不同岩性石粉对混凝土性能的影响研究

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学兔兔www.xuetutu.com2015年第12期【总第314期)混凝土原材料及辅助物料MATERIALANDADM1NICLENumber12in2015(TotalNo．314)Concretedoi：10．3969／j．issn．1002—3550．2015．12．015不同岩性石粉对混凝土性能的影响研究李崇智，张方财，刘雷霆，马健，葛挺林(1．北京建筑大学土木与交通工程学院，北京100044；2．北京君盛混凝土制品有限公司，北京100012；3．和创新天(北京)环保科技有限公司，北京100015)摘要：选取岩性不同的石灰石粉和砂岩石粉，按照1：1的比例组合成复合粉体，用该粉体以不同比例替代水泥用于配制水泥砂浆和混凝土，通过掺入自制的高性能聚羧酸系减水剂PCE和黏土改性剂SMA，可以很好的改善因为复合石粉的掺人导致的混凝土相容性问题。结果表明，复合石粉掺量达到10％对混凝土的工作性具有很大影响，加入5％的黏土改性剂SMA，对粉体含量低于15％的水泥净浆的流动度和经时损失都达到要求；混凝土工作性良好，各龄期强度最高，并通过对不同岩性的石粉形貌进行分析，初步探索石粉对混凝土影响机理。关键词：聚羧酸减水剂；相容性；黏土改性剂中图分类号：TU528．041文献标志码：A文章编号：1002—3550(2015)12—0056—04StudyoftheefectsofclaymodifieronthepropertiesofdiferentmudconcreteLIChongzhi，ZHANGFangcai，U【，Leiting，MAJja刀，GETinglin(1．SchoolofCivilandTransportationEngineering，BeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitecture，Beijing100044，China；2．BeijingJunshengConcreteProductsCo．，Ltd．，Beijing100012，China；3．HarmonizationandCreation(Beijing)EnvironmentProtectionTechnologyCo．，Ltd．，Beijing100015，China)Abstract：Selectinglimestonepowderandsandstonepowderofdifferentlithology，accordingtotheratioof1：1tocombinethemintoacompositepowder，usethepowderinthepreparationofcementmortarandconcretewithdifferentproportionofreplacementofcement，throughaddingthehighperformancepolycarboxylatesuperplasticizerPCEandclaymodifierSMA，thecompatibilityproblemscausedbycompositepowderincorporationcanbewellimproved．Theresultsshowthatithasagreatinfluenceontheconcreteworkwhenthecontentofcompositepowderreached10％ofcement，adding5％claymodifierSMA，theinitialfluidityandthelossoffluidityofthece—mentpastewiththepowdercontentlowerthan15％ofcementcanreachrequirements．Concreteworkabilityisgood，thestrengthofvari—OUSageisthehighest．Andbasedonthepowdermorphologyofdifferentlithologicalanalysis，apreliminaryexplorationofthemecha-nismoftheinfluenceofpowderonconcrete．Keywords：polycarboxylicacidwaterreducingagent；compatibility；claymodifier些研究对深人分析含泥量对聚羧酸减水剂分散能力的影响及机理有较好的参考作用。已有研究表明，在混凝土近几年中国经济的快速增长，建筑业快速发展，大量当中掺人石粉已经非常成熟，在工程实践当中也得到应使用预拌混凝土导致砂石资源严重短缺，机制砂已经是取用，通过黏土改性剂对混凝土集料当中的黏土进行改性，代天然砂用于配制现代混凝土的主要材料，但其含泥量改善其对减水剂分子的吸附行为，减少其对混凝土强度的高，含石粉量高，导致}昆凝土坍落度损失过大，影响施工和影响，使得更多的含泥量高的砂石原料可以得到利用。