高石粉含量普通混凝土的坍落度损失问题及解决措施.pdf

钎 癯 建蟓 中 国 科 技 核 心 期 刊 高石粉昌星普通混凝土的胡落度 损失问题及秘决措施 刘光锐 ， 陈国清， 容豪， 张建清 ( 福建科之杰新材料有限公司， 福建 厦门3 6 1 0 1 1 ) 摘要 ： 从外加剂复配和混凝土配合比设计的角度出发， 提出了几种解决普通混凝土坍落度损失问题的方法， 并分别进行试验验 证， 成功解 决了某 搅拌 站高石粉含量普通混凝 土的坍落度损 失问题 ， 在实际生产 中取得 了良好的应用效果。 关键 词： 高石粉含量； 坍落度损失； 外加剂复配 中图分类号： T U 5 2 8 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 4 ) 1 1 - 0 0 3 3 0 3 Th e s l u mp l o s s p r o b l e m a n d s o l u t i o n o f t h e o r d i n a r y c o n c r e t e wi t h h i g h s t o n e p o wd e r c o n t e n t L I U Gu a n g r u i ， C HE N Gu o q i n g ， RONG Ha o， Z HANG J i a n q i n g ( F u j i a n P r o m i n e n t S c i e n c e N e w Ma t e r i a l s C O L t d ， X i a me n 3 6 1 0 1 1 ， F u j i a n ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： F r o m t h e c o n c r e t e a d mi x t u r e c o mp o u n d a n d c o n c r e t e mi x d e s i g n p o i n t s ， s o me s o l u t i o n s o f t h e s l u mp l o s s p r o b l e m h a v e b e e n pr o p o s e d i n t h i s p a p e r Th r o u g h t h e t e s t ， t h e s l u mp l o s s p r o b l e m o f t h e o r d i n a r y c o n c r e t e wi t h h i g h s t o n e p o wd e r c o n t e n t h a s b e e n s o l v e d s u c c e s s f ul l y i n o n e mi x i n g s t a t i o n An d g o o d res u l t s h a v e a c h i e v e d i n p r a c t i c al p r o d u c t i o n K e y wo r d s h i g I l s t o n e p o w d e r c o n t e n t ； s l u m p l o s s ； c o n c r e t e a d m i x t u r e c o m p o u n d 0 前言 从矿山开采的岩石在破碎过程中会产生大量的石粉， 如 果遇上下雨， 石粉会包裹在石子表面。另外， 大部分采石场为 了节约成本， 不会对石子进行清洗， 甚至不具备石子清洗的条 件。这就导致石子的含泥量过高， 说是含“ 泥” 量高， 实则含 “ 粉 量高， 这些“ 粉 就是石粉， 它的主要成分与石子相同。 相对黏土质的泥来说，石粉对混凝土的某些性能存在积 极的影响。 文献 1 】 通过_ 系列的对比 试验证明； 粗 集料中 石 粉含量在一定范围内不影响混凝土强度。文献f 2 】 的研究证 明， 人工砂中石粉含量控制在 8 左右时， 混凝土能获得较好 的工作性、 较高的抗压强度和相对小的干缩率。文献 3 】 采用 先进的分析手段， 从微观结构上分析证明， 石屑中石粉含量在 2 4 以内时， 石粉含量越高， 对石屑混凝土的强度、 抗冻、 抗渗 性能越有利。 