复合矿物掺和料对混凝土力学性能的影响试验.pdf

第 3 4卷第 1 2期 2 0 1 2年 1 2月 人民黄河 YELLOW RI VER Vo 1 3 4 No 1 2 De e 2 01 2 【 水利水 电工程 】 复合矿物掺和料对混凝土力学性能的影响试验 李 军， 张 霞 ( 开封大学 土木建筑工程学院， 河南 开封 4 7 5 0 0 4 ) 摘要： 对掺加不同矿物掺和料的混凝土在不同龄期下的力学性能进行了试验研究。结果表明： 当矿粉和粉煤灰复掺 时， 随着矿粉比例的增加混凝土的强度不断提高， 以3 ： 1 的比例复掺， 其总掺量为2 0 时混凝土的强度最大； 当矿粉和石 灰石粉 复掺 时 ， 两者的 比例为 3 ： l 、 复掺量为 1 0 时混凝 土的强度 最大 ； 石灰石粉和粉煤灰复掺 ， 两者的比例 为 3 ： 1 、 总掺 量为 3 0 时 ， 混凝土 的强度 最小。 关键词 ： 粉煤灰；矿粉；石灰石粉；混凝土；力学性能 中图分类号：T V 4 3 1 文献标识码 ： A d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 0 1 3 7 9 2 0 1 2 1 2 049 Effe c t o f M ul t i - M i n e r a l Ad mi x t ur e s o n M e c ha n i c s Pr o pe r t i e s o f Co n c r e t e L I J u n，Z HA NG Xi a ( S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g a n d A r c h it e c t u r e ，K a n g U n i v e r s i t y ， K a if e n g 4 7 5 0 0 4， C h i n a ) Ab s t r a c t：T h e e f f e c t o f d i f f e r e n t mi n e r a l a dmi x t u r e s o n t h e me c h a n i c s f u n c t i o n o f c o n c r e t e wa s s t u d i e d Th e r e s u l t s s h o w t h a t wh e n mi n e r a l p o wd e r a n d fly a s h a r e mi x e d，t h e s t r e n g t h o f c o n c r e t e i n c r e a s e s a l o n g wi t h t h e i n c r e a s e o f t h e p r o p o r t i o n o f mi n e r a l p o w d e r ，t h e p r o p o r t i o n o f mi x e d 3 ： 1 c o mp l e x，i t s t o t a l mi x i n g c o n t e n t i s 2 0 ，t h e s t r e n gth o f c o n c r e t e i s t h e l a r g e s t Wh e n mi n e r a l p o wd e r a n d l i me s t o n e a r e mi x e d，a r a t i o o f 3 ： 1， a f t e r mi x i n g r e p l a c e c o n t e n t i s 1 0 ，t h e c o n c r e t e c o mp r e s s i v e s t r e n gth i s t h e l a r g e s t L i me l i me s t o n e a n d fl y a s h aft e r mi x i n g，mi x e d r a t i o 3： 1 c o mp l e x，t h e t o t a l c o n t e n t o f 3 0 t o r e p l a c e，c o n c r e t e c o mp r e s s i v e s t r e n gth i s t h e s ma l l e s t Ke y wo r d s：fl y a s h；b l a s t f u r n a c e a s h；l i me s t o n e a s h；c o n c r e t e ；me c h a n i c s p r o p e r t i e s 矿物掺和料是混凝土的重要组成部分， 优质矿物掺和料掺 加于混凝土中可以部分取代水泥， 节约能源， 减少环境污染， 因 此被誉为混凝土的“ 第六组分” 。在水利工程实际施工中， 通常 选用的矿物掺和料是粉煤灰、 矿粉和石灰石粉。单掺一种掺 和料与同时掺用多种掺和料及同一种掺和料与不同种类的其他 掺和料进行搭配组合所制备的混凝土使用性能区别很大。 国内有关掺和料方面的研究大多停留在单一研究阶段， 同 时考虑多组分复合外掺料对混凝土力学性能影响方面的研究较 少。因此， 深入研究多种外加剂和掺和料对混凝土力学性能的 影响， 可以更好地发挥掺和料对混凝土结构性能的改善作用。 1 试验原材料 配制 C 4 5混凝土的水泥采用 4 2 5级普通硅酸盐水泥， 水 泥的各项指标符合 硅酸盐水泥、 普通硅酸盐水泥 ( G B 1 7 5 2 0 0 6 ) 的质量要求。砂为中砂， 级配合理， 能够满足试验要求。 普通粗骨料粒径为 5 2 5 mrn， 连续级配， 为表面比较粗糙且质 地坚硬的石灰岩碎石。