混凝土的性能和质量。聚羧酸高性能减水剂作为一种新本研究选取岩l生不同的石灰石粉和砂岩石粉，按照1：l的型减水剂，其减水率高，坍落度损失较小，绿色环保而得到比例组合成复合粉体，将复合石粉以不同的比例掺入到混凝市场广泛应用，但由于石粉与聚羧酸高性能减水剂的相容土当中。同时在混凝土中加入自制黏土改性剂SMA，研究黏性问题，混凝土性能与质量受到极大的挑战。有研究表土改I生剂对不同复合石粉含量的混凝土相关陛能的影响。明通过聚羧酸系减水剂的复配技术可以有效的改善集料当中黏土对聚羧酸系减水剂的影响J。目前的研究主要集1原材料与试验方法中在对聚羧酸减水剂进行针对性的分子设计，减少集料的1．1试验原材料含泥量对聚羧酸系减水剂的分散能力和水泥对其的吸附(1)水泥采用金隅P·O42．5级水泥，其相关的化学组能力的影响，进而减少对混凝土流变性产生的影响J。这成如表1所示：收稿日期：2015—03—01基金项目：北京自然科学基金资助项目(2112012)；北京教育委员会基金资助项目(KM201210016009)；北京市属高校创新团队建设与教师职I发展计划项目(IDHT20130512)·56· 学兔兔www.xuetutu.com表1水泥化学组成％(2)石灰石粉为北京市昌平上苑石粉厂提供。砂岩石0．075mm的筛制得砂岩石粉作为试验用掺合料。石粉化粉取自北京地区样品，经过筛滤，供干，研磨，通过学组成如表2所示。表2石灰石粉和砂岩石粉的化学组成％(3)自制的聚羧酸系高性能减水剂PCE和黏土改性(2)水泥净浆试验剂SMA。水泥的浆体流动性及流动保持性能检测均采用1．2试验方法GB501l9—2o03《混凝土外加剂应用技术规范》附录A混(1)微观形貌分析凝土外加剂对水泥的适应性检测方法，保证初始流动度采用VHX一2000C数码显微系统对石灰石粉CSF和200mm以上。砂岩石粉SSF进行数码显微拍照，通过0．075mm的筛制(3)混凝土试验得粉料，分别取样100g，在80’c下干燥至恒重，然后取混凝土试验参照GB／T50080-2002《普通混凝土拌5g样品置于玻璃样品座上，获取其显微照片进行对比分合物性能试验方法标准》，进行坍落度与扩展度的测试，标析。扫描电镜微观形貌分析(SEM)石灰石粉CSF和砂岩准条件下养护。混凝土力学性能的测试参考GB／T50o81—石粉SSF碎块，分别取样100g，在40℃下干燥至恒重，用2002(普通混凝土力学性能试验方法标准》进行测试。抗压试导电胶将样品粘贴在铜质样品座上，真空渡金后置于日本件尺寸为150mmx150mmx150mm立方体，每组3块，分别产SX一40型扫描电镜中观察试样断面微观形貌。测试7、28d强度。混凝土试验配合比如表3所示。表3混凝土试验配合比设计方案2结果与分析吕吕2．1不同石粉掺量水泥净浆的影响需水泥净浆当中石粉含量对减水剂与水泥的适应性具媛彀有较大影响，在相同SMA的掺量下，随着粉体含量的增恳加，粉体吸附减水剂的量增加，水泥浆中有效减水剂量下她降，水泥净浆初始流动度下降(见图1)，1h净浆流动度损UlZj4)67失变大(见图2)。从SMA的角度来说，其主要的作用是改SMA含量，％善砂岩石粉的微观表面，减少其对减水剂的吸附量，随着图1SMA掺量对不同石粉含量水泥净浆初始流动度的影响SMA掺量的增加，水泥净浆流动度增大(见图1)，1h净2．2不同石粉掺量对混凝土性能的影响浆流动度损失变小(见图2)，粉体当中影响减水剂与水泥在混凝土配合比不变的情况下，当SMA的掺量小于适应性的主要是吸附能力更强的砂岩石粉，同时石灰石粉5％时，坍落度和扩展度都随着SMA掺量的增加而变大需水量较小，可以有效提高净浆流动度，SMA可以有效改(见图3～4)，混凝土拌合物的状态良好，当SMA的掺量善砂岩石粉对减水剂的吸附。超过5％，坍落度和扩展度反而下降，而且混凝土出现离析．7． 学兔兔www.xuetutu.com 学兔兔www.xuetutu.com含量为50％的粉体在15％以下的砂石具有很好的改善效果。水泥胶砂的流动度随着石粉含量的增加而不断下降，SMA黏土改性剂的掺人减缓不同石粉含量的水泥胶砂流动度下降。(3)黏土改性剂SMA有效的提高水泥砂浆和混凝土的强度。水泥胶砂的3、28d抗压强度值随着SMA掺量的增加而增大，混凝土的7d抗压强度就达到了70％左右、同时混凝土各龄期的强度值随着SMA掺量的增加而增加。在SMA黏土改性剂的掺量为5％时，混凝土强度值提高的图10砂岩石粉SSF碎块电镜扫描图片最明显黏、过稠，坍落度减小。砂岩石粉SSF为层状结构，水加入其中，会被其颗粒吸附。同时由于层状结构的存在，使得其参考文献：有效吸附减水剂的表面积增大。[1]宋良瑞．混凝土外加剂与水泥双向适应性分析[J]．混凝土，SMA黏土改性剂可以很好的改善砂岩石粉SSF层状2013(4)．结构的表面性能，减少其对减水剂分子的吸附量。掺人r2-1陈伟，田亚坡，水中和．