矿物掺合料对商品混凝土新拌性能的影响

发布者: 发布时间:2017/9/14 9:45:53 阅读:次 【字体:

   矿物掺合料对商品混凝土新拌性能的影响

  【摘要】文中研究了商品混凝土中常用矿物掺合料等量取代部分水泥后,对新拌混凝土凝结时间、早期工作性能和压力泌水率的影响。研究结果表明:矿物掺合料对新拌混凝土凝结时间、坍落度和压力泌水率均有不同程度的影响,各性能试验结果由高到低的顺序依次为掺矿渣粉混凝土>掺Ⅰ级粉煤灰混凝土>掺Ⅱ级粉煤灰混凝土。

  【关键词】商品混凝土;矿物掺合料;凝结时间;工作性

  当前,各个行业均大力倡导节能减排、绿色环保,建筑材料工业也不例外,节约土地、节约能源、减少污染成为结构调整的重点,矿物掺合料在混凝土中的应用不但复合利用工业废弃物、发展绿色混凝土、实现可持续发展的战略方针,而且在改善混凝土性能方面也起到非常重要的作用[1,2]。矿物掺合料已成为现代商品混凝土中必不可少的第六大组分,大量研究结果表明,优质矿物掺合料对混凝土抗裂性、长期耐久性方面具有改善作用,还能够降低大体积混凝土的水化热、对碱-骨料反应也具有一定的抑制作用。然而,国内外学者对矿物掺合料对新拌混凝土工作性能方面的研究相对较少[3,4]。因此,文中针对商品混凝土中常用的S95级矿粉、I级粉煤灰、II级粉煤灰等矿物掺合料对新拌混凝土凝结时间、坍落度、坍落度经时损失、压力泌水率等的影响开展试验研究,供商品混凝土配合比设计及其工程应用所参考。

  1原材料及配合比

  试验采用P·O42.5级普通硅酸盐水泥,比表面积342m2/kg,标准稠度用水量28.7%,初凝时间190min,终凝时间385min,3d抗压强度27.1MPa、28d抗压强度47.6MPa;S95级矿粉,比表面积420m2/kg,密度2.83g/cm3,流动度比102%,7d活性指数75%、28d活性指数98%;I级粉煤灰,细度6.1%,需水量比94%,烧失量2.6%,三氧化硫含量0.63%;II级粉煤灰,细度14.6%,需水量比104%,烧失量6.1%,三氧化硫含量0.78%;河砂,II区级配中砂,细度模数2.73;玄武岩碎石,5~26.5mm连续级配;聚羧酸系高效减水剂,减水率26%。采用工程中比较常用的C40混凝土,水胶比为0.43,胶凝材料用量460kg/m3,砂率37%,矿物掺合料取代率分别为10%、20%、30%和40%。

  2试验结果与分析

  2.1矿物掺合料对混凝土凝结时间的影响

  不同掺量的矿渣粉、I级粉煤灰和II级粉煤灰对混凝土初凝时间影响的试验结果见图1。

  由图1可见,无论是掺加矿粉还是掺Ⅰ级粉煤灰或Ⅱ级粉煤灰,混凝土的初凝时间均随着矿物掺合料掺量的增加而延长,但延长的数值有所不同;掺加矿粉和Ⅰ级粉煤灰混凝土初凝时间的延长和矿物掺合料掺量增加几乎呈线性关系,而掺加Ⅱ级粉煤灰混凝土的初凝时间随掺量增长幅度相对较大,在掺量达到40%时,其初凝时间较未掺加矿物掺合料混凝土约延迟5h,较同掺量的掺矿渣粉混凝土、掺Ⅰ级粉煤灰混凝土分别延迟越3.5h和3h。整体而言,同掺量的三种矿物掺合料混凝土的初凝时间以掺加矿渣粉混凝土最小,掺加Ⅰ级粉煤灰混凝土略高,掺加Ⅱ级粉煤灰混凝土最大。

  2.2矿物掺合料对新拌混凝土工作性的影响

  良好的粘聚性、保水性,适宜的工作性是保障混凝土施工的可操作性及硬化混凝土力学性能和耐久性能的重要前提条件,而坍落度和坍落度经时损失是考察新拌混凝土工作性的2项重要指标,因此,文中研究了不同掺量矿粉,以及I级粉煤灰和II级粉煤灰对新拌混凝土坍落度和坍落度1h经时损失的影响规律,试验结果见图2和图3。

