石灰石粉对自密实泵送混凝土性能的影响.pdf

2 0 1 2年 第 1 1期 (总 第 2 7 7期 】 Nu mb e r 1 1 i n2 0 1 2 ( T o t a l No 2 7 7 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 预拌混凝土 READy M I XED CONCRET E d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 2 1 1 0 3 0 石灰石粉对 自密实泵送混凝土性能的影响 南峰 ，金瑞灵 。刘选韦 z ，蒋立刚。 ，周新宇 ( 1 西安建筑科技大学 材料学院，陕西 西安 7 1 0 0 5 5 ； 2 西安市恒安建筑工程监理有限公司，陕西 西安 7 1 0 1 0 0 ； 3 浦城县质量技术监督检测检验所 ，陕西 渭南 7 1 4 0 0 0；4 上海唯 中建设有限公司 ，上海 2 0 0 1 2 0 ) 摘要： 在胶凝材料总量不变的情况下， 采用不同掺量的石灰石粉代替粉煤灰作为掺合料， 配制自密实泵送混凝土 ，对 其拌合物性能 、 力 学性能及耐久性能进行测试， 找出石灰石粉对混凝土拌合物及其力学性能的影响。 结果表明： 适量加入石灰石粉可以改善混凝土的拌合物 性能， 有利于混凝土早期强度的提高， 以及提高混凝土的抗渗性能； 与粉煤灰复掺可以弥补后期强度发展的不足， 但是石灰石粉会增大硬 化混凝土 的电通量值 。 关键词 ： 石灰石粉 ；泵送 混凝土 ；抗渗性 能 中图分类号 ： T U5 2 8 5 3 文献标志码 ： A 文章编 号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 2 ) 1 1 - 0 0 9 1 0 3 I n f l u en c e of l i m e one powde r on t h e pr op er t i e s o f pu m pi ng se l f c om p ac t i ng c on cr e t e NAN F e n g ， J I N Ru i l i n g ， LI UX u a n wc i , J I AN G Li - ga n g , Z HOU Xi n - yu ( 1 S c h o o l o f Ma t e r i a l s S c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g ， Xi a n Un i v e r s i t yo f Ar c h i t e c t u r e An dT e c h n o l o g y ， Xi a l l 7 1 0 0 5 5 ， C h i n a ； 2 Xi a nH e n g a nC o n s t r u c t i o nE n g i n e e ri n g S u p e r v i s i o uC o ， L t d ， Xi an 7 1 0 1 0 0 ， C h i n a ； 3 P u c h e n gCo u n t r yQu a l i t y a n dT e c h n i c a l S u p e r v i s i o nT e s t i n gL a b o r a t o r y， We i n a n 7 1 4 0 0 0 ， C h i n a ； 4 S h a n g h a i We i z h o n g Co n t rac t i o nC o mp o n y ， S h a n g h a i 2 0 0 1 2 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e p u mp i n g s e l f - c o mp a c t i n g c o n c r e t e wa s p r e p a r e d w i t h t h e l i me s t o n e p o wd e r ( L S ) r e p l a c i n g o f fl y a s h ( F A)a t t h e fi x e d t o t a l bi n d e r s T hewo r