學(xué)性的測(cè)試方法。2.學(xué)習(xí)用混凝土中氯離子擴(kuò)散系數(shù)的方法評(píng)定混凝土的滲透性。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.混凝土28天抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)3塊100x100x100的齡期為28天C60泵送混凝土塊試件2.混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)3塊100x100x100的齡期為7天C60泵送混凝土塊試件3.混凝土與鋼筋的握裹力實(shí)驗(yàn)3塊長(zhǎng)100x100x200分別裹有一根φ16鋼筋的C60泵送混凝土塊試件4.混凝土中氯離子擴(kuò)散系數(shù)實(shí)驗(yàn)2塊100×100×50mm經(jīng)過(guò)氯化鈉溶液浸透處理的C60混凝土試件實(shí)驗(yàn)原理：混凝土抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)1）混凝土強(qiáng)度等級(jí)的概念混凝土的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值劃分。混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用符號(hào)C與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（以N/mm2計(jì)）表示?；炷亮⒎襟w抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值系指對(duì)按標(biāo)準(zhǔn)方法制作和養(yǎng)護(hù)的邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件,在28d齡期,用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的抗壓強(qiáng)度總體分布中的一個(gè)值,強(qiáng)度低于該值的百分率不超過(guò)5%。2).試驗(yàn)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn):GB/T50081-20023).試驗(yàn)要求混凝土強(qiáng)度等級(jí)≥C60，試件周?chē)鷳?yīng)設(shè)防崩裂罩。4.6.1鋼墊板的平面尺寸應(yīng)不小于試件的承壓面積，厚度應(yīng)不小于25mm.4.6.2鋼墊板應(yīng)機(jī)械加工，承壓面的平面度公差為0.04mm;表面硬度不小于55HRC;硬化層厚度約為5mm.當(dāng)壓力試驗(yàn)機(jī)上、下壓板不符合4.6.2條規(guī)定時(shí),壓力試驗(yàn)機(jī)上、下壓板與試件之間應(yīng)各墊以符合4.6.2條規(guī)定的鋼墊板。不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土在劈裂抗拉強(qiáng)度、鋼筋握裹強(qiáng)度方面都會(huì)存在一定的差異?；炷僚芽估瓘?qiáng)度實(shí)驗(yàn)混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算：式中，為混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度(Mpa)；F為破壞荷載(N)；A為試件劈裂面面積(mm2)。劈裂抗拉強(qiáng)度計(jì)算精確到0.01。取立方體試件的劈裂抗拉強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)值。用非標(biāo)準(zhǔn)試件測(cè)得的強(qiáng)度值均應(yīng)乘以尺寸換算系數(shù)，對(duì)100×100的試件取值為0.85。數(shù)據(jù)處理與混凝土抗壓強(qiáng)度相同.3.混凝土與鋼筋握裹強(qiáng)度混凝土鋼筋握裹力強(qiáng)計(jì)算公式:τ:鋼筋握裹強(qiáng)度P1:滑動(dòng)變形為0.01mm時(shí)的荷載(N).P2:滑動(dòng)變形為0.05mm時(shí)的荷載(N).P3:滑動(dòng)變形為0.1mm時(shí)的荷載(N).