  由图2可以看出,掺矿渣和Ⅰ级粉煤灰混凝土的坍落度较基准混凝土有所提高,且均随掺量的增加而增大,而掺加Ⅱ级粉煤灰混凝土的坍落度随其掺量的增加而显著降低,这与本研究所用矿渣的流动度比为102%、Ⅰ级粉煤灰的需水量比为94%、Ⅱ级粉煤灰的需水量比为104%的性能指标相吻合;试验过程中还发现,粉煤灰掺量较高时,混凝土的粘聚性增加。整体而言,在掺量相同的情况下,掺入矿渣粉的混凝土的坍落度值最高,Ⅰ级粉煤灰其次,Ⅱ级粉煤灰最低。

  由图3可以看出,与混凝土初始坍落度类似,1h坍落度值同样是随矿渣粉和Ⅰ级粉煤灰掺量的增加而增大,随Ⅱ级粉煤灰掺量的增加而降低,但增加和降低幅度与初始坍落度略有不同。与基准混凝土相比,掺加矿物掺合料后,混凝土1h坍落度经时损失均减小,且掺量越高,经时损失越小。

  2.3矿物掺合料对新拌混凝土压力泌水率的影响

  当前,许多基础设施、高层建筑等混凝土结构常采用泵送施工的方式,混凝土需满足可泵性要求,而压力泌水率则是表征混凝土可泵性的一个重要指标,因此,文中研究了不同掺量的矿粉、I级粉煤灰和II级粉煤灰对新拌混凝土压力泌水率的影响,试验结果见图4。

  从图4可见,掺入矿粉会增大混凝土的压力泌水率,而掺入粉煤灰则会降低混凝土的压力泌水率;随矿粉掺量的增加,混凝土的压力泌水率逐渐增大,随粉煤灰掺量的增加,混凝土的压力泌水率则逐渐减小,且掺Ⅱ级粉煤灰混凝土的压力泌水率低于同掺量的Ⅰ级粉煤灰混凝土。

  3结语

  (1)混凝土的初凝时间随矿物掺合料掺量的增加而延长,同掺量的三种矿物掺合料混凝土的初凝时间以掺加矿渣粉混凝土最小,掺加Ⅰ级粉煤灰混凝土略高,掺加Ⅱ级粉煤灰混凝土最大;掺加矿粉和Ⅰ级粉煤灰混凝土初凝时间的延长和矿物掺合料掺量的增加几乎呈线性关系,而掺加Ⅱ级粉煤灰混凝土的初凝时间随掺量增长幅度相对较大。

  (2)掺矿渣和Ⅰ级粉煤灰混凝土的初始坍落度和1h坍落度值较基准混凝土有所提高,且均随掺量的增加而增大,而掺加Ⅱ级粉煤灰混凝土的初始坍落度随其掺量的增加而显著降低;在掺量相同的情况下,掺入矿渣粉的混凝土的坍落度值最高,Ⅰ级粉煤灰其次,Ⅱ级粉煤灰最低;与基准混凝土相比,掺加矿物掺合料后,混凝土1h坍落度经时损失均减小,且掺量越高,经时损失越小。

  (3)掺入矿粉会增大混凝土的压力泌水率,且随矿粉掺量的增加,混凝土的压力泌水率逐渐增大;掺入粉煤灰则会降低混凝土的压力泌水率,随粉煤灰掺量的增加,混凝土的压力泌水率则逐渐减小,且掺Ⅱ级粉煤灰混凝土的压力泌水率低于同掺量的Ⅰ级粉煤灰混凝土。

  参考文献

  [1]余学芳.粉煤灰混凝土的特性研究[J].浙江水利水电专科学校学报,2001,13(2):80-84.

  [2]陈剑毅,胡明玉,肖烨,等.复杂环境下矿物掺合料混凝土的耐久性研究[J].硅酸盐通报,2011,30(3):639-644.

  [3]张小龙,曾馨花,张会苹,等.复掺矿物掺合料混凝土性能试验研究[J].铁道建筑,2015,(9):121-124.

  [4]吕建杰.复掺矿物掺合料混凝土性能试验研究[J].建筑工程技术与设计,2015,(31):30.

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