掺入超细石灰石粉的混凝土性能研究

1、2004年4月第33卷第4期施工技术C ONSTRUCTI ON TECH NO LOGY掺入超细石灰石粉的混凝土性能研究陈剑雄,崔洪涛,陈寒斌,肖斐(重庆大学,重庆400045摘要研究了掺加磨细、超磨细石灰石粉的混凝土及砂浆的施工性能及力学性能。适当的掺量可减少混凝土坍落度的经时损失,提高混凝土强度。关键词混凝土;石灰石粉;坍落度;微集料中图分类号T U502文献标识码A 文章编号100228498(20040420039202Study on Performance of Concrete Mixed with U ltra 2fine Limestone FlourCHEN Jian 2

2、xiong ,CUI Hong 2tao ,CHEN Han 2bin ,XI AO Fei(Chongqing Univer sity ,Chongqing 400045,China Abstract :Authors study construction performances and mechanical features of concrete and m ortar mixed with ultra 2fine limestoneflour.Results indicate that proper quantities of ultra 2fine limestone flour

3、can help engineers to decrease the time 2loss of concrete slump constant and to increase concrete strength.K ey w ords :concrete ;limestone flour ;slump constant ;micro 2aggregate 收稿日期2003207201;修订日期2004202218作者简介陈剑雄(1942,男,四川剑阁人,重庆大学材料科学与工程系教授,博士生导师,重庆大学B 区400045,电话:(02368707274石灰石粉在国外一些先进国家中,已成为一种

4、有效的混凝土掺和料。在我国,生产石灰石、机制砂等集料时,产生了大量的石屑、石粉。用石屑代砂、掺入一定的石灰石粉可改善混凝土的各项性能,但不定量、无限制的使用,却会对其强度、施工性和耐久性带来不良影响。因而有效的利用途径是研究石灰石粉体作为掺和料的混凝土的性能,有目的、高效利用石灰石粉,在提高混凝土的强度、施工性和耐久性的同时,实现石灰石粉体有效利用、产生良好的经济效益和环境效益。磨细石灰石粉细度很小,它不但补充了混凝土的细颗粒,增大了固体的比表面积对水体积的比例,从而减少泌水和离析,而且石灰石粉能与水泥和水形成柔软的浆体,即增加混凝土的浆量,从而改变了混凝土的和易性。如果要保持相同的坍落度,则

5、掺石灰石粉的用水量即可减少,从而改善了混凝土的诸多性能。1试验原材料和试验方法111原材料(1水泥5215R 普通硅酸盐水泥。(2石灰石粉歌乐山石灰岩机制砂,用振动球磨机分别磨细至比表面积为6000cm 2g 和12000cm 2g 。(3减水剂市售高效减水剂。(4矿渣重庆环亚建材有限公司生产。(5粗集料歌乐山石灰岩碎石,粒径520mm ,压碎指标1013%,表观密度2190g cm 3。(6细集料四川简阳中砂,细度模数2136,表观密度2170g cm 3。(7拌和水自来水。112试验方法本研究项目中重点考察了混凝土坍落度的经时损失,以及磨细石灰石粉不同细度和掺量对混凝土和砂浆早期抗压强度及

6、抗折强度的影响。混凝土抗压试件为10cm ×10cm ×10cm 的立方体,抗压强度乘0195的折算系数。抗折试件为10cm ×10cm ×40cm 的长方体。砂浆试件为4cm ×4cm ×16cm的长方体。2试验结果与分析211石灰石粉对混凝土工作性能的影响从混凝土搅拌到运输至施工现场使用这一段时间的坍落度的损失大小对混凝土的工作性能非常重要。掺加适量的石灰石粉能减少坍落度的损失,改善混凝土的工作性能。作者用不同细度的石灰石粉和不同的掺加方法对新拌混凝土的工作性能做比较(见表1、2。表1、2中石灰石粉的比表面积均为12000cm 2

7、g 。从表1试验结果可以看出,不掺加石灰石粉的混凝土拌和物坍落度损失比较大,60m in 的坍落度损失约25%93表1磨细石灰石粉替代水泥的混凝土配合比编号胶结材组成(kgm3水泥石粉水胶比外加剂%坍落度经时变化mm初始30min60min表2磨细石灰石粉不替代水泥的混凝土配合比编号胶结材组成(kgm3水泥矿渣石粉(kgm3水灰比水粉比外加剂%坍落度经时变化mm初始30min60min以上。而掺加石灰石粉的混凝土拌和物坍落度损失较小。由于石灰石粉具有良好的形态效应和填充效应,其在混凝土中与水泥水化相比用水量少,因而可以减少拌和物的用水量。表面致密光滑的石灰石粉颗粒分散在水泥颗粒之间,起到分散剂

8、的作用,同时也促进水化初期水泥颗粒的解絮,改善混凝土的工作性能。由于部分水泥被取代,水泥的用量降低,整个体系的反应速度也随之减缓,因此也减少了坍落度的损失。在单位体积水泥用量没有减少的情况下(见表2,随着石灰石粉掺量的增加,坍落度经时损失增大。由于没有水泥被替代,而石灰石粉的比表面积又相当大,混凝土的单位体积的粉体材料增加,即单位体积用水量需增加。与表1中的水泥被替代相比较,石灰石粉虽然起到分散剂的作用,但是整个体系的反应速度没有减缓,粉体材料增加,包裹水泥水量减少,所以坍落度损失较大。212石灰石粉对混凝土强度的影响本试验采取了相同掺和料不同掺量,不同掺和料的方法对石粉以及其他掺和料对混凝土

