兑硫石膏对复合掺合料混凝土力学性能影响.pdf

2 0 1 3年 第 9期 (总 第 2 8 7 期 ) N u mb e r 9 i n 2 0 1 3 ( T o t a l No 2 8 7) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AL A ND ADM I NI CL E d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 3 0 9 0 2 2 脱硫石膏对复合掺合料混凝土力学性能影响 钱大行 。孙犁 ( 洛阳理工学院 土木工程系，河南 洛阳 4 7 1 0 2 3 ) 摘要 ： 在普通混凝土中掺入矿渣微粉和粉煤灰得到复合掺合料混凝土的基础上， 采用脱硫石膏替代粉煤灰 ， 改变混凝土 中胶 凝材料 S O 含量 ， 研究脱硫石膏不同掺量对混凝土胶砂强度和混凝土强度的影响。 试验表明： 脱硫石膏掺人可改善混凝土早期和 后期强度 ， 并且脱硫石膏掺量( S O 含量 ) 一定时 ， 对提高复合掺合料混凝土早期和后期抗压强度较为显著。 关键词 ： 脱硫石膏 ；掺合料 ；混凝土 ；强度 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 4 1 文献标志码： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 0 9 0 0 7 7 0 3 E ffe c t s o f d e s u I p h u r i z a t i on g y p s um o n t h e c o m p o s it e m i n e r a l a d m i x t ur e o f c on c r e t e m e c h a nic a l p r o p e r t i e s QI ANDa x i n g ， S U NL i ( L u o y a n gI n s t i t u t e o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g yDe p a r t me n t o f Ci v i l E n g i n e e r i n g ， L u o y a n g4 7 1 0 2 3 ， Ch i n a ) Abs t r a c t ： Co mpo s i t e mi n e r a l a d mi x tur e of c o n c r e t e i s ma d e b y a dd i n g s l a g a n d c o a l a s hThi s r e s e a r c h i s c o nd u c t e d by us i n g of d e s u l p hu r i z a t i o n g y ps u m i ns t e a d o f c o a l a s h t o c h a n g i n g t h e c o nt e n t o f c e me n t i t i o us ma t e r i a l S O3 i n c o n c r e t e， fi nd o u t t he e ffe c t s o n the mo r t a r s t r e n g t h and c o mp r e s s i v e s tre n gth c a u s e d b y d i ff e r e n t d e s u l p h u r i z a t i o n g y p s u m a mo u n t s T h e t e s t s s h o w t h a t b y a d d i n g d e s u l p h u r i z a t i o n g y p s u m t h e c o mp r e s s i v e s tr e n gth c o u l d b e i mp r o v e d a t b o t h e a r l y a n d l a t e r s t a g e s Wh e n t h e d e s u l p h u r i z a t i o n g y p s u m ( s o3 c o n t e n t )t a k e s u pt o a c e r t a i na mo u n t ， t h ei mp r o v e me n t s o f c o mp r e s s i v e s t r e n gtha t e a r l ya n dl a t e r s t a g e s a r e r a t h e r s i g n i fi c a n t Key w or ds： d e s u l p h u r i z a t i o n g y p s um ； a d mi x tur e； c on c r e t e ； s t r e ng t h 0 引 言 复合掺合料混凝土与传统混凝土有着本 质区别 。 由于 采用多种活性矿物细掺料 ， 使水泥石组分结构发生很大改 变 ， 同时相对减少 了水泥用量 ， 则导致胶凝材料中 S O 含量 降低 ， 所 以应适当调整复合掺合料混凝土 中 S O 的含量_ l 】。 脱硫石膏是煤炭燃烧 时烟气 中的 S O 与石灰石料浆 反应并氧化后的产物 ， 其主要成分是 C a S O 4 2 H ： 0 。 从脱硫 石膏化学组成初步判定 ， 脱硫石 膏可在混凝土 中使用 。 