大掺量矿粉配制C30混凝土的研究.pdf

斩 建蟓 中 国 科 技 核 心 期 刊 大掺量矿粉配制 C 3 0混凝土的研究 高立， 陈美祝， 高博 ， 李泉量， 李芳艳 ( 武汉武新新型建材有限公司， 湖北 武汉4 3 0 0 8 0 ) 摘要 ： 系统研究了矿粉掺量对胶凝材料体系基本性能的影响， 认为矿粉掺量达到 7 0 时， 复合胶凝材料的性能仍能满足 P 0 3 2 5 的要求。采用 搅拌站常用的 C 3 0混凝土配合 比， 利用制备 的复合胶 凝材 料配制混凝土 ， 其 工作性能 良好 ， 早期抗压 强度 略低于常规 配方的混凝土， 但 后期抗压强度 高于常规配方的混凝 土， 2 8 d 抗压 强度符合 GB 5 0 1 0 7 - 1 0 1 0 =i昆凝土强度检验评定标准 对 C 3 0混凝 土的要求。 关键 词： 大掺量； 粒化高炉矿渣粉； 混凝土； 复合胶凝材料 中图分类号： T U 5 2 8 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 5 ) 0 2 0 0 4 7 0 3 Re s e a r c h o n p r e p a r a t i o n o f C3 0 c o n c r e t e 、 v i t l I hi g h b l e n d i n g GGBS G A0 L i ， C HE N Me i z h u ， G A0 B o ， L I Q u a n l i a n g ， L I F a n g y a n ( Wu Xi n Ma t e ria l s C o mpa n y L i mi t e d， Wu h a n 4 3 0 0 8 0， Hu b e i ， Ch i n a ) Abs t r ac t ： T h i s pa p e r fi r s t s y s t e ma t i c a l l y s t u d y t h e i n f l u e n c e o f GGBS mi x i n g a mo u n t o n t h e p e r f o r ma nc e o f c o mpo s i t e c e me n t i t i o us ma t e ria l s ， a nd t h e r e s u h s h o ws t h a t t h e p r o p e r t i e s o f c o mp o s i t e c e me n t i t i o u s ma t e ria l c a n me e t t h e r e q ui r e me n t s o f P 03 25 wi t h 7 0 GGBS ： t h e n u s i n g t h e c o mmo n mi x i n g r a t i o o f C3 0 c o n c r e t e i n c o mmo d i t y c o n c e rt mi x s t a t i o n， c o n c r e t e p r e pa r e d w i t h s u c h m a d e c o mp o s i t e c e m e n t i t i o u s ma t e r i al h a s g o o d p e rf o r ma n c e ， e arl y c o m p r e s s i v e s t r e n g t h i s s l i g h t l y l o w e r t h an t h a t o f c o n c r e t e p r e p are d wi t h c o n v e n t i o n al f o r mu l a， b u t t h e l a t e c o n c r e t e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h i s g r e a t e r t h a n t h a t o f c o n c r e t e p r e p are d wi t h c o n v e n t i o n a l f o rm u l a ， 2 8 d c o mp