粉煤灰符合 用于水泥和混凝土中的粉 煤灰 ( G B 1 5 9 6 -1 9 9 1 ) 标准的规定 ， 满足试验要求。矿粉选用 超细矿渣粉 ， 具有细度均匀、 稳定 ， 颗粒级配合理， 需水性小， 水 1 38 化活性高等性能特点。石灰石粉密度为 2 7 1 g c m ， 比表面积 为 4 8 9 m k g 。试验用水为自来水。外加剂选用萘系高效减水 剂 ， 减水率为 3 0 ， 用量为 1 。 2 试验方案 令水胶比固定不变， 掺和料的掺量分别为 0 、 1 0 、 2 0 、 3 0 ， 复合掺和料的组合为矿粉与粉煤灰复掺、 矿粉与石灰石 粉复掺 、 粉煤灰与石灰石粉复掺， 矿物掺和料两两复掺时所用 的比例为 1 ： l 、 l ： 3 、 3 ： 1 。选取混凝土 7 、 2 8 、 5 6 d龄期的强度作 为主要考核指标。试件尺寸为 1 0 0 m i ll 1 0 0 m m x 1 0 0 fi l m， 按 照配合比制作成型， 在规定的龄期测其抗压强度值。 3 试验结果分析 ( 1 ) 矿粉和粉煤灰复合掺加时混凝土的抗压强度。矿粉和 粉煤灰掺量为 1 0 、 2 0 、 3 0 时对应不同龄期混凝土的抗压 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 4 1 1 作者简介： 李军( 1 9 7 9 一 ) ， 男， 山 东聊城 人 ， 讲师 ， 硕士研 究生， 研 究方向为 建筑 材料性能与检 测 E 。 ma i l 1 1 1 9 7 9 3 9 4 1 6 3 c o rn 人 民 黄 河2 0 1 2年第 1 2期 强度见图 1 。可见， 矿粉和粉煤灰复掺时 ， 混凝土前期强度随着 矿粉比例的减少而降低； 复掺掺和料的混凝土前期强度增长速 率小于同期的基准混凝土 J ， 而在 2 8 d龄期以后， 复掺掺和料 的混凝土强度增长速率普遍高于基准混凝土； 当矿粉和粉煤灰 的比例 F= 3 ： 1 时对应 的混凝土抗压强度较高， 其总掺量为 2 0 时混凝土强度高于其他掺量对应的混凝土强度； 矿粉与粉 煤灰的比例对 5 6 d 龄期的混凝土强度具有显著影响， 随着矿粉 含量 ( 3 ) 石灰石粉和粉煤灰复合掺加时混凝土的强度。按照石 灰石粉和粉煤灰试验数据制备混凝土试件， 养护至规定龄期测 其强度， 见图3 。从图3可以看出， 石灰石粉和粉煤灰复合掺加 时， 混凝土前期的抗压强度增长率一般高于基准混凝土； 掺量 为 1 0 、 石灰石粉和粉煤灰比例 s ： F=1 ： 3 时， 混凝土后期抗压 强度高于其他组合 ； 石灰石粉和粉煤灰复合掺加时， 两者的 比例为 3 ： 1 、 总掺量为 3 0 时， 混凝土的强度最小。 混凝土龄期， d ( e ) 矿粉和 粉 煤灰掺 量为 3 o 图 1 矿粉和粉煤灰复掺时混凝土不同龄期抗 压强度 ( 2 ) 矿粉和石灰石粉复合掺加时混凝土的强度。根据矿粉 和石灰石粉试验数据制备混凝土试件 ， 养护至规定龄期测其强 度， 见图 2 。由图2可知， 矿粉和石灰石粉复掺对混凝土抗压强 度有明显的影响， 其前期的强度增长速率 比较大， 而到后期增 长速率趋缓； 在矿粉和石灰石粉总掺量为 1 0 时， 矿粉和石灰 石粉的比例 ： S=3 ： 1 时对应的混凝土后期抗压强度最高 ； 石 灰石粉掺量较大时不利于提高混凝土后期强度。 在该试验中， 当矿粉和石灰石粉掺量超过 1 0 后 ， 混凝土 的抗压强度随掺量 的增加而降低。在一定 比例和掺量的情况 下， 矿粉和石灰石粉复合掺加能提高混凝土的早期强度_ 4 。J 。 混 凝土龄 期 d ( a ) 矿粉 和石 灰石 粉掺 量为1 0 5 2 4 6 奏 40 是34 2 8 混 凝土 龄期 ， d ( b ) 矿 粉和 石灰石 粉掺 量为 2 O 7 2 8 5 6 混 凝土龄 期 ， d ( c ) 矿 粉和石 灰石 粉掺 量为 3 O 图2 矿粉和石灰石粉复掺时混凝土不同龄期抗压强度 图 3 石灰石粉和粉煤灰复掺时混凝土不 同龄期抗压强度 4 结论 当矿粉和粉煤灰复合掺加时 ， 随着矿粉比例的增加混凝土 的强度不断提高， 以 3 ： I 的比例复合掺加， 其总掺量为 2 0 时 昆凝土的强度最大； 当矿粉和石灰石粉复合掺加时， 两者的比 例为 3 ： 1 、 复掺量为 1 0 时混凝土的强度最大； 石灰石粉和粉 煤灰复合掺加时， 两者的比例为3 ： 1 、 总掺量为 3 0 时， 混凝土 的强度最小。如何合理地搭配使用各种掺和料， 充分发挥各种 掺和料的优势互补作用 ， 对提高混凝土的工作性、 强度和耐久 性， 以及更有效地利用掺和料资源 ， 具有十分重要的意义。 参考文献 ： 1 王杰， 张雄， 杨宏 粉煤灰、 矿粉双掺混凝土配合比设计系统应用研究 J 粉煤灰综合利用， 2 0 0 5 ( 4 ) ： 1 9 2 1 2 黄士元 高性能混凝土发展的回顾与思考 J 混凝土， 2 0 0 3 ( 7 ) ： 3 5 3 尚建丽， 李晓光 高性能复合胶凝材料流变性能试验研究 J 建筑材料学 报 ，2 0 0 0 ( 3 ) ： 2 7 9 2 8 3 4 李懿， 王元纲， 张高勤， 等 掺复合型掺合料水泥胶砂强度的试验研究 J 混凝土与水泥制品， 2 0 0 8 ( 5 ) ： 5 0 5 3 5 付亚伟， 王硕太， 崔云长 硅灰对自密实混凝土性能的影响 J 四川建筑科 学研究， 2 0 0 9 ( 1 ) ： 1 9 1 1 9 3 6 段付珍， 张慧海， 牛获涛， 等 掺合料及普通混凝土抗压强度随龄期变化规 律试验研究 J 混凝土， 2 0 1 1 ( 4 ) ： 5 8 6 0 【 责任编辑张华岩】 l 3 9 宝 趣吾 l 擐