石灰石粉掺合料对混凝土性能的影响.pdf

2 0 1 5年 第 5期 ( 总 第 3 0 7 期 ) N u mb e r 5 i n 2 0 1 5 ( T o t a l N o 3 0 7 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 M AT ERI AL AND ADM I NI CL 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 5 0 5 0 1 8 石灰 石粉掺合料对混凝 土性 能的影响 霍俊芳 。 。 宋茂祥 ， 佟震 ， 崔琪 ， 潘华。 ( 1 内蒙古工业大学 土木工程学院，内蒙古 呼和浩特 0 1 0 0 5 1 ； 2 中国建筑材料科学研究总院， 北京 1 0 0 0 2 4 ) 摘要： 主要研究混凝土中掺入石灰石粉 ， 混凝土的立方体抗压强度和抗冻性能。 当石灰石粉掺量不大于 1 0 时 ， 混凝土的强度 比基准高。 随石灰石粉掺量的增加时 ， 混凝土的强度降低。 在石灰石粉掺和量不大于 1 5 时， 抗冻性能均比基准混凝土高。 随石 灰石粉掺量的增加， 抗冻性能降低。 关键词 ： 石灰石粉； 混凝土； 抗压强度 ； 抗冻性能 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 5 ) 0 5 0 0 7 0 0 3 E ffe c t o f l i me s t on e a dmi x t u r e o n p e r f o r ma n c e o f c o n c r e t e HUO u n f a n g ，S ONG M a o x i a n g ， TONG Zhe n ， CUI ， PAN Hu a。 ( 1 S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r i n g ， I n n e r Mo n g o l i a Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， Ho h h o t 0 1 0 0 5 1 ， C h i n a ； 2 C h i n a B u i l d i n g Ma t e ri a l s Ac a d e my ， Be i j i n g 1 0 0 0 2 4， C h i n a ) Abs t r a ct ： Me c ha n i c a l p r o p e r t i e s a n d f r o s t r e s i s t a n c e o n c o n c r e t e we r e s t ud i e d wh e n fime s t o n e po wd e r a d mi x t u r e wa s a d d e d t o c o n c r e t e Th e e x p e rime n t r e s u l t s s h o we d t h a t l i me s t o n e p o wd e r c o n t e n t i s l e s s tha n 1 0 ， c o n c r e t e c u b e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h i s h i g h e r t h a n the r e f e r e n c e c o n c r e t e Al o n g wi th the i n c r e a s e o f l i me s t o n e p o wd e r c on t e n t ， c o n c r e t e c o mp r e s s i ve s t r e n g t h d e c r e a s e d The f r o s t r e s i s t a n c e o f c o n c r e t e we re be t t e r tha n r e f e r e n c e c o n c r e t