由此可见， 一定的石粉含量对混凝土力学性能影 响不大。 收稿 日期： 2 0 1 4 0 5 2 7 作者简介： 刘光锐， 男， 1 9 9 0 年生， 云南曲靖人， 助理工程师。地址： 厦 门市火炬高新区( 翔安) 产业区 内坟中路 1 6 8号， E 一 赫i i i i 0 2 9 3 8 5 6 7 1 q qC O rn 。 本文所述的搅拌站有一批含粉量较高的石子，高含粉量 导致混凝土的坍落度损失过大， 1 h 坍落度损失9 0 m m ，无法 满足施工要求。 由于该批石子储量较多， 而且当地市场石子较 紧张， 故只能通过调整混凝土配合比， 并从外加剂角度出发， 通过复配技术解决坍落度损失问题。 1 试验 1 1 原材料 水泥： 华润水泥有限公司生产的润丰牌P 0 4 9 5 水泥， 标 准稠度用水量 2 5 6 ， 3 d 、 2 8 d抗压强度分别为 2 7 8 、 5 0 3 MP a ； 粉煤灰： F 类级粉煤灰， 需水量比9 7 ， 细度 2 0 3 ， 活 性指数7 2 ； 矿粉： 7 d 活性指数 8 2 ， 2 8 d 活性指数 1 1 0 ； 砂： 机制砂与河砂混合而成， 级配位于 区， 细度模数2 5 ， M B值为0 8 ， 石粉含量为3 3 ； 水： 自 来水； 减水剂： 福建科之杰新材料有限公司生产， x为普通聚羧 酸减水剂、 Y为缓释型聚羧酸减水剂； 保坍剂： 文献 4 所述的交联型聚羧酸专用保坍剂， 福建 科之杰新材料有限公司生产； NE W BU J L D NG MAT E RI AL S 33 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 刘光锐， 等： 高石粉含量普通混凝土的坍落度损失问题及解决措施 引 气剂： 福建科之杰新材料有限公司生产， 推荐掺量为 0 1 ： 石子： 性能指标见本文第2 1 节。 1 2 试验方法 石子筛分试验参照J G J 5 2 -2 0 0 6 ( 普通混凝土用砂、 石质 量及检验方法标准 第7 1 条进行。 石子含粉量测试方法： ( 1 ) 称取石子 l 0 k g 在烘箱中烘干 后， 过 4 7 5 。 m m方孔筛， 称取4 0 0 g 筛底物料待用； ( 2 ) 参照 J G J 5 2 -2 0 0 6 第6 1 1 条， 测试物料的M B值； ( 3 ) 按照J c J 5 2 2 0 0 6 第7 7 条测试石子的含泥量； ( 4 ) 当M B值 1 _ 4 时， 以石 子的含泥量表示含粉量， 否则， 无法测试石子含粉量。 混凝土的稠度和表观密度参照G B T 5 0 0 8 0 - - 2 0 0 2 ( ( 普通 混凝土拌合物性能试验方法标准 进行测试； 抗压强度参照 G B 厂 I 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 普通混凝土力学性能试验方法标准 进行 测试； 经时坍落度损失参照G B 8 0 7 6 -2 0 0 8 混凝土外加剂 进行测试。 1 3 试验思路 坍落度损失是混凝土最常见的问 题，也是最难解决的问 题。文献 5 】 阐述了混凝土坍落度损失的常见原因， 并通过试 验证明， 一味提高混凝土用水量， 或在损失后多次加水会对混 凝土造成永久性损害。 在本文所述的案例中， 坍落度损失的主 要原因是石子石粉含量较高， 增加用水量， 混凝土坍落度损失 问题会缓解一些， 但会影响混凝土强度。通过分析， 可以从以 下几个角度出发解决该问 题。 ( 1 ) 配合比调整。由于石子的石粉含量较高， 石粉能增加 混凝土的黏聚性同 ， 同时， 大量的粉体也增加了混凝土的需水 量， 故在保证混凝土和易性的前提下， 可适当降低混凝土的砂 率。 矿粉的需水量较大， 应适当降低其掺量。 粉煤灰对增加混 凝土流动性有利， 可适当提高其掺量。 ( 2 ) 提高减水率。文献 7 】 提出了以混凝土中总粉体量计 算外加剂用量的配合比设计方法， 本文认为， 该方法在本案例 中可行。从外加剂复配的角度出发， 要保证掺量不变， 则需要 提高外加剂的减水率。 ( 3 ) 选用缓释型聚羧酸减水剂。 缓释型聚羧酸减水剂分子 在水泥浆的碱性环境中能发生水解，并释放出具有分散功能 的低分子聚合物， 从而弥补混凝土中水分的损失， 实现良好的 保坍性能。 ( 4 ) 增加保坍剂用量。 文献f 4 】 所述的保坍剂， 其作用机理 与缓释型聚羧酸机理相似， 但它的保坍效果更明显， 故可适当 增加其用量。 ( 5 ) 适当增加引气量。掺入适量的引气剂， 在混凝土中引 入稳定均匀的气泡， 不仅能改善混凝土的和易性， 而且可以减 3 4 新型建筑材料 2 0 1 4 1 1 小混凝土的坍落度损失阁 。 2 试验结果及分析 2 1 石子性能测试 2 1 1 筛分试验 筛分试验结果见表 1 ， 表中S 1 表示直接对石子取样进行 筛分试验， S 2 表示先将石子过2 3 6 m m方孔筛后再进行筛分 试验。 表 1 石子的筛分试验结果 由表1 可见， 直接取样的石子S 1 颗粒级配不符合J G J 5 2 2 0 0 6 中5 3 1 5 iT l m连续级配的要求，但是用2 3 6 m m方孔筛 筛去石子中的石粉后， 再进行筛分试验， 石子S 2 的颗粒级配 符合5 3 1 5 m m连续级配的要求。 也就是说， 如果把石子中公 称粒径小于2 5 m m的部分当作细集料或粉料来算的话， 该石 子是可以用来配制普通混凝土的。 2 1 2 石子含粉量 含粉量测试结果显示， 石子过4 7 5 m m方孔筛后， 筛底的 物料M B值为 1 1 ， 可以断定该石子中“ 泥” 的主要成分为石 粉， 测得石子中石粉含量为8 。 石粉对外加剂的吸附与水泥 相当闻 ， 故不存在异常吸附外加剂的问题， 使得外加剂的可调 性更强。 2 2 混凝 土试验 2 2 1 配合比 本文针对C 2 5 混凝土进行试验， 砂率为4 1 6 ， 相对于常 规C 2 5混凝土砂率来说偏低，胶凝材料中粉煤灰掺量为 2 2 、 矿粉掺量为1 2 ， 按照搅拌站要求， 外加剂掺量为胶凝 材料质量的2 0 。试验具体配合比见表2 。 表 2 试验用 C 2 5混凝土的配合比 k g m3 水 水泥粉煤灰矿粉 砂 石 外加剂密度 1 6 8 2 1 3 71 3 9 7 7 5 1 0 8 7 6 46 2 3 53 2 2 2 外加剂配方 - 本文配制了8 组外加剂用于混凝土试验，配制前经过大 量尝试试验， 确定了混凝土对外加剂减水率的需求， 并根据减 水率需求确定了减水剂的用量。 其中减水剂X和减水剂 Y在 使用过程中根据各自的减水性能进行兑换， 保证减水率相同。 试验用外加剂配方见表3 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 刘光锐， 等： 高石粉含量普通混凝土的坍落度损失问题及解决措施 表 3 试验用外加剂配方 2 3 结果与分析 2 3 1 减水剂种类对混凝土坍落度损失的影响 ( 见表4 ) 表 4 减水剂种类对混凝土性能的影响 从表4可以看出， 普通减水剂与缓释型减水剂在该试验 中保坍性能相当。 经分析认为， 虽然缓释型减水剂能在混凝土 中 不断地释放减水功能， 但是该类减水剂释放出的分散单体 分子质量较小， 分散性能较差， 这些分散作用不足以抵抗混凝 土中石粉导致的坍落度损失， 故缓释型减水剂在该类问题中 应用效果较差。 但从混凝土的状态来看， A 2 组混凝土坍落度损失后， 浆 体较软， 混凝土可塑性比A l 组好。 说明选用缓释型减水剂， 对混凝土坍落度损失也有一定的作用。 此外， 2 种类型的减水 剂对混凝土力学性能影响不大。 2 3 2 保坍剂对混凝土坍落度损失的影响( 见表5 ) 表 5 保坍剂对混凝土性能的影响 从表5 可以 看出， 随 着保坍剂用量的 增加， 混 凝土的 坍落 度损失有所下降， 但仍不理想。 另外， B 2 、 B 3 组混凝土的初始 黏聚性均较差， B 3 组尤为严重， 主要原因是随着保坍剂用量 的增大， 在混凝土拌合初期， 保坍剂释放出来的分散单体量也 较大， 造成混 凝土 初期 泌浆 和易性变差。 针对上述问 题， 本 文认为， 保 坍剂作为一种功能 性组分复 配在外加剂中使用， 其用量应适当控制， 如果用量过大， 会造 成混凝土初始减水率偏高的假象。 而此时， 如果通过降低减水 剂用量来改善混凝土的初始状态，混凝土的坍落度损失可能 会更大。因为这相当于用保坍剂释放出来的分散单体作为减 水剂使用， 这部分单体分子质量较小， 分散性及保坍性均不及 常规聚羧酸减水剂单体， 导致混凝土坍落度损失更大， 适得其 反。