高温对重混凝土力学性能的影响

表 ６不同温 度Ｔｇ同骨料混凝土的抗压强度（ Ｍ） Ｐ
温度
２ ℃ ５ ２ ０ ５ ℃ ５０ ０ ℃ ７０ ５ ℃ ９０ ５ ℃
表 ４不同 骨料混凝土物理性质
骨料 类 型
碎 石 重 晶 石
骨 料类 型
碎 石 重 晶石
钛 铁 矿
物 理 生质 塌 落 度 （ｍ ｍ）
２％ ２ 。钛 铁矿 混凝 土在 粘 结强度 上 也 比碎石 及 重 晶石 混 ［］ 太 平 ． 射 大 体 积 混 凝 土 施 工 ． 建 筑 ，０ ３ ２ ． ４赵 防辐 山西 ２ ０ （）
５李 邱 厚 ６ ０ ｍ的 凝 土分 别高 ２０ １￣ ７ 及 ７ 。钛 铁矿 混凝 土 的弹 性模 量 也 分 ［］ 萍 ， 鸿 博 ． 达 ２ ０ ｍ 大 截 面 防辐 射 钢 筋 混 凝 土 结 构 ４ ４
６Ｏ ． Ｏ ４ ．６
Ｏ． ２ １ ０． ０１ ６３ ６ ． ３． ７ １２ ．
１４ ． Ｏ ０ ．５
Ｏ． Ｏ３ ０． ０３ ０． ２ Ｏ．１ Ｏ２ ．
１７ ．８ Ｏ６ ．Ｏ
９Ｏ ．３ ４． ８２ ０． Ｏ３ Ｏ． ０６ １ ９３ ．
３ ５ ．５ Ｏ １ ．
水泥与混凝土
广 东建材 ２１ 年第 ９ ０１ 期
高温对重混凝 土力学性能 的影 响
郑建洪 林 东 西晓林 ３
（ １云浮市长 利泰混凝土有 限公 司； ２华 南理工大学 ； ３广东物通实业投资有 限公 司）
摘 要：本文研究了 在不同温度下（ ｏ５０７ｏｕ ５￣ ， ２ ，０，５， ９０ ）不同集料制备的防 ５ Ｃ 辐射重混凝土力学
材料 。
关键 词 ：重混凝土； 集料； 温度； 力学性能
１ 前言
防辐射 混凝 土 又称 防射 线混 凝 土 、 原子 能 防护 混凝 十 、 蔽 混 凝土 、 混凝 土 、 反应 堆 混 凝 土， 能有 效 屏 重 核 它
屏 蔽辐 射 ， 原 子 能反 应 堆 ， 子 加速 器 及 其 它 含放 射 是 粒 源 装置 常 用的 防护材 料 。
重 晶行
０ ６ ．２ ０ ３ ．０ ０．１ Ｏ． ２
钛 铁矿
２１ ６ ． ６ ８Ｏ ５． ０． ０ ６ ５． ２ ８
使用 防辐 射 混凝 土 的脉 冲 反应 堆 、 描通 道 、 速 扫 加
器 室等 构筑 物 ， 其周 围 的生物 屏 蔽层 可 以用 该混 凝 土建 造， 由于 混 凝 上的 导 热 性 差 ， 反 应 堆 运 行 ， 子 加 速 当 粒
时， 射线 在混 凝十 屏 蔽层 中 的损 失 的能量 很 容 易产生 过
高 的温度 和 过大 的热 应 力， 使 混凝 十产 生裂 缝 而 降低 致 屏 蔽能 力 。所 以防辐 射混 凝土 不 仅要 防辐 射 ， 必须 耐 还
Ｉ
Ａ ２３ １０ ＢＯ ａ
Ｂａ ４ ＳＯ Ｓｉ ３ Ｏ Ｃ ａＯ Ｍ ｇＯ Ｉ． Ｌ ｏ．
１ Ｏ １０ ６ ～ ８ ｌ ５ １５ Ｏ ～ ２
２ 后 密 度 （ｇｍ 。 ８天 ｋ／ｍ ）
２ ３ ×ｌ ．６ ０ ３ ２ ×１ ．４ ０
４ ５ ４ ８
５ ２
３ ． ６８ ４ ． ３９
４ ． ７６
１ ． ８３ ２ ． ８３
４ ． ３２
６６ ． ｌ． ５１
２ ． ９９
晶石 混凝 土 ， 而钛 铁 矿 混 凝土 的塌 落 度最 小 ， 主 要 是 混凝 土 失去 自由水 以及部 分结 合水 ， 凝 土 的脱水 作用 这 混 因为 各骨料 的吸水 率不 同 ，钛 铁 矿骨 料 的吸 水率 最 大 ， 导 致 了结构 的破坏 。 所 以钛铁 矿混 凝土 比碎 石或 重 晶 之 达到 ２１， ． ％ 因此 塌 落度 最 小 。另 外 ， 铁矿 混 凝土 同其 石 混凝 土 具有 更 好 的耐 高温 能 力 ，可 能是 由于 Ｔ Ｏ 与 钛 ｉ， 它 骨料 混凝 土相 比具 有最 高 的密度 ， 铁 矿混 凝 土密 度 水 合水泥 发 生化 学反应 生成 的 凝胶 体结 构更 稳 定 ， 钛 从而 分 别 比碎石 及 重 晶石 混凝 土 高 ４ ％ ６ ， 显然 是 因为 高温 下难 以脱水破 坏 导致 的 。 ７及 ％这 所 使用 的骨 料 比重 不 同的缘故 。
