不同岩性的石粉作掺合料对混凝土性能的影响.pdf
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1、 第 9期 2 0 1 3年 9月 广 东水 利水 电 GUANGDONG W ATER RES0URCES AND HYDROPOW ER No 9 Se p 2 01 3 不 同岩性的石粉作掺合料对混凝土性能的影响 杨永民 ,李嘉琳 ,尹新龙 ( 1 广东省水利水电科学研究院,广 东 广州 5 1 0 6 3 5 ; 2 华南理工大学,广东 广州 5 1 0 6 4 0 ) 摘要 :该文利 用人工砂 生产 中产 生的石灰岩石粉 与大理石粉 、花 岗岩石粉 以及粉煤灰 作为混凝 土掺合 料 ,对各种掺 合 料拌制的混凝 土进行性 能比较研 究。试验 结果表 明:石 灰岩石粉 能提 高混凝 土
2、拌 合物 的扩展度 、塌 落度 ,降低 泌水率 , 改善混凝土工作性 能,可提 高混凝土 的早 期 强度 ,且 后期 强度也 与粉 煤灰 混凝 土相 近 ,有利 于提 高混凝 土的抗 碳化 性 能 ,但其混凝 土的抗氯 离子渗透性 能差于粉煤灰 混凝 土。 关键词:石灰岩石粉;掺合料;强度;抗碳化性能;抗氯离子渗透性能 中图分类号 :T U 5 2 8 0 4 1 文献标志码 :B 文章编号 :1 0 0 8 0 l 1 2 ( 2 0 1 3 ) 0 9 0 0 4 7 0 3 混凝土是现代土木工程中用量最大 、用途最广的 一 种建筑材料 ,随着我国水利水 电基础设施 、交通运 输及工业与民
3、用建筑的大力发展 ,对 于混凝土的性 能 要求越来越高 ,为了改善混凝土 的性能 ,加入掺合料 提高混凝土性能是有效措施 之一 ,国内已有很多关于 石粉加入混凝土中作掺合料以改善混凝土性能的研究 。 水利工程通常地处边远 山区,交通不便 ,从外地 运砂 , 成本过高 ,所 以必须在 当地生产人工砂 ,既可 以降低工程费用 ,又可以保证砂 的品质稳定性 ,从而 取得较好的经济效益和社会效益 。在生产人工砂 的同 时,因为工艺原因,产生较多的多余石粉 ,这些石粉 加人人工砂 中,会对人工砂的品质及混凝土性能产生 影响。为此 ,本文开展 了人工砂生产 中获得 的石灰岩 石粉作为混凝土掺合料 的再利用
4、研究 ,利用人_丁砂生 产中多余石粉与大理石粉 、花岗岩粉以及粉煤灰作为 混凝土掺合料 ,对各种掺合 料拌制 的混凝 土进行性能 比较分析 ,为利用石灰岩石粉的有效提供参考 。 1 试验材料及试验方法 1 1 试验材料及性能 试验用水泥为 P O 4 2 5 R硅酸盐水泥,物理力学性 能见表 1 。 试验用减 水剂为萘系 F D N一4 4 0 T缓凝 高效减 水 剂 ,其各 项 性 能 指 标 如 表 2所 示 ,品 质 指 标 满 足 G B 8 0 7 6 2 0 0 8标准要求 。 表 1 水泥 的物理 力学性能 石灰岩石粉是从人工砂生产过程中经过水洗后脱 水的细小颗粒 ,为小粒径 的
5、石灰岩石粉 ,烘干并混合 均匀 ,同时筛去其 中的块状 物 ,经 测定 得其 密度 为 2 6 4 g e m ,比表面积为 6 2 3 I l l k g 。大理石 、花岗岩 取 自某石材加工厂 ,3种石粉及粉煤灰 的化学成分分 析结果见表 3 。 收稿 日期 :2 0 1 3 0 5 3 1 :修 回 日期 :2 0 1 30 7 0 8 作者简介:杨永民( 1 9 8 1 ) ,男,硕士,工程师,主要从事结构材料研究。 4 7 2 0 1 3年 9月 第 9期 杨永民 ,等 :不 同岩性 的石粉作掺合料对混凝土性能的影响 N o 9 S e p 2 0 1 3 表 3 各种掺合料的化 学