另外， 保坍剂对混凝土力学性能影响不大。 2 3 - 3 高减水、 高引气对混凝土坍落度损失的影响 从试验结果看， 单纯从减水剂或保坍剂着手， 要解决高石 粉含量混凝土的坍落度损失问题较困难。 本文认为， 石粉导致 混凝土坍落度损失较大的原因有2 个： 首先， 石粉的存在相当 于增加了混凝土中粉体的总量， 故混凝土需要更多的自由水， 才能达到良 好的流动性； 其次， 石粉的粒形较差， 外加剂对这 些不规则的颗粒分散能力较差，尤其是在混凝土坍落度损失 后， 石粉颗粒严重影响混凝土的流动性， 故有必要增加混凝土 中自由水的含量， 以保证混凝土的流动性。 从上述分析看，增加混凝土中的自由水含量是解决该损 失问题的关键 但如果单纯提高外加剂的减水率， 混凝土初始 会离析， 故本文提出了高减水、 高引气的解决思路， 适当的引 气不但不会影响混凝土强度 ， 而且能改善混凝土和易性， 试 验结果见表6 。 表 6 C 1 、 C 2 、 C 3组外加剂 混凝土试验结果 由表6 可见， C 1 、 C 2 、 C 3 组外加剂的减水率均有提高， C 1 组配制的混凝土 和易 性较好， 坍 落度损失 小， 但是混 凝土强 度 偏低， 主要原因是引气量过大。C 2 组配制的混凝土坍落度损 失不大， 但混凝土初期和易性较差， 有少量石子堆积， 主要原 因是引气量偏小。 另外本文认为， 对于初始减水率要求较高的 外加剂， 可适当降 低缓释型聚羧酸 减水剂的 用量， 因为 这些减 水剂会导致初始减水率呈动态变化， 如果变化量太大， 不利于 混凝土初始和易性的控制。 经过试验， C 3 组外加剂配方成功解决了该混凝土坍落度 损失较大的问题， 而且在后期生产观察中发现， 用该外加剂配 制的混凝土质量均较好。 3 结论 ( 1 ) 在设计高石粉含量普通混凝土配合比时， 可适当降低 ( 下转第 4 0页) 卜I CI A I Q I II I n I I f - , A T c D J A I C 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 邵钰清， 等： 基于北京市建筑垃圾细料生产再生回填材料的研究 无 侧 限 抗 压 强 厦 M P a 图8 再生回填材料C B R值与抗压强度的关系 3 结语 ( 1 ) 再生回填材料具有良 好的工作性能， 通过调节水固比 和灰砂比， 其流动度在 1 1 0 2 0 0 m m ， 泌水率为7 一 1 8 。 ( 2 ) 除灰砂比为0 0 5 这一组外， 其余再生回填材料的2 8 d 抗压强度都在 1 M P a 以上， 满足施工的要求， 可以通过调整 灰砂比来制备不同强度的再生回填材料。 ( 3 ) 再生回填材料标养3 d 的C B R值均大于7 ， 满足施 工中大于3 的要求。并且C B R值与抗压强度具有良 好的线 性关系， 可以用抗压强度来预测C B R值。 参考文献 ： 【 1 】 王武祥 建筑垃圾的循环利用 J 建材发 展导向， 2 0 0 5( 1 ) ： 6 7 7 1 【 2 】 杨德 志 ， 张雄 建筑 固体废 弃物 资源化 战略研 究叫 中 国建材 ， 2 O 06( 5 )： 8 3 -8 4 3 1 崔素萍， 涂玉波 北 京市建筑 垃圾处置现状与资源化 C 】 固体废 弃物在城镇 房屋建筑材料的应用研 究 中国硅酸盐学会 房建 材料分会 2 0 0 6年学术年会论文集， 海 口： 2 0 0 6 【 4 】 贾冬冬 ， 张金喜 ， 邬长森 流动 化施工 的城 市建筑垃圾分 级方法 J 市政技术， 2 0 1 3 ( 7 ) ： 1 1 7 1 2 0 5 Am e ri c a n C o n c r e t e I n s t i t fi t e C o n t r o l l e d L o w S t r e n g t h Ma t e ri a l s ( C L S M) R AC I 2 2 9 ， 1 9 9 9 【 6 A m e ri c a n C o n c r e t e I n s t i t u t e C e m e n t a n d C o n c r e t e T e r mi n o l o g y R I 2 0 0 0 7 】 