不同強(qiáng)度的混凝土其內(nèi)部空隙大小、分布都存在不同，故氯離子在其內(nèi)部的擴(kuò)散速率也不同，通過(guò)測(cè)定氯離子的擴(kuò)散系數(shù)，可以間接地評(píng)定混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)性質(zhì)。氯離子擴(kuò)散系數(shù)法的實(shí)驗(yàn)原理:基于Nernst-Einstein方程發(fā)展起來(lái)的混凝土中氯離子擴(kuò)散系數(shù)測(cè)定方法，其實(shí)質(zhì)是通過(guò)測(cè)定混凝土的飽鹽電導(dǎo)率來(lái)計(jì)算混凝土中的氯離子擴(kuò)散系數(shù)。若把飽鹽混凝土看成是固體電解質(zhì)，氯離子在混凝土中的擴(kuò)散系數(shù)與混凝土飽鹽電導(dǎo)率關(guān)系為：Dc1=（RTtc1σ）/（Z2C1F2CC1）此即著名的Nernst-Einstein方程，式中：Dc1–氯離子擴(kuò)散系數(shù)；R：氣體常數(shù)，為8。314（J/mol.K）T:絕對(duì)溫度（K）tc1氯離子遷移數(shù)，飽鹽混凝土通常取1.0σ飽鹽混凝土電導(dǎo)率(S/CM)ZC1氯離子化合價(jià),即-1;F常數(shù)Faraday(96500Coul/mol);CC1氯離子濃度(mol/m3)不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土其氯離子擴(kuò)散系數(shù)如下:混凝土強(qiáng)度等級(jí)氯離子擴(kuò)散系數(shù)C151×10－7cm2/sC30—C405×10－8cm2/sC40以上1×10－8cm2/sC60以上0.9×10-8~2×10-8cm2/s實(shí)驗(yàn)儀器：1.壓力試驗(yàn)機(jī)2.拉力試驗(yàn)機(jī)3.氯離子擴(kuò)散系數(shù)測(cè)定設(shè)備實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析：1．劈裂抗拉強(qiáng)度測(cè)定：80,80,66千牛序號(hào)極限應(yīng)力P（kN）劈裂抗拉強(qiáng)度f(wàn)（MPa）1805.102805.103664.20取值805.10劈裂抗拉強(qiáng)度測(cè)定結(jié)果可得=5.10（MPa）標(biāo)準(zhǔn)化：0.85=4.34（MPa）分析：下表是不同等級(jí)的混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)ck和軸心抗拉強(qiáng)度f(wàn)tk的標(biāo)準(zhǔn)值強(qiáng)度混凝土等級(jí)C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80fck10.013.416.720.123.426.829.632.435.538.541.544.547.450.2ftk1.271.541.782.012.202.392.512.642.742.852.932.993.053.11混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度f(wàn)ck和軸心抗拉強(qiáng)度f(wàn)tk的標(biāo)準(zhǔn)值由于劈裂抗拉強(qiáng)度與軸心抗拉強(qiáng)度有一定的換算系數(shù)，故可通過(guò)換算獲得C60混凝土的標(biāo)準(zhǔn)劈裂抗拉強(qiáng)度，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)照評(píng)定。但未查得換算系數(shù)，故沒(méi)能采用這種辦法對(duì)照評(píng)定。但是文獻(xiàn)一指出混凝土劈裂拉伸試驗(yàn)高估混凝土抗拉強(qiáng)度大10-15%，所以實(shí)際混凝土單軸抗拉強(qiáng)度應(yīng)在3.94-3.77Mpa范圍內(nèi)。所以提高混凝土的強(qiáng)度可相應(yīng)提高其抗拉強(qiáng)度。