重 晶石混 凝土 对温 度 的提 高具有 更好 的抵抗 力 ， 因此 更 加适 合用 作 防辐射 屏蔽 材料 。● 【 参考 文献 】
［］ １李星洪． 辐射 防护基础． 原子能 出版社 ，９ ２ １８ ． Ｅ３ ２ 杨伯科． 混凝土 实用新技术手册． 吉林科学技术出版社， ９８ １９ ．
性 能的变化 。实验结果表 明， 钛铁矿 混凝土 的密度最大 ， 但塌落度最低 ； 同碎石及重 晶石 混凝土相 比， 在抗 拉强度 、 抗弯强度、 粘结强度 以及弹性模量这类 力学性能中， 钛铁矿混凝土均达 到最 大值 ； 而且钛 铁矿混凝士 比碎石或重 晶石混凝土对温度的提 高具有更好 的抵抗力 ，因此更加适合用作防辐射屏蔽
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合 连续 级配 。它们 的主 要化学 组成 见表 ２ 。
表 ２使用材料的化学成分分析
成分
水 泥
Ｔｉ ２ Ｏ Ｆｅ０ ２３ Ｆｅ Ｏ Ｓｉ ２ Ｏ ０． Ｏ ３ ．１ ０． ０２ ２１ ６ ．
材料类型
碎 石
０． ０ｌ １ ．０１ Ｏ ．８ ９５． ３
Ｏ０ ． ６８ ．
ｌ ． ３５
钛 铁 矿
７， ５ ５ ～８
３ ４ ×１ ．３ ０
４结论
不 同骨 料 混凝 ｔ防辐 射 混凝 土 的 力 学性 能 试 验 结
果 如表 ５所 示 。 由表 ５可 以看 出， 一般 来 说钛 铁矿 混 凝 土 相 比重 晶石混 凝土 具有 较高 的力学 性 能 ， 碎石 混 凝 而
３结果与讨论
减 小分 别是 ７ 、０ 、８ 及 ８ ％ 而钛 铁 矿 混凝 土抗 压 强 ％ ４％ ６％ ６， 防辐射 混 凝土 的物 理性质 试 验结 果列 于表 ４ 。由表 度 在 同样 的 处 理温 度 及 时 间下 其 减 小 分 别 是 ７ 、 ５ 、 ４ ４ ０ １￣ ４数 据 可 以看 出 ： 石 混 凝 土 的塌 落 度 最 大 ， 次 是 重 ４ ０ ７０ 碎 其 １ 及 ４ 。混凝 土 抗压 强 度 的减 小 主要 是 因为 高 温 下 ４ ４
要用来调节凝结时间和降低水化热。
２ 试样制备 ． ２
混 凝 土配 合 比设 计 参 照 Ｊ Ｊ ５ ２ ０ 《 通 混 凝 ｔ ６ ５—０ ０ 普
进 其 。 压 强度 为 ５ ． Ｍ ａ ２ ８ Ｐ 。粉 煤 灰为 黄 电资源 综合 利用 公 司 的 配 合 比 设 计 规 程 》 行 ， 最 终 配 合 比 列 于 表 ３
硬度
３３５ － ．
４５ —
８天 。 试 验选 用碎 石 、 晶石 和钛 铁矿 的颗粒 尺 寸分 布符 为 ２ 重
一
１ ６
广东建材 ２１ 年第９ ０１ 期
２ 试件 加热过程 ． ３
水泥与混凝土
表 ６为不 同骨料 混 凝土 ， ２ 经 ８天 的标准养 护 ， 在 再
试 采 用有 较 大炉 膛 的 、 高温 度 为 １０ ℃的 马弗 炉 。 不 同温 度 下养护 ２小 时后 的抗 压 强度 。由表 ６可 见， 最 ５０ 钛 将养护了 ２ ８天 的试 件 放 置 于 冷 却 的炉 膛 中 ， 以 Ｉ ￣ 件 暴 露在较 高温 度 下会 导致抗 压 强度 的减 小 。 铁矿 混 ＯＣ 普 ／ ｉ 温速 度 升到 某一 固定温 度 。经 过 一定 的时 间 （、 凝 土抗 压 强度 的减少 小 于碎石 及 重 晶石混 凝 七， 通 碎 ｍｎ升 。 ‘ １ 石 混 凝土 在 ２ ０ ５ ０ ７ ０及 ９ ０ ５ 、０ 、５ ５ ℃下 ２小 时后 ， 压 强 抗 ２或 ３小 时） ， 后 将试件 取 出 自然冷 却并进 行 测试 。 度 的减 小分 别是 １ ０ ５ ％ ８ ％ １ ０ ， 晶石 混凝 土 的 ６ 、９ 、５及 ００ 重 ４ ４
