石粉含量对C80混合砂高性能混凝土性能的影响.pdf

2 0 1 4年第 3期 3月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA CONC RE T E AND C EMENT P R0DU CT S 2 01 4 No 3 Ma r c h 石粉含量对 C 8 0混合砂高性能混凝土 性能的影响 胡晓曼 ， 董献 国 ( 安徽省 水利部淮河水利委员会水利科学研究 院， 蚌埠 2 3 3 0 0 0 ) 摘要 ： 针时安徽 省建 筑用砂 现状 ， 采 用正交试验技术 ， 配制 C8 0混合砂 高性 能混凝土 ， 研 究了石粉 含量及石 粉作掺 合料对 c 8 0混合砂 高性 能混凝土工作性和抗压强度的影响规律 ； 提 出了 C 8 0混合砂 高性能混凝 土的 配制技 术 。 关键词 ： 混合砂 ； 正交试 验 ： C 8 0高性能混凝土 ； 石粉 ； 掺 合料 Ab s t r a c t ：I n v i e w o f p r e s e n t s i t u a t i o n o n b u i l d i n g s a n d i n An h u i p r o v i n c e ，C 8 0 mi x e d s a n d h i g h p e r f o r ma n c e c o n - c r e t e i s mi x e d wi t h o r t h o g o n a l e x p e r i me n t a d o p t e d ，a n d t h e i n fl u e n c e s o f s t o n e - d u s t c o n t e n t a n d u s e d i n r e p l a c i n g c e me n t a s a d mi x t u r e o n w o r k a b i l i t y a n d c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f C 8 0 mi x e d s a n d h i g h p e rfo r ma n c e c o n c r e t e a r e r e s e a r c h e d Ac c o r d i n g l y ， p r e p a r a t i o n t e c h n i q u e o f C8 0 mi x e d s a n d h i g h p e rf o r ma n c e c o n c r e t e i s p r o p o s e d Ke y wo r d s ：Mi x e d s a n d ； O r t h o g o n a l e x p e r i me n t ； C 8 0 h i g h p e rfo r ma n c e c o n c r e t e ； S t o n e d u s t ； Ad mi x t u r e 中图分类号 ： T U 5 2 8 ， 3 1 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 - 4 6 3 7 ( 2 0 1 4) 0 3 - 2 3 - 0 3 O前 言 目前 ， 安徽处在机制砂和天然细砂掺配成混合 砂使用 的时期 国内对 C 6 0以下混合砂高性能混凝 土的研究较多 ， 技术相对成熟 ： 而 C 6 0 C 8 0混合砂 高性能混凝土研究 的相关资料较少N - 3 3 ， 由于其胶凝 材料用量较大 ， 而机制砂破碎过程 中产生的石粉粒 径小 于 0 0 7 5 m m， 石 粉 的加入 增加 了混 凝 土 的粉料 ， 会对 C 8 0高强高性能混凝土性能产生影 响 本文重 点研究石粉含量对 C 8 0混合砂高性 能混凝土性能 的影 响规 律 。 1 原 材料 水 ： 清洁饮用水。 水泥： 安徽华东 P 0 5 2 5级硅酸盐水泥 ， 其物理 性能指标见表 1 。 矿物掺合料 ： 粉煤灰 ： 淮南平圩产 F类 I 级 粉煤灰 ， 细度 ( 4 5 1x m方孔筛筛 余 ) 7 4 ， 需水量 比 9 2 ， 烧失量 1 6 。 矿渣粉： 合肥某建材有限公司 产 ， $ 9 5级 密 度 2 9 8 g c m。 ， 比 表 面 积 4 6 5 m 2 k g ， 2 8 d 活性指数 9 7 ， 烧失量 1 3 8 。 硅粉： 上海产， S i C 含量 9 1 5 ，密度 2 2 g c m ，比表面积 1 9 0 0 0 m 2 k g ( B E T法 ) 。 细骨料 ： 六安产细河砂 ， 细度模数 1 8 属区， 颗粒级配见表 2 ； 庐江产机制砂 。 