影響混凝土的強(qiáng)度的因素也可間接影響抗拉強(qiáng)度。2.與鋼筋的握裹強(qiáng)度測(cè)定：61,66.0,48.5千牛，取值61千牛計(jì)算得到握裹強(qiáng)度為6.07Mpa評(píng)定：實(shí)驗(yàn)所得握裹力強(qiáng)度符合C60混凝土相關(guān)要求。查資料得，（1）在UFA摻量一定的條件下,HPC鋼筋握裹力隨水膠比的增大而減小。（2）在水膠比一定的條件下,HPC握裹力隨UFA摻量的增加而減小。（3）當(dāng)UFA摻量在30%以?xún)?nèi)時(shí),對(duì)HPC鋼筋握裹力的影響很小,當(dāng)UFA摻量達(dá)到50%時(shí),對(duì)握裹力的影響就很明顯了。（4）在抗壓強(qiáng)度相同的條件下,摻UFA的HPC鋼筋握裹力大于不摻UFA混凝土鋼筋握裹力。（5）鋼筋表面有一定鐵銹可以提高握裹力，提高混凝土強(qiáng)度也可以提高握裹力。328天抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)試件尺寸序號(hào)抗壓荷載（KN）抗壓強(qiáng)度（MPa）取值（MPa標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）100×100×100163463.470.967.4277677.6371871.8數(shù)據(jù)分析：按GBJ107規(guī)范，混凝土28天抗壓強(qiáng)度為平均不小于69Mpa，最小值不小于57兆帕。我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比要求少了1.6MPa?；炷恋膹?qiáng)度由孔隙、過(guò)渡區(qū)和裂縫擴(kuò)展過(guò)程來(lái)確定。C60高強(qiáng)混凝土過(guò)渡區(qū)得到加強(qiáng)，斷裂有可能穿過(guò)骨料發(fā)生。水泥、粗細(xì)集料性能、摻和料的性能及摻量、緩凝型高效緩凝減水劑的性能及摻量是對(duì)C60混凝土性能起關(guān)鍵作用的因素，同時(shí)也是決定C6O混凝土性能是否良好、是否經(jīng)濟(jì)的決定因素。（1）粗細(xì)料的級(jí)配對(duì)強(qiáng)度的影響級(jí)配對(duì)C60混凝土性能的影響是非常顯著的。級(jí)配良好的集料具有較大的堆積密度，同時(shí)也具有較小的空隙率，在混凝土中能形成堅(jiān)強(qiáng)的骨架。換言之，在其他條件相同時(shí)，堆積密度最大，即空隙率最小的集料，是理想的而且，C60高強(qiáng)混凝土的骨料強(qiáng)度對(duì)整體強(qiáng)度起著很重要的影響。細(xì)集料品種對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響程度比粗集料小，所以混凝土公式中沒(méi)有反映砂對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響，但砂的質(zhì)量對(duì)混凝土強(qiáng)度也有一定影響。由于施工現(xiàn)場(chǎng)砂石質(zhì)量變化相對(duì)較大，因此應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)砂含水率及時(shí)調(diào)整水灰比，以保證混凝土配合比，不能把試驗(yàn)配合比與施工配合比混為一談。而我們?cè)趯?shí)驗(yàn)時(shí)并未根據(jù)實(shí)驗(yàn)狀況及時(shí)調(diào)整，這也是引起強(qiáng)度偏低的原因之一。（2）礦物摻和料對(duì)強(qiáng)度的影響摻粉煤灰的混凝土，由于延緩了其凝結(jié)時(shí)間，故早期強(qiáng)度與混凝土相比較低，但后期強(qiáng)度得到較大的增長(zhǎng)。粉煤灰與硬化水泥石的骨面層受到火山灰反應(yīng)產(chǎn)物的填充，相互結(jié)合強(qiáng)化，從而使粉煤灰混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度都比基準(zhǔn)混凝土要高。硅灰顆粒非常微細(xì)，在高效減水劑和強(qiáng)力攪拌作用下，可以分散填充到水泥顆粒的間隙中，大幅度降低水膠比，提高混凝土強(qiáng)度。