6、成分分析 为了研究石灰岩石粉对混凝土性能 的影响及其影 响机理 ,除了将石灰岩石粉和粉煤灰作为掺合料之外 , 还分别将大理石和花 岗岩磨细制成石粉 ,考虑到 目前 混凝土中各种掺合料 比表面积控制现状 ,各试样 比表 面积粉磨至 4 3 0 r n k g左右 ,不 同石粉 的粒径分布如 表 4 。 表 4 4种掺合料的粒径分布 1 2 试 验方 法 混凝土拌合与取样 、混凝土工作性能及泌水性参 考 G B T 5 0 0 8 0 2 o o 2 普通混凝土拌合物性 能试验方 法标准进 行 ,强 度 及 抗 碳化 性 能 实验 参 考 G B T 5 0 0 8 1 2 0 0 2 普通混凝土
7、力学性能试验方法标准 、 G B J 8 28 5 ( 普通混凝土长期性能和耐久性 能试验方 法进行 ,抗 氯离 子 渗 透性 能 参考 美 国标 准 A S T M C 1 2 0 2的试验方法进行。 混凝土基准配合 比按 C 3 0强度等级 ,控制坍落度 1 4 02 0 m m,混凝土配合 比见表 5 。 表 5 混凝土配合 比 2 试 验结 果与分 析 2 1 不同掺合料对混凝土拌合物性能的影响 不同掺合料混凝土拌合物的工作性能及泌水率见 表 6 。 表 6 不同掺合料 混凝 土的工作性能及泌水性 由表 6可 以看 出:石灰岩石粉是人工砂生产过程 中经过水洗后脱水 的细小颗粒,比表 面
8、积很高 ,但相 对于粉煤灰混凝土,石灰岩石粉混凝土不仅扩展度高 、 塌落度大 ,而且泌水率低 ,大理石粉与花岗岩粉作掺 合料时,混凝土工作性能均差于石灰岩石粉混凝 土, 但各种掺合 料的影 响互有差 异,其 中花 岗岩粉效 果 最差。 2 2 不 同掺合料对混凝土抗压强度的影响 以石灰岩石粉混凝土为基准 ,分别研究了不 同掺 合料对混凝土抗压强度性能的影 响,不 同掺合料混凝 土的各龄期抗压强度结果如图 1 。 48 础 皇 骥 繇 赠 图 1 不同掺合料混凝 土的抗压 强度 2 0 1 3年 9月 第 9期 广东水利水 电 N o 9 S e p 2 0 1 3 由图 1结果可见 ,不 同掺
9、合料混凝土的 2 8 d抗压 强度均能达 到 C 3 0 。就 7 d强度 而言,石灰岩石粉混 凝土强度要高于粉煤灰 、石灰岩石粉及花 岗岩粉混凝 土强度 ,但 比大理石粉混凝土略低 ;石灰石石粉混凝 土 7 d强度与粉煤灰混凝土相 当,而花 岗岩粉混凝土 的 7 d强 度 则较 粉煤 灰 混凝 土 低。有 关 研究 证 明: C a C O 的掺入 ,可使 C S水化放 热速率明显增加 ,第 一 放热峰升高 ,第二峰出现时 间提前 ,水化诱 导期则 缩短 J ,从而提高了混凝 土的早期强度 。大理石粉 由 于其 C a C O 含量最高,故其 7 d强度最高 ;石灰岩石 粉 中的 C a C
10、 O 含量虽 不高 ,但 由于其 比表 面积很高 , C a C O 颗粒反应活性大 ,故其 7 d 强度仅次于大理石粉 混凝土;花岗岩粉及 粉煤灰 由于早期反应 活性较低 , 故其早期强度较低。 就 2 8 d强度而言 ,石灰岩石粉混凝土与粉煤灰混 凝土及花岗岩粉混凝土相 当,但大理石粉混凝土及人 造石粉混凝土后期强度发展缓 慢 ,远低 于前 3者。对 于混凝土后期强度 ,其高低不仅与水化程度及水化产 物种类有关 ,而且与混凝 土结构 的致密性有关 ;粉煤 灰混凝土后期强度之所以最高 ,与其 中含有较多的活 性 S i O 及 A 1 0 有关 ,花岗岩 中主要成分也是以 S i O : 及
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