减水剂在粉煤灰水泥浆体中的吸附及5％的SMA的石灰石粉CSF，其对PCE减水剂分子的吸附其流变性能影响[J]．混凝土，2012(4)．[3]李家成．混凝土原材料中的石粉引起减水剂适应性异常的原能力没有改变，但是砂岩石粉SSF对PCE减水剂分子的因分析I-J]．科技风，2011(17)．吸附能力明显下降。SMA黏土改性剂中的钙类化合物加1-4]刘金梅，卢忠远，严云，等．超细粉煤灰对水泥与高效减水剂相铁类化合物和硅类化合物在水中化合形成圆球型的络合容性的影lift]l-J]．混凝土，2008(11)．物，能填充砂岩石粉SSF层状结构的空隙，同时能与水泥[5]王稷良，牛开民，刘英，等．机制砂中石粉对混凝土性能影响的的水化产物起叠加作用形成络合物，这类络合物能与石粉研究现状[J]．公路交通科技(应用技术版)，2008(1)．中的二氧化硅反应生成低钙水化合物，增加混凝土的密实[6]王士超，俞黎明，虞孝伟．混凝土?b~OM与水泥、掺合料适应性度从而提高强度。的影响因素分析[J]．粉煤灰，2007(4)．3结论第一作者：李崇智(1969一)，男，工学博士，副教授，长期从事高性能混凝土与化学外加剂研究。(1)石灰石粉由不规则的岛伏白云石、方解石组成，主联系地址：北京市西城区展览馆路1号北京建筑大学(100044)要成分为碳酸钙，含有少量微晶硅质泥；砂岩石粉为层状联系电话：13311109726砾石、凝灰岩或者流纹岩等，其主要成分为硅铝酸盐矿物。通讯作者：张方财(1990一)，男，硕士研究生，主要从事高性能混(2)根据水泥净浆流动度和混凝土试验结果，SMA的凝土以及聚羧酸系减水剂的研究。最优掺量为5％之间，过掺容易导致离析泌水，对砂岩石粉联系电话：13521081372·上接第45页高，减少了结构构件的承载力，降低了荷载对地基承载力r4]oRICHARD，MRAMLI，K．M．A1Shareem，Experimentalpro—ductionofsustainablelightweightfoamedconcrete[J]．Applied的作用。与蒸压加气}昆凝土相比，泡沫混凝土使用了不同Science&Technology，2013(4)：1—12．的发泡原理形成孔隙。泡沫混凝土的孔隙是由发泡剂产[5]AWANGH，NOORDINNM．Effectofalkaline—resistantglassfi-生，这种发泡机理是物理反应。相对而言，蒸压加气混凝土betoncompressivestrengthoflightweightfoamedconcrete[C]／／的孔隙是因为向其材料中加了铝粉，并和它们之间产生化27thconferenceonOurWorldInConcrete&Structures，Singa—学反应而形成，是化学反应。轻骨料加气混凝土中孔隙是pore，2002：225—230．[6]NAAYUDHYABI．Compressiveandsplittingtensilestrengthof均匀分布。相对蒸压加气混凝土，泡沫混凝土的抗压强度autoclavedaeratedconcrete(AAC)containingperliteaggregate可以达到结构强度的要求。从经济性上考虑，加气混凝土andpolypropylenefibersubjectcdtOhightemperatures[Jj．Sci—可利用废弃材料制成，如粉煤灰等，具有较强的经济性。enceTechnology，2011(5)：555—563．[7]SALMANMM．，HASSANSA．Empiricalformulasforestima—参考文献：tionofsomephysicalpropertiesofgasconcreteproducedby[1]BINGW，ZHEN，L．Ning，Experimentalresearchonpropertiesofaddingaluminumpowder[J]．JEngineeringandDevelopment，high—strengthfoamedconcrete[J]．MaterialsinCivilEngineer-2010(4)：14．ing，2012(1)：113—118．1-2]JUSTandB．Middendorf，Microstmctureofhigh—strengthfoam第一作者：谷亚新(1969一)，女，博士研究生，教授，主要从事保concrete[M]．MaterialsCharacte：fization，2009，60(7)：741—温材料的研究及改性。748．联系地址：沈阳市浑南新区浑南东路9号沈阳建筑大学材料学[3]MYDINMO，WANGYC．Mechanicalpropertiesoffoamed院(110168)concreteexposedtohightemperatures[J]．Constructionand联系电话：13032463476BuildingMaterials，2012(1)．·59·