粉体体积对机制砂低强度混凝土和易性的影响.pdf
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1、第 1 O卷第 6期 2 0 1 3年 1 2月 铁 道科学与工程学报 J OURNAL O F RAI L W AY S CI ENCE AND ENGI NEERI NG V0 I 1 O N0 6 Dec 201 3 粉体体 积对机 制砂低 强度 混凝 土和易性 的影响 徐大祯 , 李 固华 , 魏群 , 郜进良 。 于春辉 ( 1 西南交通大学 土木 学院, 四川 成都 6 1 0 0 3 1 ; 2 巴南高速公路有限公 司, 四川 成都 6 1 0 0 4 1 ) 摘要: 为解决机制砂低强度等级混凝土出现的泌水粘聚性差等问题, 采取室内试验研究粉体体积对机制砂低强度等级混 凝土和易性
2、的影响。提 出粉体体积当量系数概念, 并研究其合理粉体体积。研究结果表明: 可以用粉体 当量系数算得的粉 体体积 来评定新拌机制砂低 强度等级 混凝 土的和易性 , 并提 出合理 当量粉体体积 为 1 5 01 6 0 L m 。 关键词: 机制砂; 低强度; 粉体体积; 和易性 中图分类号 : T U 5 2 8 文献标志码 : A 文章编 号 : 1 6 7 2 7 0 2 9 ( 2 0 1 3 ) 0 6 0 0 6 9 0 5 Re s e a r c h o n t h e e ff e c t o f p o wd e r v o l u me o n t h e wor k a
3、 b i l i t y o f l o w s t r e n g t h ma n u f a c t u r e d s a n d c o n c r e t e X U D a z h e n , L I G u h u a , WE I Q u n , G A O J i n l i a n g , Y U C h u n h u i ( 1 C o l l e g e o f C iv i l E n g i n e e r i n g ,S o u t h w e s t J i a o t o n g U n i v e r s i t y , C h e n g d u 6
4、 1 0 0 3 1 ,C h in a ; 2 B a n a n H i g h w a y C o ,L t d ,C h e n g d u 6 1 0 0 4 1 , C h i n a ) Ab s t r a c t : T o s o l v e t h e p r o b l e m t h a t t h e c o h e s i v e n e s s a n d b l e e di n g o f l o w s t r e n g t h ma n u f a c t u r e d s a n d c o n c r e t e i S p o o r ,l a
5、 b o r a t o r y e x p e r i me n t w a s a d o p t e d t o s t u d y t h e i mp a c t o f p o wd e r v o l u me o n t h e l o w s t r e n gth ma n u f a c t u r e d s a n d c o n c r e t e wo r k a b i l i t yAn d t he c o n c e p t o f p o wd e r v o l u me e q u i v a l e n t c o e f f i c i e n
6、t wa s p r o p o s e d t o s t u d y t h e r e a s o n a b l e po wd e r v o l ume Th e e x p e r i me n t a l r e s u l t s s h o w t h a t t he wo r k a bi l i t y o f f r e s h l y mi x e d l o w s t r e n g t h ma n - u f a c t u r e d s a n d c o nc r e t e c a n b e e v a l u a t e d wi t h p
7、o wd e r v o l u me c a l c u l a t e d b y e q u i v ale n t c o e f fi c i e n t a n d t he r e a s o n - a b l e p o wd e r e q u i v a l e n t v o l u me i s 1 5 01 6 0 L m Ke y wor ds : ma n u f a c t u r e d s a n d c o n c r e t e;l o w s t r e n g t h c o n c r e t e;p o wde r e q u i v a l