细度模数 3 5 ， 属 I 区 ， 颗粒级配见表 3 ， 石粉含量为 1 0 。 粗骨料 ： 巢湖散兵碎石 ， 连续粒级 5 - 2 0 m m， 含 泥量 0 2 ， 泥块含量为 0 。 外加剂 ： 山西某化工有限公司产 HT HP C聚羧 酸高性能减水剂 ， 掺量为胶凝材料 的 1 0 一 1 2 ， 减 表 1 P 0 5 2 5级水泥物理性能指标 一 2 3 2 0 1 4年第 3期 混凝土与水泥制品 总第 2 1 5期 水率大于 2 6 ， 其他性能符合 G B 8 0 7 6 -2 0 0 8 ( 混凝 + , l- l J u 剂 相应技术指标要求。 2试验 方法 混凝土和易性按 G B T 5 0 0 8 0 -2 0 0 2 ( 普通混凝 土拌合 物性能试验方法标准 进行 ， 混凝 土力学性 能按 G B T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 ( 普通混凝 土力学性能试验 方法标准 进行 ， 混凝土耐久性能按 G B T 5 0 0 8 2 2 0 0 9 ( 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标 准 进行 。 3试 验 结果与 分析 3 1 C 8 0混合砂高性能混凝土配合比的优选 本试验混凝土配合 比计算采用重量法 ， C 8 0初 步配合 比见表 4 。 表 4 C 8 0初步配合 比 k g m 3 水 水 泥 硅粉 矿渣粉 砂 石 l l J n 剂 1 5 0 4 0 2 4 8 1 5 0 7 0 8 1 0 6 2 6 0 以 C 8 0高性能混凝土为研究对象 。 采用正交试 验优化混凝土配合 比， 考察影响混凝土性能的关键 因素及机制砂掺配 比例对 C 8 0高强高性 能混凝土 的影响， 结果见表 5 。 从表 5正交试验 k( 3 ) 可知 ， C 8 0混合砂 高性 能混凝土对坍 落度 的影 响顺序 为 C 1 A 3 B 1 ( B 1 A 3 ) D 2 对 3 d抗压强度 的影 响顺 序为 A1 B 1 C 2 D 3 ， 对 2 8 d抗压强度的影 响顺序为 A 2 C 3 B 2 D 3 。综合 因素 法得 出的最佳配合 比为 A 3 B 2 C 2 D 3 ( 见表 6 ) ， 经 实 际验证 其和易性 和强度满足要求 。最优配合 比中 A 3代表粉煤灰掺量为 1 5 ， B 2代表砂率 为 4 0 ， C 2代 表外加 剂掺量 为 1 1 ， D 3代表 细度模 数为 2 8的混合砂 。 其掺配 比例为河砂 4 O + 机制砂 6 0 ( 质量 比) 。这说明 C 8 0混合砂高强高性能混凝土中 机制砂 替 代 河砂 的 比例 可 达 到 6 0 ， 为机 制砂 在 高 强高性能混凝土工程 中的推广应用提供 了有力 数 据 。 3 2 石粉含量对 C 8 0混合砂 高性能混凝土性能的 影响 表 7设计了 4组配合 比， 其特点是在最优配合 比的基础上 ， 机制砂 中的石粉含量按 4 、 7 、 1 0 、 1 3 的比例递增 。 从试验结果可知 ， 石粉含量在 1 3 以内 混凝土 3 d抗压强度超过 6 0 MP a ， 2 8 d抗压强 度达 到 9 0 MP a ， 3 d抗 压强度 占 2 8 d的 6 9 ，说 明 C 8 0混合砂高性能混凝 土的早期强度较高，这可能 是机制砂 中一定量的石粉起到 了晶核作用 ， 促进水 泥熟料的水化4 1 使早期强度较高。石粉含量在 1 0 以内， 其它条件一定 的情况下 ， 随石粉含量 的增加 ， 混凝土的流动性和强度均增大 ； 石粉含量 大于 1 0 表 5 C 8 0正交试验表 ( 3 ) 1 5 0 3 1 2 9 0 4 8 1 5 0 4 2 5 2 8 3 1 0 6 2 6 6 2 4 胡晓曼 ， 董献 国 石粉含量对 C 8 0混合砂高性能混凝土性能 的影响 时 ， 随石粉含量 的增加 ， 混凝土逐渐变稠 ， 工作性变 差 。 抗压强度也有所降低 。 从表 7可以看出 石粉含量在 1 0 时 ， C 8 0混凝 土 3 d和 2 8 d抗压强度最高。J G J 5 2 -2 0 0 6 4 普通混 凝土用砂 、 石质量及检验方 法标 准 及 G B 5 0 1 6 4 2 0 1 l 混凝土质量控制标准普通混凝土用砂 、 石质 量 及 检验 方 法标 准 规 定 配 制强 度 等级 大 于 C 6 0的 混凝土时石粉含量 5 ， 但 目前省内生产的机制砂 石粉含量大部分高于 5 ， 甚至在 l 0 以上 。 从本试 验可以看出， 机制砂石粉含量为 l 0 时， C 8 0混合砂 混凝土的流动性和强度都达到了较高水平 ， 为提高 省 内机制砂的利用率提供了科学依据。 