通 过试 验表 明 ， 不 同脱硫 石膏 中主要 成分 ( C a O和 S O ) 含量差别不大 ； 粒度较磨 细天然石膏细 ， 而且分布集 中， 多 在 2 0 6 0 I x m 之间； 水化后硬化晶体结构紧密 ， 较天然石膏 提高 1 0 2 0 ； 用水量 、 凝结时 间等技术指标与天然石膏 基本相同 ， 但抗折 、 抗压强度可分别提高 5 9 和 9 8 。 目前复合掺合料多为粉煤灰和矿渣微粉 。 作为工业 副 产品不但可改善混凝土的使用性能 ， 而且在经济效益和环 境保护方 面有着 明显优势 。 所 以不能 因脱硫石膏 的利用 ， 而摒弃其他掺合料 ， 况且这些材料具有各 自的化学组成 、 粒 度分布和相关性能 ， 同时掺加可产生特性互补效应和叠 加效应 7 4 。 综 上所述 ， 研究脱 硫石膏对混凝土性能 的影 响 应在掺加其他掺合料基础上进行。 收稿 日期 ：2 0 1 3 - 0 3 - 0 8 基金项目：河南省科技厅科技攻关项 目( 1 0 2 1 0 2 3 1 0 3 7 1 ) 1 试验 方法及 步骤 试验 以普通混凝土为基准混凝土 。 采用矿渣微粉和粉 煤灰替代水泥得到复合掺合料混凝土为对比混凝土。 在掺 合料总替代率不变条件下 ， 逐步增加脱硫 石膏并等量减少 粉煤灰的掺量。 考虑到不同脱硫石膏和水泥 中 C a S O 含量 不尽相 同， 会引起胶凝材料中 S O ， 变化。 故根据胶凝材料化 学成分计算 出 S O 总含量 ， 以便研究 S O ， 变化对混凝 土性 能 的影 响。 试验首先检测材料主要技术指标 ， 再进行不 同配比胶 砂强度和混凝土抗压强度 ， 及工作性能试验。 通过分析得出 脱硫石膏对复合掺合料混凝土力学性能 的影响。 2 试验 结果及 分析 2 1 材料 性能试验 试验采用洛 阳万基牌 P O 4 2 5 R级水泥 ； 洛河产细度 模数为 2 3 的 中砂 ； 伊川产 5 2 0 mm连续级 配碎石 ； 济源 国泰 $ 9 5 级矿渣粉 ； 洛阳首 阳山热 电厂浮选 I 级粉煤灰和 脱硫石膏 。 所用材料均满足 国家相关技术指标要求。 胶凝 材料的化学成分 、 主要 技术指标和粒径分布 ， 见试验结果 表 1 3 。 7 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 1 胶凝材料化学成分组成 品种 0 5 ix m 5 1 OIx m 1 0 2 0 t x m 2 0 4 0Ix m 4 0 6 0Ix m 6 0 8 0 t x m 8 0 L L m 2 2 胶砂强度试验及分析 试验根据 G B T 1 7 6 7 -1 9 9 9 ( 水泥胶砂强度检验方法 进行 。 配比及试验结果见表 4 。 胶砂抗折强度试验表明： 掺加矿渣微粉和粉煤灰后 ， 7 d 抗折强度较基准试样有所降低， 2 8 d 强度提高。 掺人脱硫 石膏可提高 7 d 抗折强度 ， 但掺量大于 9 ( S 0 含量 2 9 ) 时小于对 比试样 ； 2 8 d 抗折强度基本接近基准试样和对 比 试样。 总体上对早期和后期抗折强度影响不大。 表 4 胶凝材料配比及胶砂强度试验 胶砂抗压强度试验表明 ： 掺加矿渣微粉和粉煤灰后 ， 7 d 抗压强度 同样较基准试样有所降低 ， 2 8 d强度有所提高 。 掺入脱硫石膏可提高 7 d 抗压强度 ， 强度变化随脱硫石膏 掺量提高呈下降趋势 ， 掺量大于 9 ( S O 含量 2 9 ) 时小 于对 比试样 。 2 8 d 抗压强度大部分高于基 准试样 ， 并接近 对比试样 ； 脱硫石膏掺量为 7 8 ( S O 含量 2 5 2 7 ) 时强度值提高明显 。 试验分析 ： 矿渣和粉煤灰具有火 山灰效应 、 形态效应 和填充效应 。 脱硫石膏具有对硫酸盐活性 的激发效应和 自 身析 晶效应 。 由于以上材料化学活性都不及水泥 ， 掺合料 在早期主要发挥 了形态效应和填充效应 的作用 ， 参与水化 程度 ( 火山灰效应 ) 有限。 早期强度变化主要受水泥水化反 应控制 ； 另外 ， 大掺量掺合料对水泥 的“ 稀释效应” ， 减弱了 水泥水化对强度的影响。 故出现早期抗压强度较基准试样 下降。 后期在脱硫石膏激发火山灰活性和 自身析晶效应作 用下 ， 随着矿渣和粉煤灰各种效应加强 ， 二次水化反应开 78 始显现。 通过脱硫石膏激发和析晶更多水化物产生、 填充使 微结构更加密实 ， 表现为后期抗压强度提高 ， 但微结构 中 水化产物之间的黏结力并无 明显改善 。 故衡量抗拉性能 的 抗折强度变化不大。 2 3 混凝土抗压强度试验及 分析 混凝土抗压强度 和工作性能试验采用 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 和G B T 5 0 0 8 O 一 2 0 0 2 ( 普通混凝 土拌合物性能试验方法标准 。 试验配比和 试验结果分别见表 5 、 6 。 7 d 混凝土强度试验表明： 对比混凝土掺加脱硫石膏后 ， 7 d 抗压强度普遍提高 ； 掺加 7 ( S O 含量 2 5 ) 时提高幅 度最小， 也可达 1 0 ； 掺加 1 3 ( S O 含量 3 5 ) 时提高幅 度最大可达 2 0 。 在总体过程中 ， 变化较为平稳 ， 大都集 中 在 3 0 3 3 MP a ， 所以脱硫石膏掺入可提高混凝土早期强度。 在实 际工程 中对缩短拆模 时间 ， 加快材料周转 ， 节省工程 经费是有利的。 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 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m