r e s s i v e s t r e n g t h i s i n l i n e wi t h t h e r e q u i r e me n t s o f C3 0 c o n c r e t e a s s p e c i fie d i n GB 5 01 0 7 - 1 01 0 ” S t a n d a r d f o r e v alu a t i o n o f c o n c r e t e c o mp r e s s i v e s t r e n gth” Ke y wo r d s ： h i g h b l e n d i n g ， G GB S ， c o n c r e t e ， c o m p o s i t e c e me n t i t i o u s m a t e ri a l 粒化高炉矿渣粉作为一种高性能混凝土掺合料己 在商品 混凝土中得到了广泛应用， 并且取得了良好的效果， 如减少水 化热、 降低成本、 提高耐久性等。目 前混凝土中矿粉掺量一般 在4 0 以下， 但从活性分析上来看， 矿粉在混凝土中的取代 量应该还可以增大。本文以矿粉、 粉煤灰、 水泥组成复合胶凝 材料， 首先研究了矿粉掺量对胶凝材料基本性能的影响， 确定 合适的胶凝材料配比， 然后以此种胶凝材料进行C 3 0 混凝土 的配制试验。 1 试验 1 1 原材料 收稿 日期 ： 2 0 1 4 0 9 2 8 作者简 介： 高立 ， 男 ， 1 9 8 8年生 ， 河 南信 阳人 ， 硕士 ， 工程师 ， 研 究方 向 为冶金 固废资源化利用及建筑节 能。 地址 ： 武汉市青 山区工人村武钢 1 4号 门， E ma i l ： 7 4 7 6 9 7 8 5 1 6 3 e o m。 矿粉： 采用武汉武新新型建筑材料有限公司生产的$ 9 5 级 矿粉， 密度2 9 0 0 k g m ， 比表面积4 1 2 m 2 k g ， L L 1 0 2 ， 含 水率0 2 ， 放射性合格， 其主要技术指标见表1 。 表 1 矿粉的主要 技术指标 水泥： 采用湖北亚东水泥有限公司生产的P 0 4 2 5 水泥， 细度( 4 5 m筛筛余) 4 9 5 ， 主要性能指标见表2 。 表 2 水泥 的主要性能指标 粉煤灰： 武汉阳逻电厂生产的粉煤灰， 细度( 4 5 m筛筛 余) 1 3 6 ， 需水量比9 8 ， 烧失量7 3 。 砂： 细度模数2 1 5 ， 含泥量2 4 ， 颗粒级配如表3 所示。 N E W BUI L DI NG MAT E RI AL S 4 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 高立 ， 等： 大掺量矿粉配制 C 3 0混凝土的研究 表 3 砂的颗粒级配 筛 尺 寸 3 1 5 2 6 5 1 9 0 1 6 0 1 3 2 9 5 4 7 5 2 3 6 2 3 6 ，n1 m 筛 量0 9 3 0 6 0 - 7 5 7 5 1 6 8 62 2 9 3 2 6 9 7 6 0 9 7 9 8 1 0 0 ， 减水剂： 武汉源锦建材科技有限公司生产的聚羧酸高效减 水剂， 减水率2 1 2 ， 固含量 1 0 4 。 1 2 试验方法 1 2 1 试验设计 将矿粉、 水泥、 粉煤灰 3 种材料复掺制备复合胶凝材料， 其中粉煤灰掺量为3 一 1 0 。首先研究了矿粉掺量对混凝土 中胶凝材料体系基本性能的影响，并据此确定胶凝材料的组 成； 参照搅拌站常用的C 3 0 混凝土配合比配制混凝土， 并测试 新拌混凝土性能及不同龄期混凝土的强度。 1 2 2 参照标准 本研究主要参照标准分别为： J C ff 1 0 8 3 -2 0 0 8 水泥与减 水剂相容性试验方法 ； G B 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 ； G B 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 普通混凝土力学性能 试验方法标准 ； G B 5 0 1 0 7 -1 0 1 0 混凝土强度检验评定标准 ； G B T 1 3 4 6 -2 0 1 1 水泥标准稠度用水量凝结时间安定性检验 方法 ； G B T 1 7 6 7 1 -1 9 9 9 ( 水泥胶砂强度检验方法( I S O 法) ； G B T 2 4 1 9 -2 0 0 5 水泥胶砂流动度测定方法 。 