ka b i l i ty o f f r e s h c o n c r e t e a n dt h e s t r e n g t h d u r a b i l i t y o f h a r d e ne d c o nc r e t ewi t hv a rio u s r e p l a c i ng c o n t e n to f LSf o rF A we r et e s t e d T h e r e s u l t s s h o w e d tha t t h e p r o p e r L S i n c o n c r e t e c o u l d i mp r o v e t h e wo r k a b i l i ty， e a r l y s t r e n g t h a n d r e s i s t anc e t o p e r me a b i l i t y o f c o n c r e t e ； t h e L S c o u l d m a k e u p th e d i s a d v a n t a g e o fF A r e s ul t i n g i n t h e l o we r s t r e n g t h o f c o n c r e t e， b ut r e d u c e t h e r e s i s t a n c e o f c hl o ri de p e rm e a b i l i t y o f c o n c r e t e Ke y w or d s： l i me s t o n ep o wd e r ； p u mp i ng c o n c r e t e ； i mpe r me a b i l i t y 0 引言 随着预拌混凝土产业及其技术的发展， 水利 、 交通、 工业和 民用建筑等行业发展迅速， 混凝土组成中的第六组分矿物 掺合料的作用 日益受到重视。 当前 已广泛应用的矿物掺合料 有： 硅灰 、 矿渣微粉、 粉煤灰等。 达到国标 G B T 1 5 9 6 -2 0 0 5规 定的I 、 I I 级粉煤灰， 掺入混凝土中， 可减少水泥用量， 降低生产 成本， 同时可改善混凝土拌合物性能、 降低水泥水化放热 、 提高 混凝土耐久性【 1 。 我国有些省份及地区以水电为主， 粉煤灰资源 较短缺。 因此寻找一种容易获取且优质廉价的新型掺合料是建 材市场的迫切需求。 我国石灰石粉来源丰富， 除了上海 、 香港 、 澳I q g t- ， 在各省市 、 自治区均有分布， 而且价格低廉， 对其进行 深入研究即可广泛用于混凝土的矿物掺合料。 目前， 我国对石灰 石粉的研究主要有宋少民研究了石灰石粉在混凝土中的应用 ， 刘数华研究了石灰石粉对复合胶凝材料水化特性的影响_2 1 ， 肖 佳、 金勇刚等从微观上研究了石灰石粉对水泥浆体水化特性和 内部孔结构的影响【3 ， 但是对石灰石粉在 自密实泵送混凝土中 的实际应用中研究较少， 若能找出石灰石粉在实际工程中的应 用途径， 就会降低混凝土在施工过程中的成本。 石灰石粉的消耗 会降低粉煤灰的用量， 且来源广泛， 这对保护环境和提高经济 效益带来很大的提高。 收稿 日期 ：2 0 1 2 - 0 5 - 2 2 将石灰石粉替代部分粉煤灰共同作为混凝土的矿物掺合 料， 共同掺入添加外加剂的混凝土后， 研究石灰石粉替代粉煤 灰的不同掺量时， 混凝土拌合物的和易性及其混凝土硬化后的 抗压强度及抗渗性能， 从而找出能够提高混凝土拌合物和易性 能以及混凝土的耐久性的石灰石粉替代粉煤灰的合适掺量， 使 其能在实际工程中能合理地利用。 1 试验原材料及 测试方法 1 1 原材料 水泥( P - O) ： 秦岭 P O 4 2 5级水泥。 石灰石粉( L S ) ： O 0 8 mm筛余量 1 9 0 8 。 粉煤灰( F A) ： 渭河电厂 级灰。 粗集料( G) ： 西安、? 产河碎石， 粒径 5 2 0 mm连续级配， 压碎 指标 7 7 ， 含泥量 1 4 。 细集料( S ) ： 西安灞河 中砂 ， I I 区砂 ， 细度模数 2 7 ， 含水率 1 7 。 拌和水( W) ： 自来水。 自密实泵送剂( R D B) ： 陕西瑞德建材科技有限责任公司 生产， 掺量为胶凝材料的 1 。 