e wh e n l i me s t o n e p o wd e r c o n t e n t n ot mo r e tha n 1 5 The f r o s t r e s i s t an c e o f c o n c r e t e d e g r a d e d wi th the i n c r e a s e l i me s t o n e p o wd e r c o n t e nt Ke y wor ds： l i me s t o n e p o wde r ； c o n c r e t e； c o mp r e s s i v e s t r e n g th ； f r e e z i n g res i s t a n c e 0 引言 混凝土是 目前使用量最大的建筑材料 ， 在建设工程 中 起着举足轻重的作用。 随着混凝土技术 的进步 ， 在高性能 减水剂和大掺量 矿物掺合料 的物质基 础上 ， 以低水胶 比、 大掺量矿物掺合料 和聚羧酸外 加剂为主要技术特征 的建 筑物高性能混凝土在建设工程 中应用越来越广泛和普遍。 石灰石在我 国有丰富的储量 ， 在石灰石机制砂和碎石 生产 过程中， 会产生许多石粉， 这些石粉如果不能合理利用 ， 会 造成环境污染。 因此 ， 经济合理地利用这些石灰石粉 ， 能消 除石粉对环境的污染 。 大量研究表 明， 石灰石粉掺入 混凝 土主要作用为加速水化效应 、 石灰石粉 的活性 效应 、 石灰 石粉的颗粒形貌效应 、 石灰石粉 的减水效应 。 石灰石粉 取代水泥在降低造价成本 ， 减小水化 热 ， 提高 资源利用 以 及保护生态环境等方面有突出的作用 。 本试验 主要研究 在矿物掺合料粉煤灰和硅粉掺量一定时 ， 随石灰石粉掺量 增大 ， 混凝土的力学性能和抗冻性能 。 1 原材料及配合 比 1 1 原材料 水泥 ： P O 4 2 5级水泥 ， 中联 水泥有 限公 司， 性 能指 标见表 1 - 4 ； 表 1 P- O 4 2 5级水泥物理性能 表2 粉煤灰物理性能 细骨料 ： 中砂 ， 细度模数 2 7 9 ， 含泥量 2 5 ， 堆积密度 粗骨料 ： 5 2 5 IT I n l 连续级配碎石 ； 压碎指标 4 ， 含泥 量 0 4 ， 针片状含量 3 ， 表观密度 1 7 8 0 k g m ； 收稿 日期： 2 0 1 4 1 0 1 2 基金项 目： “ 十二五” 国家科技支撑计划课题 ( 2 0 1 2 B A J 2 0 B 0 4) 7 0 1 4 6 5 k g m ， 表观密度 2 6 5 0 k g m ， 颗粒级配 良好 ； 粉煤灰 ： 达拉特旗火 力发 电厂 I 级粉煤灰 ； 性能指 标 见表 2 ； 石灰石粉 ： 普通石灰 石粉 ， 山西石灰制品非金属原 料 有限公司； 性能指标见表 4 ； 表 3 硅灰物理性能 材料 S i O 2 A 1 2 O 3 F e 2 O 3 C a O Mg O N a 2 O K 2 O S O 3 6 4 3 7 1 0 6 一 一 2 0 3 3 5 6 0_ 3 6 O- 31 0 5 0 0 6 8 O 5 6 1 1 0 一 一 一 53 3 7 1 O 2 一 一 一 水 泥 粉煤灰 硅粉 石粉 2 2 0 6 5 1 3 5 2 5 5 2 5 4 3 3 6 2 7 O 5 8 5 1 6 0 0 6 7 0 4 1 3 3 043 0 5 8 硅粉 ： 微硅粉 ， 北京西曼特工程技术有限公 司； 性能指 标见表 3 ； 矿物掺合料的化学组成见表 5 ； 外加剂 ： H TH P C 聚 羧 酸 高 性 能 减 水 剂 ， 减 水 率 2 6 8 ， 含气量 2 5 ， 山西黄腾化工有限公司 ； 水 ： 清洁 自来水。 1 2混 凝 土 配合 比 本试验以 C 3 5普通混凝土的配合 比为基准配合 比， 按 照体积法， 在粉煤灰掺量 5 和硅粉掺量 1 0 时， 随石灰石 粉掺量变化 ， 研究混凝土 2 8 、 5 6 d抗压强度和 2 8 d抗冻性 能变化 ， 找出合理的配合 比， 应用于混凝土工程 中。 混凝土 配合 比如表 6 。 