[摘 要]本文研究了钢渣粉与石灰石粉作为矿物掺合料对自密实混凝土性能的影响。试验结果表明:钢渣粉与石灰石粉作为矿物掺合料可以改善混凝土拌合物的工作性能;在低掺量时随着钢渣粉掺量的增加,混凝土抗压强度增加而混凝土拌合物的填充性和间隙通过性降低;随着石灰石粉掺量增加混凝土拌合物的填充性与抗离析性增加而间隙通过性降低,且混凝土抗压强度随掺量增加而降低。
[关键词]混凝土;石灰石粉;自密实混凝土;矿物掺合料
0 前言
现代社会随着各种建筑工程项目的增加,对混凝土的要求越来越高,各种高强高性能混凝土越来越多地应用到实际建设当中。自密实混凝土因无需振捣,无噪声污染;能依靠自身重力密实成型,方便浇筑结构复杂的构件;在现在应用越来越广泛[1-2]。
工作性能和力学性能是自密实混凝土的重要性能,适量掺加矿物掺合料可有效改善混凝土的性能[4]。本试验用钢渣粉和石灰石粉作为自密实混凝土的矿物掺合料,通过比较不同掺量时混凝土性能的变化,研究两种材料对自密实混凝土性能的影响。
1 原材料与试验方法
1.1 原材料
(1)水泥:P·O42.5,淮海中联水泥有限公司;28天抗压强度53.3MPa,标准稠度需水量比 28.5%。
(2)粉煤灰:Ⅰ 级,国华徐州发电有限公司,细度6.4%,28 天活性指数 76%。
(3)矿粉:S95 级,徐钢集团,流动度比95%,28 天活性指数 96%。
(4)砂:Ⅱ 区中砂,长江,细度模数2.5,含泥量 1.4%。
(5)石:5~20mm 碎石,徐州茅村,含泥量0.2%。
(6)外加剂:PCA-1 高性能聚羧酸减水剂,江苏苏博特新材料股份有限公司,减水率19.0%。
(7)钢渣粉与石灰石粉均由淮海中联水泥有限公司提供。
1.2 试验方法
混凝土力学性能试验按 GB/T 50081—2016《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行测试。混凝土抗压试件尺寸为100mm×100mm×100mm。
根据行业标准 JGJ/T 283—2012《自密实混凝土应用技术规程》及协会标准CECS 203—2016《自密实混凝土应用技术规程》的要求,本试验采用坍落扩展度(SF)和扩展时间 T500(VS)、J 环扩展度及V 漏斗试验来综合评价自密实混凝土的工作性能。坍落扩展度和扩展时间 T500 用于测试混凝土拌合物填充性;坍落扩展度与 J 环扩展度差值(PA)表征间隙通过性;通过V 漏斗试验流出时间与混凝土流动状况来判断抗离析性。
2 试验结果及讨论
2.1 钢渣粉作为矿物掺合料的试验结果
钢渣粉作为矿物掺合料时可以改善混凝土工作性能,当钢渣粉掺量不同时,混凝土的性能也随之变化,试验结果如表1。
图 1 显示了钢渣粉掺量对混凝土工作性能的影响。从图中可知,与对比样品相比,掺加钢渣粉后,拌合物的工作性能明显得到改善,这与钢渣粉的表面特性有关,在浆体之间形成了光滑的移动表面[5];但随钢渣粉掺量的增加,混凝土拌合物的抗离析性变化较小,而填充性与间隙通过性均呈现下降趋势,其主要原因是钢渣粉的比表面积较大,增大了颗粒表面吸附的水分[3],因此在用水量相同的情况下,混凝土的工作性能下降。
钢渣粉掺量对混凝土力学性能的影响如图 2,从图中可以看出,掺加钢渣粉后混凝土的28 天抗压强度略有提高。钢渣粉含有类似水泥熟料组分的矿物 C3S、C2S,具有潜在的水硬活性[5],但其早期的水化活性较差,对强度的贡献并不高。研究表明少量掺加钢渣粉(掺量不超过10%)可使混凝土 28 天抗压强度有所提高,掺量过高则会导致混凝土强度降低[6-7]。
2.2 石灰石粉作为矿物掺合料的试验结果
采用石灰石粉作为混凝土矿物掺合料,研究石灰石粉掺量对混凝土性能的影响,试验结果如表2。
图 3 显示了石灰石粉掺量对混凝土工作性能的影响。从图中可知,与对比样品相比,掺加石灰石粉后,混凝土拌合物的工作性能得到明显改善。随着石灰石粉掺量的增加,混凝土拌合物的间隙通过性略有降低,填充性与抗离析性则呈现增长趋势,这是由于石灰石粉具有良好的形态效应和填充效应[8],在用水量相同的情况下,随着石灰石粉掺量的增加,混凝土拌合物的流动性明显改善。
图 4 显示石灰石粉掺量对混凝土力学性能的影响。随着石灰石粉掺量的增加,混凝土的抗压强度降低。粉煤灰是活性掺合料,可以与水泥水化产物中的Ca(OH)2反应形成新的更为致密的水化产物;而石灰石粉属于惰性掺合料,几乎不与其他水化产物发生化学反应[10]。因此当石灰石粉取代粉煤灰时,会造成混凝土抗压强度降低。
3 结论
(1)钢渣粉与石灰石粉作为自密实混凝土的矿物掺合料可以明显改善自密实混凝土的工作性能。
(2)钢渣粉作为矿物掺合料,在掺量较低时随着掺量的增加自密实混凝土拌合物的填充性与间隙通过性降低;抗压强度随钢渣粉掺量增加而有所增加。
(3)石灰石粉作为矿物掺合料时,随着掺量的增加自密实混凝土拌合物的填充性与抗离析性增加而间隙通过性略有降低;混凝土的抗压强度随石灰石粉掺量的增加呈现下降趋势,因此石灰石粉的掺量应根据实际情况慎重选择。
参考文献
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