T Y A 2 0 0 0型电液压式 压力试验机 ， S D L混凝 土电通量测 定仪， HJ W- 3 0型单卧轴混凝土搅拌机。 9l 1 2试验 方法 1 2 1 混凝土拌合物性能测试方法 混凝土拌合物性能测试依据GB T 5 0 0 8 0 - - 2 0 0 2 4 普通混凝土 拌合物性能试验方法标准 ， 测试混凝土拌合物的坍落度、 坍落度 损失及扩展度。 即混凝土搅拌均匀后， 分两层放入坍落筒中， 并且 每层插捣 1 5次后将表面抹平， 然后垂直缓慢向上提起坍落筒。 当 昆 凝土拌合物不再流动时， 用钢尺测量其坍落度和坍落扩展度。 1 2 2 混凝土力学性能测试方法 将混凝土拌合物装入 1 5 0 minx 1 5 0 mm 1 5 0 mm试模 中， 静置 2 4 h 后拆模并放入( 2 0 1 ) 的恒温标准养护室。 养护至 龄期 ， 取 出晾干后用 T YA 一 2 0 0 0型电液 压式压力试验机测试混 凝土试块的抗压强。 1 2 3 电通量测试方法 硬化后的混凝土用岩石切割机制作成 1 0 0 mmx l 0 0 mff l 5 0 mm 的混凝土 试块 ， 放入真空干燥泵中干燥 3 h候进行真空饱 水 2 2 h 。 待试块用去离子水完全浸泡后放人电通量测试架中进 行电通量测试 。 2 试验 结果 与讨论 本研究中， 保持混凝土中的砂石、 水泥、 水灰比、 矿物掺合 料总量及其外加剂的掺量不变， 石灰石粉等量替代粉煤灰， 配制 出的设计强度等级为 C 4 0混凝土。 混凝土配合比如表 1 所示。 表 1 混凝土配合比 k g m 编号P- C L S F A S G W RD B 2 1 石灰 石粉 对混凝 土拌 合物 性能 的影响 拌合物性能是自密实泵送混凝土最重要的性能之一， 除了要 有高流动性之外， 还必须具备良好的抗离析性、 间隙通过性和抗堵 塞性即混凝土拌合物的和易性。 国外大多用拌合物的扩展度即拌 合物坍落后的扩展直径作为混凝土流变性能的度量。 本试验用混 凝土拌合物的坍落度和扩展度来表示混凝土的流动性。 混凝土进行 时试拌后， 分别测其坍落度、 扩展度及坍落度损失， 测试结果见表 2 。 表 2 混凝土拌合物性能测试结果 编号L S F A 壁 3 0 m i n 6 0m i n 3 堡 0 m i n 6 0mi n 黏聚性 腩 一一 l 十 初始 初始 由表 2可以知， 新拌混凝土的初始坍落度均在 2 7 0 miT t 左 右 ， 扩展度均大于 6 0 0 mm， 并且在 3 0 rai n和 6 0 mi n时， 坍落度 及扩展度变化不大。 试验中石灰石粉的替代量对大坍落度混凝 土拌合物和易性影响不大， 且混凝土拌合物的流动性经时损失 很小。 相同水灰比下 ， 单掺石灰石粉比单掺粉煤灰的混凝土流 动性和黏聚性要好。 石灰石粉细度较水泥和粉煤灰颗粒小 ， 掺 9 2 入? 昆 凝土后增大了固体比表面积对水体积的比例， 可以减少泌 水和离析 。 而粉煤灰与石粉复掺后， 一方面石灰石粉的颗粒表 面致密光滑， 分散于水泥颗粒之间 促进水化初期水泥颗粒的 解絮， 能够发挥其良好的形态效应和填充效应； 另一方面， 由于 石灰石粉的活性 比粉煤灰的要低， 等量替代粉煤灰后 ， 减少了 一 定量的活性物质 ， 减缓了胶凝材料的水化反应速度， 使混凝 土拌合物能够减少 1 h坍落度损失。 因此， 用石灰石粉等量替代 粉煤灰后， 可以提高混凝土拌合物的和厉l 生。 2 2 石灰石粉对混凝土力学性能的影响 石灰石粉替代粉煤灰共同掺入混凝土后， 养护至 3 、 7 、 1 4 、 2 8 d时， 分别测试混凝土的抗压强度， 测试结果见表 3 。 表 3 混凝土抗压强度测试结果 从表 3 可以看出， 石灰石粉掺量为掺合料总量2 0 和 4 0 的 混凝土各个龄期抗压强度均高于未掺加石灰石粉的混凝土强度。 当石粉掺量继续增加 ， 达到掺合料掺量的6 0 o 时， 除 7 、 2 8 d强度 以外， 抗压强度均低于未掺加石灰石粉的混凝土强度。 当石灰石粉 掺量为掺合料总量的 2 O 时， 混凝土各龄期抗压强度为最高。 石灰石粉替代粉煤灰掺量对混凝土的抗压强度会产生影 响。 掺合料全部为粉煤灰时， 胶凝材料的活性物质总量较大， 早 期强度增长较缓慢， 后期强度会缓慢增长。 