2试验 结果及分析 2 1 石灰石粉对混凝土立方体抗压强度 的影响 本试验采用 1 0 0 rai n X 1 0 0 m i i 1 X 1 0 0 r l l l T l 的试块 ， 经 乘 以 O 9 5的折减系数后得 2 8 d立方体标准抗压强度 ， 试 验结果见表 7 。 表6混合骨料混凝土配合比 表 7混凝 土立方 体抗 压强 度 MP a 龄期， d K 1 K 2 K 3 K 4 K 5 2 8 4 8 8 5 2 4 517 4 4 1 3 6 7 5 6 51 4 5 5 6 532 4 5 2 3 7 5 从表 7 可 以看 出 ， 在粉 煤灰和硅灰掺量一定 时 ， 混凝 土 2 8 d和 5 6 d强度 中， 石灰石粉掺 量 5 时 ， 混凝 土的抗 压强度最高 ， 分别 比基准混凝土高 7 4 和 8 。 当石 灰石 粉掺和量为 1 0 时， 混凝土 2 8 d和 5 6 d与石灰石 粉掺量 为 5 时 ， 混凝土的强度降低很少 ， 基本 大致相等。 这 主要 是 因为 ， 随石灰石粉掺量 的增加 ， 石灰石粉 具有 良好 的填 充效应和加 速水化效 应 ， 使水 泥水化产 物 C S H 生成率 高， 降低了孔隙率 ， 水泥石 的结构更加密实 J 。 当石灰石粉 掺量大于 1 0 时， 混凝 土的强度 降低 ， 主要是 随石灰石粉 掺量增加时 ， 石灰 石粉 自身活性低 ， 单位体积 内水 泥浆体 量减小 ， 削弱了混凝 土界面 的黏结性能 ， 降低 了凝 土 的强 度。 上述五种混凝土配合比中， 随石灰石粉掺量的增加， 混 凝土 5 6 d和 2 8 d 强度之差越来越小 ， 表 明石灰石 粉复合 掺合料混凝 土 2 8 d时水 化反应 已经很 充分 ， 说 明石 灰石 粉具有加速水化效应 ， 有 利于提 高混凝 土的早期强度 。 石 灰石粉混凝土冻融后质量损失如表 8所示 。 从表 8可 以看 出， 经冻融循环 ， 掺有石灰石粉 5 时 ， 混凝土的质量损失最小， 也就是其抗冻性能最优， 而石灰 石粉掺量为 1 0 时 ， 其抗冻性能与基准混凝 土相当。 随石 灰石粉掺量 的增加 ， 混凝土 的抗冻性能下 降。 这主要是 由 于虽石灰石粉掺合料活性低 ， 但在掺 量不大于 1 0 时 ， 石 灰石粉粒径较小 ， 有很好 的填充效应 ， 改善 了混凝土 的孔 结构 ， 间接地 提高 了混 凝土 抗冻 耐久 性。 当掺 和量 大 于 1 0 时 ， 由于单位体积 内水泥浆体量减少 ， 造成颗粒之间黏 结力减小 ， 不足 以抵抗毛细孑 L 水结冰时产生的水压对混凝 土的极 限抗压强度。 当石 灰石粉掺量不大于 1 5 时 ， 抗冻 循环次数为 2 0 0时 ， 其质量损失要小于 l ， 其抗冻性能不 小于 F 2 0 0 。 石灰石粉掺和量为 2 0 时， 其质量损失最大为 1 3 ， 抗冻性能显著低于其他掺量 。 表 8混凝 土质 量损 失 试件 循环次数 编号 2 5 5 0 7 5 1 0 0 1 2 5 1 5 0 1 7 5 2 0 0 C CF CFs CF P CF L 2 2 石灰石粉 对混凝 土抗冻性 能的影 响 混凝土抗冻性是指混凝土在饱水状态下 ， 能经受 多次 冻融循环而不破坏其外观完整性 ， 也不严重降低其强度 的 性能指标。 混凝土的冻融破坏的微观结构表现为水化产物 结构由密实状态 到酥松 状态 ， 并 伴随微 裂缝 的产生 和发 展 ， 在反复冻融作用下， 微裂缝不断扩展增多 ， 混凝土强度降 低、 动弹模量下降、 表面产生酥松剥落， 直到试件完全破坏 ， 对于掺人矿物掺合料对混凝土抗冻性能的影响已有一定 的 研究成果 。 本试验采用 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 中的快冻法 ， 将 5组尺 71 5 4 7 一 3一 一 3 4 ) 7 2 一 4 一 一 1 2 7 7 3 7 3 J 一 _6 1 1 6 6 4 9 2 4 8 0 O 7 2 1 O 5 4 2 7 5 4 4 8 8 一 0一 一2 7 l 9 1 3 5 l 9 7 加 2 0 7 9 2 2 3 9 9 4 O 0 0 0 1 一 一 一 一 一 O 加