钛 铁 矿 ３ ５ ２
８ ０
１２ ０６
ｌ ８ ８１
１０ ７
８１ ．
混凝 土工作 性能和力 学性 能分别依据 Ｇ ／Ｓ ０ ０ Ｂ Ｔ Ｏ８ 《 通 混 凝土 拌 合 物 性 能试 验 方 法》 Ｇ 一 ０ ８ 《 普 和 Ｂ ５ ０ １ 普通
混 凝 十力学 性 能试验 方法》 进行 。 护 为标准 养护 ， 期 养 龄
到 最大 值 。 铁矿 混凝 土 的抗拉 强度 同碎 石及 重 晶石 混 ［］ 昌聚． 钛 ３雷 岭澳核 电站屏 蔽混凝 土的配合比设计 与施工． 建筑 技 凝 土相 比高 了 ３ ￣ ２ ０ ８ 及 ４ 。而抗 弯 强度 则 分 别 高 ５ ０ ４ ４ ７ 及 术 ，０ ２ １． ４ ２ ０ （）
Ｏ ２ ．Ｏ Ｏ． ５ ５ ０．１ Ｏ．１ １Ｏ ．６
高温 ， 因此有 必要 对 防辐射 混 凝 土在 高温 下 的力 学性 能
进行 研 究 。
外加 剂选 用洛 美 公 司的 Ｌ— ２缓凝 高 效减 水剂 Ｉ、 Ｍｗ ｌ 卜
２买验
２１ 料 ．材
试验 采 用海 螺 Ｐ ４ ． ０ ２ ５水泥 ， 比重 为 ３ １ ，８天 抗 ．３ ２ ｌ级 粉煤 灰 。 ｌ 试验 选 用碎 石 、 晶石 和钛 铁矿 作 为骨 料 ， 重
１ ０ １０ ｌ８ ４０
ｌＯ ７ １Ｏ ７
８１ ． ８１ ．
重 晶石 ３ ５ ２
容 重 （／ 。 ｔｍ ） 空 隙 率 （） ％ 吸水 率 （） ％ 碎 指 标
１６ ． ３ ９ ０８ ． ｌ ７
２７ ． ２ ７ １６ ． ４ ６
２８ ． ３ ２ ２１ ． ４ ２
别 高 出碎 石及 重 晶石 混凝士 ６ ０ １ ％ ６及 ９ 。 ４
施 工 ． 筑 施 ． ，０ ５４ ． 建 Ｔ ２ ０ （） ＝
表 ５不同骨 料混凝土的力学 性能
力学性能 骨 料 类 犁 抗 压 强度 抗 拉 强度 弯 强 度 结 强 度 性 模 量 抗 粘 弹
（Ｐ ） Ｍ ａ （Ｐ ） Ｍ ａ （Ｐ ） Ｍ ａ （Ｐ ） Ｍ ａ （Ｐ ） Ｇ ａ
碎 石
４ ５
２５ ．７
表 ３不同骨料混凝土配合比
材料 骨 料 细骨 料 粗 骨 料 类 型 水 泥 粉煤灰 （５ ｍ （ ２ ｒ ） ＜ ｒ ） ５ ０ｍ ａ ａ
—
Ｅ， 的物 理 及机械 性 能见 表 １ ：］ ｆ ｒ 。
表 １使，骨料的物理及力学『能 ｒ ， － ｌ 生
水
（／ 。 ｉ ｍ）
土 的力 学性 能最 低 。 力学 性 能方面 的差 异可 以归 结 为骨
料 的不 同 的形状 和硬 度 。 铁矿 骨料 在形 状 上是有 角 的 钛
通过 以上 试验 表 明研究 ， 铁矿 混凝 土 作为 防辐 射 钛
屏 蔽材料 比碎 石及 重 晶石混 凝土 更合 适 。 这是 因为 它具
有 更 高的物 理 、 机械 性 质 ， 而且 钛 铁矿 混 凝 土 比碎 石 或
而 碎石 骨料 是 圆形 的 ， 角 的骨料 相 比 圆形骨 料可 以产 有 生 更高 强度 。同碎石 及重 晶石 混凝 土 相 比 ， 铁矿 混 凝 钛
土 的抗压 强 度分 别增 加 了 １％ ８ 。在 抗 拉 强度 、 ６及 ％ 抗弯
强 度 以及 粘 结 强度 这 类力 学性 能 中 ， 铁矿 混 凝土 均 达 钛
缓 凝 高 效 减 水 剂
（／ １ｍ）
能 ２ 悱
比重
碎 石
２６ ．
骨品型 重类 料石
３９ ．
钛矿 铁
４１ ．
（ ｇ ｍ） （ ｇ ｍ） （ ｇ ｋ／。 ｋ／。 ｋ／ ｍ） 。
（ｇ ｍ） ｋ ／。
碎
３５ ２
８ ０ ８ ０
７２ ０ １ １ ２２