8、e nt v o l u me;wo r k a b i l i t y 随着建筑业的迅速发展 , 建筑用砂 的需求量急 剧增大 , 而河砂资源面临着严重短缺 的现状 , 混凝 土用砂供需矛盾 日益突出。用机制砂代替河砂作 为 混 凝 土 的 细 骨料 已成 为混 凝 土 发 展 的 新 趋 势_ l I 2 J 。但是 , 机制砂配制低强度等级混凝土的和 易性差, 常常出现泌水现象, 粘聚性差, 严重降低混 凝土拌合物的可泵送性 以及混凝土结构物 的表观 质量。为解决机制砂配制低强度等级混凝土和易 性差问题。有学者提出用石粉 、 或粉煤灰来解决这 一 问题 J 。并指出在混凝土拌合物中, 粉
9、体能够 有效的增大混凝土集料 间的润滑作 用 一 。尤其 在低强度机制砂混凝土 中, 由于水胶 比大 , 水泥用 量少, 混凝土拌合物常常分层离析很严重, 加入粉 体可以提高其保水性 、 粘聚性 , 在一定粉体量范 围 内也可能 提高混凝 土流动性能 , 但是 由于各 种粉体可塑性等性能差别很大, 同是粉体在混凝土 中的表现不 同 , 如水 泥、 粉 煤灰、 硅灰 、 各种石 粉 、 保水剂粉、 超细纤维等差异很 大。为便于试验 研究 , 作者提出当量粉体的概念 , 粉体是指较细粉 粒的 聚集 物 , 把 粒 径 小 于 1 0 0 恤 m 的粒 子 称 为 “ 粉” , 大于 1 0 0 m
10、的粒子称为“ 粒” 。通常把机制 砂颗粒粒径 在 0 0 7 5 m m 以下 的颗粒称 为石粉。 粉体是细微颗粒的集合, 具有 巨大 的比表 面积 , 其 在 自然状态下是蓬松的 , 在挤压或振捣时密 实, 各 收稿 日期 : 2 0 1 3 0 3 0 8 基金项 目: 巴南高速有限公 司科研项 目( R 0 5 4 3 2 1 1 0 1 0 1 0 7 9 6 ) 作者简 介 : 徐大祯 ( 1 9 8 8一), 女 , 山东济南人 , 硕士研究生 , 从事机制砂混凝土和易性及耐久性研究 7 0 铁 道 科 学 与 工 程 学 报 种粉体有各 自的特性 , 对混凝 土和易性影响也不 同
11、。因此 当量粉体体积是粉体体积与 当量系数乘 积 , 当量系数是在规定 的浆体稠度下 , 各粉体需水 量与硅酸盐水泥需水量 比值。本文通过采用室 内 实验 , 采 用廉 慧 珍提 出 的高性 能混 凝 土配 制理 念 进行配制, 分析 当量粉体体积应用的可行性 , 推荐低强度混凝土最优 的当量粉体体积。 1 试验 1 1 试验 材料 ( 1 ) 水泥: 试验采用都江堰拉法基水泥有限公 司生产的拉法基 P 0 4 2 5水泥 , 水 泥密度为 3 0 6 g c m , 标准稠度用水量为 2 8 0 。 ( 2 ) 外加粉体 : 试验用的矿物粉体为 级粉煤 灰和市售粒度为 0 1 5 m m石灰
12、石石粉 , 主要性能 见表 1 表 1 粉体 的密度及表观 密度 Ta bl e 1 De n s i t y a nd p e r f o r ma nc e d e n s i t y o f c o a l a s h ( 3 ) 减水剂 : 试验采用的减水剂是 四川巨鑫牌 减水剂 , 其最大掺量 1 7 。 ( 4 ) 粗集料 : 试验中粗集料为粒级 51 5 m m和 1 6 2 5 m m 2种碎石掺配使用 , 掺配 比例为4 : 6 。掺 配后的混合粗集料为5 2 5 mm连续级配碎石 , 连续 碎石的表观密度为 2 6 8 0 k g m , 松散堆积密度 1 5 3 0 k
13、g m , 空隙率 4 3 , 压碎指标为 1 0 。 ( 5 ) 细集料 : 试验采用花岗岩机制砂 以及石粉 含量较低的机制砂一 ( 含有砂岩、 花岗岩及少量 的 石灰岩的卵石破碎而成 ) 。各参 数指标 见表 2和 表 3 , 级配曲线如图 1所示。 ( 6 ) 水 : 自来水。 表 2 试验 用机制砂的 累计 筛余和细度模 数 Ta bl e 2 Ex p e r i me n t wi t h me c h a n i s m o f t h e c u mu l a t i v e t r i a g e a nd f i n e ne s s mo du l us o f s a
14、n d 编 号 一 鱼 堡 墨 堕 胁 4 7 5 2 3 6 1 1 8 0 6 0 3 0 1 5 花 岗岩机制砂0 2 3 2 0 6 9 4 0 9 7 5 3 8 1 7 2 2 5 8 0 2 6 2 6 7 机制砂 一4 4 5 2 0 6 4 3 4 7 4 4 3 9 0 7 3 1 5 8 5 0 8 2 4 6 2 表 3 机 制砂 的各 项性 能指标 Ta bl e 3 Pe rfor ma nc e i n de x o f ma n uf a c t ur e d s a n d s a n d 嚣 : 4 7 5 2 3 6 1 1 8 0 6 0 0 _ 3 0