A S T M D 6 1 0 3 - 0 4 ， S t a n d a r d T e s t Me t h o d f o r F l o w C o n s i a e n c y o f C o n t r o l l e d L o w S t r e n gt h Ma t e ri a l ( C L S M) 【 S 】 8 】 A S T M D 4 8 3 2 - 1 0 ， S t a n d ard T e s t Me t h o d for P r e p ara t i o n a n d Te s t i n g o f Co n t r o l l e d Lo w S t r e n gth Ma t e r i al( C L SM) Te s t Cy l i n d e m 【 9 Mi r z a J ， Mi r z a M S ， R o y V， e t o 1 B a s i c r h e o l o g i c al a n d m e c h a n i c al p r o p e r t i e s o f h i s h v o l u m e fl y ash g r o u t s J C o n s t r u c t i o n a n d B u i l d i n g Ma t e r i a l s ， 2 0 0 2， 1 6 ： 3 5 3 3 6 3 1 0 1 邬曙光， 张宏， 王智远 可控性低强度回填材料性能研究 J 内蒙 古公路与运 输， 2 0 1 2( 4 ) ： 1 0 1 3 【 l 1 张宏 ， 凌建明 ， 钱劲松 可控性低强度 材料 ( C L S M) 研 究进展【 J 】 华东公路， 2 0 1 l ( 6 ) ： 4 9 5 4 1 2 王栋民， 罗小红 工业废弃物制备可控低强度材料研究进展 J 房建材料与绿色建筑， 2 0 0 9 ( 2 ) ： 4 9 8 5 0 4 A ( 上接第 3 5页) 混凝土砂率， 并在保证混凝土强度的前提下， 适当提高粉煤灰 掺量， 降低矿粉掺量。 ( 2 ) 在解决高石粉含量普通混凝土坍落度损失问题方面， 单独使用缓释型减水剂， 试验效果不佳。 ( 3 ) 保坍剂对解决高石粉含量普通混凝土坍落度损失问题 有一定的效果， 但用量应适当， 并非越多越好。 ( 4 ) 适当提高外加剂减水率， 并通过与引气剂的复配， 改 善混凝土初始和易性， 对解决高石粉含量普通混凝土坍落度损 失大的问 题效果较好， 复配中应注意， 混凝土引气量需适当， 否则可能影响混凝土强度。 参考文献： 1 】 黄建红， 郑远林 粗集料石粉含量与级配对预拌混凝土强度和流 动性 的影响 J 】 四川建材 ， 2 0 0 5( 6 ) ： 8 - 1 1 2 】 曹盛明 石粉含量对中低强度机制砂混凝土性能的影响【 J 1 工程 n 辛斤 开U 筒 If、 【 9n 1 4 1 1 建设， 2 0 0 7( 5 ) ： 4 7 - 5 0 3 】 洪锦祥， 蒋林华 人工砂中石粉对混凝土性能影响及其作用机理 研究 J 公路交通科技， 2 0 0 5( 1 1 ) ： 8 4 - 8 8 4 郭鑫祺 环保交联型聚羧酸专用保坍剂的合成与性能研究 J 1 新 型建筑材料， 2 0 1 2( 5 ) ： 1 - 3 【 5 周永 明 混凝土坍落 度损失机 理及控 制方法 J 工 程施工 技术 ， 2 0 0 9( 3 ) ： 1 05 1 0 8 6 6 蒋雪琴 ， 杨医博 高石粉含量石屑全代砂 混凝土的研究与应用 J 】 水运工程 ， 2 0 1 1 ( 6 ) ： 2 0 2 4 【 7 】 柳建业 ， 蒙伟 国 关于用原材料总体粉量计算混凝土减 水剂 用量 的探讨们 混凝 土， 2 0 1 2 ( 1 1 ) ： 1 3 6 1 4 1 8 1黄建 混凝土原材料对聚羧酸减水剂应用性能的影响【 D 】 重庆： 重庆大学， 2 0 1 3 【 9 】 徐 国强 ， 高林 含气 量对石 灰石粉 与低 品质粉煤灰双掺绿色混凝 土性能的影响研究L 刀 混凝土与水泥制品， 2 0 1 3 ( 5 ) ： 8 5 8 7 A 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m