加入SF一方面起到填充作用，減少水泥石的空隙，使水泥石致密，降低透水和透氣性；另一方面，SF與Ca(0H)2反應(yīng)生成CSH凝膠，該凝膠中Ca0／Si02變小，Ca0／Si02比越小，組織結(jié)構(gòu)越致密，對(duì)強(qiáng)度發(fā)展越有利.所以混凝土初期強(qiáng)度較低也可能與硅灰和粉煤灰的慢反應(yīng)速率對(duì)強(qiáng)度產(chǎn)生了影響有關(guān)。（3）外加劑對(duì)強(qiáng)度的影響高性能減水劑的高減水功能能達(dá)到大幅度降低混凝土水灰比、保證預(yù)期強(qiáng)度的目的；其保塑功能達(dá)到泵送施工要求。礦物摻合料的摻入，減少了混凝土的水泥用量，隨之減少了水化熱，從而減少了由于水化熱引起的體積變形、開(kāi)裂等一系列問(wèn)題；由于礦物摻合料的加入，水泥熟料與外加礦物的水化產(chǎn)物有相互填充的作用，提高了混凝土的密實(shí)性；礦物摻合料與水泥熟料有二次以至多次水化反應(yīng)，致使混凝土的水泥基多相系礦物生成物發(fā)育充分。上述效應(yīng)對(duì)混凝土的長(zhǎng)期性、耐久性及強(qiáng)度均有提高作用。但是我們實(shí)驗(yàn)中的減水劑效率超出了實(shí)驗(yàn)預(yù)期，且出現(xiàn)了一定的泌水現(xiàn)象，這也可能使混凝土初期強(qiáng)度降低。4.離子擴(kuò)散系數(shù)測(cè)試本實(shí)驗(yàn)采用氯離子擴(kuò)散系數(shù)測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)定我們組的氯離子擴(kuò)散系數(shù)為氯離子滲透速率2.6908cm2/s，2.2043cm2/s，均值為2.4476cm2/s，與老師給出的參考范圍C60以上0.9×10-8~2×10-8cm2/s相比，滲透性強(qiáng)，抗?jié)B性弱。分析：1粉煤灰與混凝土對(duì)Cl離子的抗?jié)B性（1）火山灰反應(yīng)生成的CSH凝膠堵塞了擴(kuò)散通道，（2）總離子濃度Ca,Al是基準(zhǔn)水泥的兩倍限制了Cl離子移動(dòng)，（3）粉煤灰水泥漿擴(kuò)散通道更彎曲。（4）粉煤灰的形態(tài)效應(yīng)（粉煤灰混凝土的鋁硅酸鹽玻璃微珠可填充水泥漿體）、活性效應(yīng)（粉煤灰中SiO2、Al2O3水化生成的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣降低了混凝土的孔隙率，改善了孔結(jié)構(gòu)）和微集料反應(yīng)（其中微細(xì)顆粒有利于混和物的水化反應(yīng)，提高了混凝土的密實(shí)性）均能提高混凝土的抗?jié)B性。但是，火山灰反應(yīng)較慢，對(duì)前期的抗?jié)B性提高不大?；炷林杏梅勖夯也⒌攘咳〈嗪?在早、中期水化產(chǎn)物減少,毛細(xì)孔增多,水的滲透性與空氣的滲透性都高于基準(zhǔn)水泥，這在粉煤灰活性較差,混凝土需水量相應(yīng)增加的情況下尤為突出。養(yǎng)護(hù)，骨料級(jí)配，水灰比也有一定影響。這可能也是引起我們組混凝土抗?jié)B性能早期較差的原因。260℃養(yǎng)護(hù)的樣品具有較小的孔隙率,但滲透性較高,其主要差別是由60℃養(yǎng)護(hù)樣水溫的不同對(duì)混凝土的抗?jié)B性也有著不同的影響,當(dāng)水溫從20℃提高到50℃,混凝土的滲透性提高13%～62%,溫度再提高到80℃時(shí),混凝土的滲透性又增加3%～55%。隨著齡期延長(zhǎng),水泥漿體水化程度增加,漿體孔隙率減少。同時(shí),孔徑減少3混凝土的滲透性和孔徑分布存在直接關(guān)系?！白畲筮B續(xù)孔徑”是代表性的孔尺寸，“臨界孔徑”是滲透性和孔徑分布關(guān)系中的一個(gè)重要參數(shù)，大孔對(duì)滲透性的影響比小孔更為重要。有可能我們的混凝土中大孔徑較多，降低了抗?jié)B性。4環(huán)境因素如相對(duì)濕度、溫度和大氣中CO2也顯著影響混凝土的滲透性。為了降低環(huán)境對(duì)混凝土滲透性的影響，首先要減少混凝土對(duì)腐蝕性介質(zhì)的易感成分，提高自身的密實(shí)度；另外可在混凝土表面涂刷保護(hù)層。而我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中并未