石灰石粉掺入混凝土 后掺量范围内， 可以提高混凝土的强度 ， 石灰石粉颗粒比水泥 颗粒小， 一方面填充在水泥颗粒之间， 改善了胶凝材料的颗粒 级配， 另一方面填充在界面的孔隙中， 使水泥石结构和界面结 构更为致密， 提高了水泥石强度和界面强度 。 碳酸钙颗粒具有 明显的晶核效应， 使 C a ( OH) 晶体生长在碳酸钙颗粒表面， 而 不是在水泥石和集料界面生长成大晶体 ， 从而增强了界面黏结 ， 有助于提高混凝土的强度。 C a C O 与铝酸盐、 硅酸盐矿物所形成 的新相晶体迅速增大， 并且转化为牢固连生的结晶体 ， 增强了石 灰石与硬化水泥浆体的界面， 使水泥石结构致密 ， 强度提高。 但 是如果石灰石粉的掺量过大， 活性物质总量会相对减少， 掺合料 所起的第二胶凝材料的作用有所降低，不利于混凝土早期和后期 强度的提高。 所以当石灰石粉以适量替代粉煤灰时， 石灰石粉的 微集料效应和粉煤灰的第二胶凝材料作用能够相互适应，充分 发挥各自作用， 共同提高混凝土强度。 表 3中， 当石灰石粉掺量 占掺合料总量的量 2 0 时， 混凝土各个龄期内的抗压强度最高。 2 3 石灰石粉对混凝土渗透性的影响 由表 3 、 4可知， 掺入石灰石粉后 ， 混凝土整体的电通量较 大， 掺量在 4 0 以内时， 电通量和氯离子渗透性能变化不大， 但 是超过 4 0 后， 二者变化比较明显。 当混凝土中石灰石掺量为 掺合料总量的2 0 时， 电通量最小， 而且氯离子渗透能力较小， 昆 凝土的抗渗透性最强。 但是随着石灰石粉掺量的增加， 混凝 土强度有所下降 ， 氯离子渗透能力逐渐提高， 混凝土的抗渗透 性不断地下降， 当混凝土中单掺石灰石粉时， 混凝土的氯离子 渗透性为最高 ， 抗渗透性最差。 混凝土对氯离子渗透的扩散阻 表 4 电通量及氯离子渗透性测试结果 碍能力主要决定于混凝土的孔隙率和孔径分布情况【句 ， c l 谚 入混 凝土的速度与混凝土孔结构有关。 混凝土孔结构越粗越开放， 孔 隙率越大， c 1 一 的渗透扩散速度就越快。 粉煤灰是活性材料 ， 在混 凝土既可以作为填充材料 ， 又可以发生火山灰反应 ， 生成 C S 2 H 凝胶更能密实地填充混凝土内部孔隙。 而石灰石粉活性较低 ， 只 能作为填充材料。 随着石灰石粉掺量的增加， 粉煤灰的掺量相对 减少， 混凝土内部结构密实程度相对较差， 混凝土的抗氯离子能 力逐渐下降， 混凝土的耐久性能也随之逐渐下降。 因此， 在使用 石灰石粉时， 对其掺量要进行试验来确定其最佳掺量。 这样不仅 能提高自密实泵送混凝土的施工性能， 而且也能带来经济效益。 3 结论与展 望 ( 1 ) 石灰石粉可以作为混凝土掺合料替代部分水泥或其他 矿物掺合料， 适量掺入石灰石粉可明显改善混凝土拌合物的流 动性、 保水性和抗离析性。 ( 2 ) 石灰石粉替代粉煤灰的掺量以掺合料总量的2 0 为宜。 适量掺人石灰石粉可以提高混凝土的强度， 特别是早期强度。 相同 水灰比下， 随着石灰石粉掺量的增加， 混凝土力学性能逐渐下降。 ( 3 ) 与单掺粉煤灰的混凝土相比， 掺石灰石粉的混凝土的电 通量和抗氯离子渗透能力较低， 随着石灰石粉掺量的增加， 混凝土 抗氯离子渗透能力下降， 对混凝土的耐久性产生不利的影响。 ( 4 ) 与粉煤灰复掺来配制 自密实泵送高性能混凝土， 不仅 具有显著的技术经济效益， 而且可以充分利用石粉资源， 减少 环境污染 ， 具有良好的社会效益。 参考文献 ： 1 1 刘数华， 冷发光， 李丽华j 昆 凝土辅助胶凝材料 M E 京： 中国工业建 筑出版社 ， 2 0 1 0 2 刘数华 石灰石粉对胶凝材料水化特性的影响f J J 建筑材料学报 ， 2 0 1 0 ， 1 3 ( 2 ) ： 2 1 8 - 2 2 1 3 肖佳， 金勇刚， 勾成福 ， 等 石灰石粉对水泥浆体水化特性及孔结构 的影响 J 1 _ 中南大学学报： 自然科学版 ， 2 0 1 0 ， 4 1 ( 6 ) ： 2 3 1 3 2 3 1 9 4 J 陈剑雄， 崔洪涛， 陈寒斌， 等 掺入超细石灰石粉的混凝土性能研究l J J 施工技术， 2 0 0 4 ， 3 3 ( 4 ) ： 3 9 4 1 5 刘数华， 阎培渝 石灰石粉对水泥浆体填充效应和砂浆孔结构的影 响 硅酸盐学报， 2 0 0 8 ， 3 6 ( 1 ) ： 6 9 7 2 【 6 】肖佳， 邓德华 ， 唐咸燕， 等 用粉煤灰改善石灰石粉混凝土的氯离子 扩散性能f J 】 中南林业科技大学学报， 2 0 0 7 ， 2 7 ( 5 ) ： 7 9 8 2 作者简介： 南峰( 1 9 6 9 一 ) ， 男， 工程师， 主要从事建筑工程材料教学、 科 研与检测工作。 