15、 0 1 5 0 0 7 5 筛孔尺 t ram 图 1 试验用机 制砂级 配曲线 Fi g1 Gr a di n g C H I V e o f g r a ni t e s a nd 1 2 试验方案 试验 内容分 3部分 : ( 1 ) 测定每种粉体 的标准稠度用水量 , 确定其 相对水泥的体积当量系数。 ( 2 ) 利用各粉体的当量 系数并参 照廉慧珍教 授高性能混凝土配制原则。在相同水胶 比下改变 粉体体积 , 观察不 同粉体体积下混凝土 的和易性 ( 评定标准见表 4 ) , 确定最优粉体体积。 ( 3 ) 利用确定的最优粉体体积 , 在相 同水胶比 下配制用水量 、 砂率不同的混
16、凝土。观察新配混凝 土是否能够满足和易性的要求 , 最终确定当量粉体 体积是否能够评定和易性。根据1 : 程需要确定工 作性见表 4 。 1 3 试验步骤 各粉体体积当量采用 G B T l 3 4 6 _ _ 2 0 1 1 ( 水 泥标准稠度用水量、 凝结时间、 安定性检验方法 ) 测定。除水 泥外各粉体 与水泥按 3 : 7的 比例混 合 , 把制备好的粉浆装入水泥稠度仪 中, 拧松试锥 的制动螺丝, 让其 自由下落 , 3 0 S 后测出试锥 的下 落深度。以试锥下沉深度( 3 0 4 - 1 ) m m时的拌和水 量为混合粉体 的标 准稠度用水量。否则重新取样 再 测 加 踟 加 O
17、 第 6 期 徐大祯, 等: 粉体体积对机制砂低强度混凝土和易性的影响 表 4 本 实验要 求混凝凝 土工作 性的评定指标 Ta b l e 4 E v a l u a t i o n i n d i c a t o r c o n c r e t e wo r k a b i l i t y r e q u i r e d i n t he e x p e r i me n t 这 3项指标 中, 取其 全部满 足的项 目确定 其等 级。如坍落 度 为 1 9 0 2 2 0 mm, 但是泛浆 、 离析等 , 定为“ 较差” 。 假定单位体积水泥达到标准稠度 时的用水量 为 , 不 同单位体
18、积粉体达到标准稠时的用水量 为 , 定义粉体体积 当量为 K, 则 K = 。 用此公 y c 式测得的粉体体积当量见表 5 。考虑到砂子中细 颗粒也有一定的需水量, 据试验暂假定其粉体中的 石粉 当量系数取 1 5 。 本试验采取研究低强度等级混凝土。考虑到 混凝土耐久性最大水胶 比的要求 , 取水胶 比 0 6, 用水量 1 8 0 k g m , 掺人 4 0 的 粉煤灰 , 砂 为花 岗岩机制砂 , 砂率分别为 3 0 , 3 5 和 4 5 进行配 比。最终配比见表 6 。 表 5 各粉体体积 当量 Ta b l e 5 P o wd e r e q u i v a l e n t
19、v o l u me 采用石粉含量 4 1 的机制砂一, 配 比如下 : 水胶 比为 0 6 , 用水量 1 7 0 k g m , 掺人 4 0 的 粉 煤灰 , 砂 率为 4 3 , 粉体体 积从 1 4 6 L m 到 1 7 3 L m , 每次增加 4 L m ; 采用水胶 比为 0 6 , 用水量 1 7 0 k g m , 粉体 体 积 固 定 为 1 5 8 L m , 砂 率 从 4 5 到 3 1 , 砂率每减小 2 。最后 , 在水胶 0 6 , 砂率 4 3 的条件下 , 用水量从 1 6 8 k g m 到 1 5 6 k s m。 ,每次减少 3 k g m 。 水
20、。同时, 粉体体积从 1 5 4 L m。 到 1 2 6 L m , 每次减少 4 L m 。综合这 些配比下工作性的表征来反映工作性与 当量粉体 体积的关系。 表 6 花岗岩机制砂混凝土配比 Ta b l e 6 T h e ma t c h i n g o f n e w c o n c r e t e wi t h ma n u f a c t u r e d s a n d 2 试验结果 试验结果见表 7 、 图2和图 3 。 根据表 7中对和易性的描述可以看出: 适当提 高粉体体积能够改善机制砂混凝土的和易性 , 可以 改善其泌水现象 , 并提高混凝土的粘聚性 。从编号 S 1 A
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- 体积 机制 强度 混凝土 和易 影响
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