9、的力学性能的影响作了研究。其配合比如表2所示(砂率为014试验结果如表3所示。表3不同石灰石粉掺量对混凝土抗压强度的影响MPa编号1234528d761379148010 76186910从表3可以看出,石灰石粉掺量为10%的2号早期强度最高,以30%矿渣替代水泥的5号最低。什么也不掺加的1号早期强度发展仅高于5号。通过比较可以得到石灰石粉的掺量的增加可以提高混凝土的强度,特别是混凝土的早期强度。在掺量10%的1号混凝土中,3d的强度是28d强度的85%。7d达到28d强度的90 %。但是到了一定的范围,掺量增加,混凝土的早期强度反而降低。混凝土可以视为连续的颗粒堆积体系,粗集料的间隙由细集料

10、来填充,细集料之间的间隙由水泥颗粒来填充,而水泥之间的间隙需要更细的颗粒来填充。由于石灰石粉的细度比水泥小,一部分起到填充骨架的作用。石灰石粉还与水泥中含铝矿物发生反应生成碳铝酸钙,对混凝土强度发展有贡献。可以得出,随着石灰石粉的掺量的增加(见图1,混凝土的抗折强度增加。掺量为20%的3号混凝土比没有加掺和料的1号混凝土抗折强度,7d提高了3715%,28d提高了6516%。可见石灰石粉对混凝土的抗折强度的贡献比对抗压强度大的多。不同石灰石粉掺量对混凝土抗折强度的影响213石灰石粉对砂浆强度的影响为了进一步验证以上论述,作者以13的胶砂比,石灰石粉细度为比表面积6000cm2g,同样石灰石粉不

11、作为胶结材料,作了研究。掺量分别为0、5%、10%、20%、30%、50%的af组抗折、抗压强度比较。如图2、表4所示。图2不同石灰石粉掺量对胶砂抗折强度影响由图2中石灰石粉对胶砂的强度的影响可以进一步验证掺加石灰石粉对水泥早期水化的促进作用,以及对抗折强度的提高。由于石灰石粉的细度不够大,其影响不如混凝土中使用的比表面积12000cm2g明显。可见石灰石粉的细度对水泥的水化影响很大。表4不同石灰石粉掺量对胶砂抗压强度影响MPa编号a b c d e f抗压强度04施工技术第33卷3结论(1开发利用磨细石灰石粉有巨大经济价值,可节能、增产、降低成本并能充分利用廉价掺和料。(2用磨细石灰石粉替代

12、水泥,可以降低混凝土的经时损失,但是不替代水泥时,随着掺量的增加混凝土的经时损失变大。(3在混凝土中掺入磨细石灰石粉,除起微集料作用外,还能促进C3S水化,明显提高混凝土的早期强度。但是到了一定范围随着磨细石灰石粉掺量的增加早期强度增长下降。掺量最佳值是10%左右。(4在混凝土中不替代水泥掺加磨细石灰石粉,随着磨细石灰石粉掺量的增加、比表面积的增大,混凝土的抗折强度明显增高。磨细石灰石粉比表面积的增大,对水泥的早期水化促进明显。参考文献:1李步新,陈峰.石灰石硅酸盐水泥力学性能研究J.建筑材料学报,1998,(2.2P.P oitevin.Limestone aggregates concre

13、te,usefulness and durabilityJ.Cement and C oncrete C om posites,1999,(12:89-97.J.M agazine of C oncrete Research,1996,(6:131-137.2004年4月 第33卷第4期施工技术C ONSTRUCTI ON TECH NO LOGY混凝土可泵性试验方法和评价指标李国柱1,陈伟1,王军华2(11浙江大学宁波理工学院,浙江宁波315104;21宁波大丰混凝土公司,浙江宁波315153 中图分类号T U528153文献标识码A文章编号100228498(20040420041202T

14、est Methods and Evaluation I ndex of Concrete PumpabilityLI Guo2zhu1,CHEN Wei1,WAN G J un2hua2(11Ningbo Institute o f Technology,Zhejiang Univer sity,Ningbo,Zhejiang315104,China;21Ningbo Dafeng Concrete Company,Ningbo,Zhejiang315153,China收稿日期2004201217作者简介李国柱(1946,男,上海人,浙江大学宁波理工学院建筑工程系教授,宁波市钱湖南路1号31

15、5104,电话:(057488229507泵送混凝土的可泵性对混凝土的施工和质量有着密切的关系,它集中反映了新拌混凝土的物理特性。根据泵送混凝土的实践经验和研究,一般认为可泵性包括流动性、稳定性、管道阻力三方面内容。目前,国内许多方法测定新拌混凝土可泵性,可是,各种试验方法都是在特定条件下,测定混凝土拌合物某一方面的性能,不是可泵性的全部性能。直接测定可泵性的方法不少:国外曾用泵压直接反映混凝土的可泵性,但该方法不适合常规试验。另一种采用模拟泵送,通过千斤顶加载,测得最大力,但该方法设备结构复杂,也不利于推广。近年来,有些研究者把流变学应用到混凝土工作性的研究中来,通过用回转粘度计等测试技术,证明了新拌混凝土基本上是一种宾汉体,可用屈服应力f和粘度系数来表示它的性质,当然这种试验主要在试验室内进行。综合以上原因,由于没有科学、有效、简便的试验方法来综合表述可泵性,广大混凝土生产厂家的技术人员,往往根据工程经验对混凝土拌合物的直观评估判断混凝土拌合物的可泵性是否符合施工要求,有些地方为了混凝土泵送顺利,盲目提高砂率和增加坍落度,这样就提高了成本,降低了混