2 试验数据及分析 2 1 胶凝材料体系的研究 2 1 1 矿粉掺量对复合胶凝材料标准稠度用水量的 影响 ( 见图 1 ) 删 旺 暖 监 图 1 矿粉掺量对复合胶凝材料标准稠度用水量的影响 从图1 可以看出， 复合胶凝材料的标准稠度用水量随矿粉 4 8 新型建筑材料 2 0 1 5 2 掺量的增加而减小， 当矿粉掺量大于6 0 时， 标准稠度用水 量减少的趋势更明显。 这是矿粉的颗粒形貌以 及颗粒级配等综 合作用的结果l l 】 。 矿粉与水泥的颗粒级配是互补的 。 矿粉中 小于3 m的颗粒含量、 大于3 2 m的颗粒含量均小于相应水 泥中的颗粒含量， 而3 3 2 m的颗粒含量则是矿粉的高于水 泥的， 由此矿粉的掺入可以使胶凝材料体系的孔隙率降低， 减 少填充水量。 2 i 2 矿粉掺量对复合胶凝材料凝结时间的影响 ( 见图 2 ) 图 2 矿粉掺 量对 复合胶凝材料凝结时间的影响 从图2 可以看出， 随着矿粉掺量的增加， 复合胶凝材料的 初凝时问有延长的趋势， 而终凝时间却有缩短的趋势。 这说明 矿粉掺量增加后，使得复合胶凝材料浆体具有可塑状态的时 间延长， 而失去可塑性产生力学强度的时间则缩短。 2 1 3 矿粉掺量对复合胶凝材料胶砂流动度的影响 ( 见图3 ) 图 3 矿粉掺 量对复合胶凝材 料胶砂流动度的影响 从图3 可以看出， 在相同胶砂比( 1 ： 3 ) 、 水胶比( 0 5 0 ) 条件 下， 随着矿粉掺量的增加， 胶砂流动度有不断增大的趋势。这 与前面矿粉掺量对标准稠度用水量的影响规律相似， 者均 说明了矿粉具有减水作用。 2 1 4 矿粉掺量对复合胶凝材料胶砂力学性能的 影响( 见图4 、 图5 ) 从图4 、 图5 可以看出， 随着矿粉掺量的增加， 胶砂3 d 、 7 d 、 2 8 d 抗折强度、 抗压强度均降低， 且在矿粉掺量大于 6 0 时， 降低的幅度明显增大。 从前面的标准稠度用水量结果也可 叭 獬蛳 咖 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 黄俭才， 等： 发泡剂对气泡轻质土性能和微观结构影响研究 从图5 ( a ) 、 ( c ) 、 ( e ) 可见， 在未掺原料土条件下， 发泡剂A 制备的气泡轻质土的孔径较大、 孔壁较薄、 部分孔壁已经破碎、 形成了连通孔； 发泡剂B制备的气泡轻质土中小孔径气孔增 多、 孔壁相对较厚、 孔的完整性较好， 但规整性较差； 发泡剂C 制备的气泡轻质土孔径相对较小、 孔壁较厚、 孔的规整性较 好。从图5 ( b ) 、 ( d ) 、 可见， 掺加原料土后， 孔径变化不大， 但孔壁变薄、 孔易破碎。 这表明气泡稳定性好的发泡剂制备的 气泡轻质土的孔径相对较小、 孔壁较厚、 不易破碎， 形成连通 孔的可能性降低， 因而抗压强度高、 吸水率小。 3 结论 ( 1 ) 发泡剂对气泡轻质土的流动度和抗压强度有较大影 响。 发泡剂的气泡稳定性越好， 所制各的气泡轻质土流动度越 小、 抗压强度越高。 ( 2 ) 不同发泡剂制备的气泡轻质土吸水率有较大差异。 气 泡稳定性好的发泡剂制备的轻质土吸水率较低， 但其开口孔隙 率也在5 0 以上。随着原料土的掺加， 开口孔隙率明显增大， 吸水率相应增加。 ( 3 ) 气泡稳定性好的发泡剂制备的气泡轻质土气孔孔径 相对较小、 气孔形状规整、 孔壁较厚， 不易破碎， 因而其抗压强 度高、 吸水率低、 开口孔隙率相对较小。 参考文献 ： 【 1 章灿林 ， 梁斯 ， 谢 云飞， 等 气泡轻质土 的制备与性能研究【 J J 新型 建筑材料 ， 2 0 1 4 ( 8 ) ： 3 2 3 4 【 2 蔡力 ， 陈忠平， 吴立坚 气泡混合 轻质土 的主要力学特 性及应用 综述 公路交通科技 ， 2 0 0 5 ， 2 2 ( 1 2 ) ： 7 2 7 4 【 3 陈选军 气 泡轻质土在解 决桥头跳车 中的应用探讨【 J 】 交通 与路 建 ， 2 0 1 2 ( 5 ) ： 1 9 3 1 9 5 【 4 陈文平， 谭存茂气泡混合轻质土在台背回填施工中的应用l J 公 路 ， 2 0 1 2 ， 1 1 ( 1 1 ) ： 1 6 3 1 6 5 5 】 章灿林 ， 黄俭才 ， 熊永 松， 等 不 同原料土掺量 的气泡轻质土 耐久 性研究【 J 武汉理工大学学报 ， 2 0 1 4 ， 3 6 ( 8 ) ： 3 2 3 6 6 】 何 国杰 ， 丁 振洲 ， 郑颖 人 气泡混合轻质 土的研究及其 性能 J J 地 下空 间与工程学报 ， 2 0 0 9 ， 2 5 ( 1 ) ： 1 8 2 2 7 朱伟， 姬凤玲 ， 李 明东 轻质 土密度、 强度与材料组成 的关系研 究 岩 土力学， 2 0 0 7 ， 2 8( 7 ) ： 1 1 4 2 1 1 4 4 8 三崎他 气泡混合轻量盛土工法 J 基磁工 ， 1 9 9 4 ， 2 2 ( 1 O ) ： 1 6 2 1 9 T a e - Hy u n g Ki m， T a e - H o o n K i m, G i - C h u n K a n g P e r f o r ma n c e e v a l u a t i o n o f r o a d e mb an k me n t c o n s t r u c t e d u s i n g l i g h t we i g h t s o i l s o n a n u n i m p r o v e d s o f t s o i l l a y e r f J E n n e e fi n g G e o l o g y ， 2 01 3， 1 6 0( 2 7 )： 3 4 43 A ( 上接第 4 9页) 从表7 可以 看出， 复合胶凝材料配制的混凝土早期抗压强 度 低于水泥配制的混凝土， 但2 8 d 抗压强度反而高于 水泥 配 制的混凝土。 用复合胶凝材料配制的混凝土2 8 d 抗压强度符 合 G B 5 0 1 0 7 -1 0 1 0 对C 3 0 混凝土的要求。 3 结论与展望 ( 1 ) 矿粉掺量增加可以降低复合胶凝材料的标准稠度用水 量， 增大胶砂的流动度， 同时延长胶凝材料的初凝时间， 缩短 终凝时间，但矿粉掺量增加对胶砂的力学性能特别是早期强 度不利， 但是矿粉掺量达到7 0 时仍能配制出性能满足 P 0 3 2 5 水泥性能要求的胶凝材料。 ( 2 ) 利用复合胶凝材料配制的混凝土对骨料的包裹性能比 水泥好， 复合胶凝材料对混凝土工作性能有利， 可以提高坍落 度， 同时由于其早期水化速度较慢， 故其坍落度经时损失率小 于水泥。 ( 3 ) 用复合胶凝材料配制的混凝土早期抗压强度略低于水 泥配制的混凝土， 但2 8 d 抗压强度高于水泥配制的混凝土。 用 复合胶凝材料配制的混凝土 2 8 d 抗压强度符合G B 5 O 1 0 7 1 0 1 0 中非统计方法对C 3 0 混凝土的要求。 ( 4 ) 因成分及性能的差异， 当矿粉掺量较大且以矿粉为主 要胶凝材料时，混凝土的配制和传统波特兰水泥配制混凝土 的方法应该有所改变。 后续还需进行的试验为： 矿粉与常见外 加剂的相容性、 矿粉对混凝土耐久性的影响、 添加碱性激发剂 提高胶凝材料和混凝土的早期强度等。 参考文献： 【 1 】 赵旭光， 李长成， 文梓芸， 等 高炉矿渣粉体 的颗粒形貌研究 f J 1 建 筑材料 学报 ， 2 0 0 5( 5 ) ： 5 5 8 5 6 1 2 】2 万惠文 ， 林 宗寿， 水中和， 等 矿渣微粉颗粒群 分布及 形貌对水泥 性 能的影响【 J J 武汉理工大学学报 ， 2 0 0 3( 1 ) ： 1 9 2 2 【 3 】 张育才 ， 林 宗寿， 周惠群， 等 不 同粉磨方式矿 粉颗 粒特性的研究 武汉理工大学学报 ， 2 0 0 8 ( 5 ) ： 4 2 4 6 4 】 刘孟贺 矿渣微粉用 作混凝土活 性掺和料 的研 究f J 新型 建筑材 料 ， 2 0 0 4( 1 1 ) ： 4 7 4 9 5 秦宇峰矿粉在泵送混凝土中的作用叨 山西建筑， 2 0 0 7 ( 6 ) ： 1 7 2 - 1 7 3 6 孔书祥 从混凝土用材料谈聚羧酸减水剂的应用 J 】 _ 四川建筑， 2 0 1 3( 5 ) ： 2 1 9 2 2 0 A N E W BUI L DI NG M ATE RI AL S 53 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m