联系地址： 陕西省西安币雁塔路 l 3 号 西安建筑科技大学材料与矿 资学院( 7 1 0 0 5 5 ) 联 系电话 ： 0 2 9 8 2 2 0 5 6 4 9 上接第 9 0页 品运输工艺系统的能耗指标分别为 ： 油 2 1 8 k e C m ， 折标煤为 平带电机变频、 行为管理节能， 通过以上措施节能率在 1 2 4 4 3 1 8 k g c e m 。 1 5 3 0 ； 用油系统的节能措施有设备匹配、 节能管理等， 节能率在 ( 2 ) 节能措施及潜力。 用电系统的节能措施有无功功率补偿、 1 2 3 5 o 4 8 6 8 。 节能量见能源流向图 1 。 节水量在 3 3 万- - 4 3 万t 。 l I ： ： ： 实 物 量 f 一购 入存 储 l一 _ _ 加工 转 换 输送 分配 叶 一终 端 使用 I _ 寺 r 但 t c e 当 重 1 且t c e 1 2 8 6 5 2 1 2 8 6 5 2 81 6 5t 一 口、 ； 63 O3 t 节 油量l 1 1 3 6 t 6 4 4 3 7 Y k W- h 二 I 混凝 土制 作 系统 节 电量9 2 2万k W h l 辅 助与附属生 活系统 2 9 4 2 4 1 0 2 1 5 一 5 2 9 7 J k W h 1 ( 办 公 楼 、 食 堂 ) H I 兰= = ： !I 一 节 电量O - 2 7 万k w h _ 兰 非生产系统( 宿舍) h 7 节 电量0 2 3 万k W h 线变 总损失 8 7 5 万k W h 节 电 量3 0 9 Y k W h 图 1 A站能源流 向图 参考文献 ： 1 1 中商情报网 E B 】 h t t p ： w w w a s k c i c o m n e w s 2 0 1 2 0 1 1 D 3 3 9 8 2 s h t m 1 1 2 I 商品混凝土皿B 】 2 0 1 2 h t t p： w w w e n k i c o rn c r d A r t i c l e C J F D T o t a l R MC Z 2 01 2 0 2 01 0 h t m 3 】王立久 ， 艾红梅 绿色生态混凝土技术与循环经济发展 J 1 混凝土， 2 0 0 9 ， 2 3 5 ( 1 ) ： 6 - 1 1 【 4 1混疑土6 j 究四十年回顾J E B -h t t p ： w w w n e w m a k e r c o r r d a r t _ 2 5 9 9 2 h t m 1 5 史波， 李剑锋 绿色混凝土及其工程应用 J 1 建筑技术， 2 0 0 4 ， 3 5 ( 1 ) ： 2 3 - 2 5 6 张云升 ， 孙伟 ， 刘斯凤 混凝土绿色度量化评价体系的研究IJ J 工业建 筑， 2 0 0 2 ， 3 2 ( 5 ) ： 5 7 5 9 7 】夏元英， 陈景 ， 熊晓辉 ， 等 绿色混凝土的发展途径叨 混凝土， 2 0 1 1 ( 4 ) ： 1 0 1 1 0 4 8 】 孟昭利企业能源审计方法【 M 】 E 京： 清华大学出版社， 2 0 0 2 ( 第二版) 9 】 G B T 2 5 8 9 - - 2 0 0 8 ， 综合能耗计算通则 s J _北京中国标准出版社， 2 0 0 8 f 1 O 燕红侠 ， 牛淑芳 无功补偿与提高功率因数及节能降损的关系f J 煤 炭技术 ， 2 0 0 8 ： 4 4 4 5 1 1 胡紫日， 董金元， 张金泉， 等浅谈商品混凝土企业的生产设备选型叨 混凝土世界， 2 0 1 2 ( 1 ) ： 8 6 8 8 【 1 2 】 武汉市 寸 年 D B 1中国统计出版社， h t t p ： w w w w h t j g o v c n d o c u m e n t # 6 2 0 1 0 p d 作者简介 ： 联系地址 ： 联系电话 ： 易莉( 1 9 8 7 一 ) ， 女， 硕士研究生， 研究方向： 节能。 武汉币洪山区雄楚大道 1 9 9号 武汉科技大学洪山校区 ( 4 3 0 0 7 ) 1 5 9 9 4 2 4 6 6 0 6 9 3