在高强混凝土 中 由于水泥用量较大 ， 水胶 比 较 小 水 泥熟料不 能完全水 化 ， 只能作 为一种填充 料 ， 导致 资源 浪费 ， 而水泥用量高容 易增加混凝 土 的 开 裂敏 感 性 8 0 以上 的混 凝 土 结 构 开 裂 是 由体 积稳 定 性造 成 的 ， 因此 ， 体 积稳 定 的关 键 因素 之 一 是水泥用量 。研究高强混凝土 中石粉取代部分 水 泥 对混凝 土 工业 的可持 续发 展具 有重要 意义 。 3 3 石粉作掺合料对 C 8 0混合砂高性能混凝土性 能 的影 响 从表 8可以看 C 8 0混凝 土石粉作掺合料配 比的特 点 是 ： 在 机制 砂 石粉 含 量 1 0 以及 混凝 土 配 合 比不变 的情况下 石粉逐步取代 占胶凝材料总量 l 5 的粉煤灰 ，取代 比例分别为 2 5 、 5 0 、 7 5 、 1 0 0 。石粉作掺合料取代粉煤灰的过程 中( 即掺合 料 掺量 在 1 5 以 内) C 8 0机 制砂 混凝 土 的和易性 较 好 ，坍落度和坍扩度分别在 2 2 0 m m 和 5 4 0 m m左 右 ， 拌合物粘聚性和保水性 良好 。总之， 石粉作掺合 料在掺量 1 5 以内， 对混凝土 的和易性几乎没有影 响 。 在强度方 面 石粉替代 粉煤灰作掺合料掺量在 1 5 以内， 随石粉掺量的增加 。 C 8 0混凝土 3 d和 2 8 d 抗 压强度 均有下 降趋 势 ， 但下降幅度不大 ， 即每增 加 3 7 5 的石粉作 掺 合料 ， 3 d强度 下降 2 3 MP a ， 2 8 d强度下降的幅度更小。这可能是因为高强混凝 土胶 凝 材 料用 量 比较 大 ， 一 部分 未反 应 的水 泥 刚好 被石粉中的微细粒子取代 起到填 充料 的作用所 致 。 综上所述 ， 石粉作掺合料在 C 8 0高强高性能混 凝土中可取代 1 5 胶凝材料 ， 对工作性和强度 的作 用效果相 当于掺入等量 的 I 级粉煤灰 ， 这对增加石 粉 的经济价值和提高石粉 的利用率 ， 节 约水泥 ( 或 掺合料 ) ， 降低能耗均有积极作用 。 表 8石粉作掺合料对 C 8 0混合砂高性能混凝土丁作性和强度 的影响 4结论 ( 1 ) 利用正交试验对 C 8 0混合砂高性能混凝土 配 合 比进 行优 化 ， 试 验 结 果 表 明 ， 用 6 0 的机 制砂 + 4 0 的天然 细砂 作 为 细 骨料 能 配 制 出满 足 和 易性 、 力学性能的高性能混凝土。 ( 2 ) 随 石 粉 含 量 的增 加 ， 混 凝 土 拌 合 物 稠 度 增 大 。 石粉含量在 1 0 以内， C 8 0混合砂混凝土的工作 性 和强 度均 较好 。 ( 3 ) 石粉作掺合料在 C 8 0混合砂高性能混凝土 中掺量高达 l 5 ，这开辟 了石粉利用的新渠道 ， 可 提高石粉利用率 ， 降低工程造价 ， 减少能耗 。因此 ， 石粉作掺合料具有 良好的经济效益和社会效益。 参考文 献： f 1 1 金 超 ， 石从黎 C 8 0高强混 凝士 的研 发与试 应用 J 1 建 筑材 料 ， 2 0 1 3 ， 1 1 6 ( 6 1 ： 4 9 5 1 I 2 1 王瑞燕 ， 周超 混 合砂 C 6 0高性能泵送 混凝土在特 大型桥 梁 中的应用研 究 道桥工程 ， 2 0 0 8 ， 5 1 ( 1 ) ： 3 7 3 9 【 3 何兆芳 ， 崔逊斌 铁 尾矿 在 C 6 0混 凝土中的应用研究I J 混 凝 土 ， 2 01 1 ， 2 6 6( 1 2 ) ： 1 4 2 1 4 4 【 4 B o n a v e t t i V I ， D o n z a H， R a h h a l V， I r a s s a r E F I n fl u e n c e o f i n i t i a l c ur i ng o n t he p r o pe r t i e s o f c o n c r e t e c on t a i n i n g l i me s t o n e b l e n d e d c e me n t J C e m e n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ， 2 0 0 0 ， 3 O ( 5 ) ： 2 6-2 8 5 王铁梦 工程结 构裂缝控制【 M 北京 ： 中国建筑 工业 出版 社 1 9 9 7 收稿 日期 ： 2 0 1 4 0 1 2 5 作者简介 ： 胡 晓曼 ( 1 9 7 9 一 ) ， 女 ， 工程师 。 通讯地 址 ： 合肥市 高新 区红枫路 5 5 # 联系电话 ： 1 3 8 5 6 9 7 0 9 7 3 E ma i I ： h u x m0 7 2 7 1 6 3 c o m 一 2 5