石粉含量对机制砂清水混凝土表观质量的影响.pdf

2 0 1 5 年 第 1 2 期 (总 第 3 1 4 期 ) N u mb e r 1 2 i n 2 0 1 5( T o t a l No 3 1 4 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 预拌混凝土 READY M I XED CONCRET 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 5 1 2 0 2 7 石粉含量对机制砂清 水混凝土表观质量 的影 响 周孝军 ， 牟廷敏 ， 梁远博 ， 丁庆军。 ( 1 西华大学 建筑与土木工程学院，四川 成都 6 1 0 0 3 9 ； 2 四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院，四川 成都 6 1 0 0 4 1 ； 3 武汉理工大学 硅酸盐材料国家重点实验室，湖北 武汉 4 3 0 0 7 0 ) 摘要： 通过对混凝土拌合物工作性能 、 浆体黏度与含气量、 硬化试件表面气孔分布与外观色泽研究 ， 探讨了机制砂中石粉含量 对混凝土外观质量的影响规律。 同时 ， 通过 S E M 观测了硬化试 件 2 8 d龄期 时的水化产物形貌特征。 试验表 明： 石粉含量低于 5 时 ， 试件表面气孔较多， 局部有色差。 石粉含量不超过 1 0 时， 浆体旋转黏度值在 2 0 0 0 MP a S 以内， 含气量小于 2 0 ， 浆体黏 度适中， 工作性能好， 试件表面色泽均匀 、 气孔少 ， 能达到清水混凝土外观效果。 石粉含量超过 1 5 后， 混凝土较黏稠， 流动性差 ， 试件表面易出现麻面 、 气孔等缺陷。 适量石粉可增加混凝土微结构的致密性 ， 细化 C H晶粒， 提高混凝土的力学性能和耐久性能 。 关键词 ： 机制砂 ； 清水混凝土； 石粉 ； 黏度 ； 表观质量 中图分 类号 ： T U5 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 ) 1 2 -0 1 0 6 0 4 Eff e c t s o f l i me s t o n e p o wd e r o n a p p a r e n t q u a l i t y o f ma n u f a c t ur e d s a n d f a i r f a c e d c o n c r e t e Z H OU X i a o j u n ， MO U T i n g m i n ， L I A NG Y u a n b o ， D I NG Q i n g i u n ( 1 S c h o o l o f Ar c h i t e c t u r e a n d C i v i l E n g i n e e ri n g， Xi h u a Un i v e r s i t y ， C h e n g d u 6 1 0 0 3 9， Ch i n a ； 2 Si c hu a n Pr o v i n c i a l Tr a n s p or t De p a r t me n t Hi g hwa y P l a n ni n g S u r v e y De s i g n a n d Re s e a r c h I n s ti t u t e， Ch e n g d u 61 0 0 41， Chi n a； 3 S t a t e Ke y La b o r a t o r y o f S i l i c a t e Ma t e ri a l s f o r Ar c h i t e c t u r e s ， Wu h a n Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y， Wu h a n 4 3 0 0 7 0， C h i n a ) Abs t r a c t： Th r o ug h t h e t e s t o f wo r k i n g p e rfo r ma n c e， a i r c o n t e n t an d s l u r r y v i s c o s i t y o f f r e s h c o nc r e t e， p o r e d i s t rib u t i o n a n d c o l o r i n t h e s u rfa c e o f h ard e n c o n c r e t e s p e c i me n s ， e ffe c t s o f l i m e s t o n e po wd e r o n a p p a r e n t qu a l i t y o f m a n u f a c t u r e d s a n d c o n c r e t e we r e d i s c u s s e d Me a n wh i l e ， s c a n n i n g e l e c t r o n mi c r o s c o p e ( S E M ) wa s e mp l o y e d t o a n aly z e h y d r a t i o n p r o d u c t s f e a t u r e s o f p a r t i a l s p e c i me n s a t the a g e o f 2 8 da y s W e f o u n d tha t t h e s p e c i me n s h a v e a po r o s i t y a n d c o l or i n c o ns i s t e n c i e s s u rfa c e wh e n the l i me s t o n e p o we r c o n t e n t i s l e s s than 5 the l i me s t o n e po we r c o n t e n t i s b e l o w 1 0 c o n c r e t e mi xt u r e s wi t h e x c e l l e n t wo r k i n g pe rfo r manc e a n d mo d e r a t e v i s c o s i t y c o u l d b e p r e p a r e d， t he a i r c o n t e n t i s l o we r tha n 2 0 ， and t he s l u r r y v i s c o s i t y v a l u e d o e s n o t e x c e e d 2 0 0 0 MPa S ， t h e s p e c i me n s h a v e a s moo t h s u rfa c e wi th un i f o r m c o l o r an d f e we r p o r e， wh i c h a c h i e v e s t h e a p p e ara nc e r e q ui r e m e n t o f f a i r f a c e d c o n c r e t e Ho we v e r ， wh e n t h e l i me s t o ne c o n t e n t e x c e e d s 1 5， c o n c r e t e mi x t ur e b e c o me s v e ry t h i c k， a n d d i ffi c ul t t o flo w ， i t wi l l r e s u l t i n a p p e a r a n c e q u a 1 i t y d e f e c t s o f c o n c r e t e s u c h a s s u rfa c e v o i d s a n d b u b b l e s， e t c Mor e o v e r ， a p pr o pria t e l i me s t o n e po we r ma y e n h a n c e t h e de n s i t y o f i n n e r mi c r o s t r u c tur e o f c o n c r e t e， r e fi n e c a l c i u m h y dro x i d e g r a i n， a n d i mp r o v e t h e me c h a n i c a l p r o p e rt i e s a n d d u r a b i l i ty o f c o n c r e t e K e y wo r d s ： ma n u f a c tur e d s a n d； f a i r f a c e d c o n c r e t e ； l i me s t o n e p o w e r ； v i s c o s i t y； a p p a r e n t q u a l i t y 0 引言 清水混凝土结构构件十分注重外观品质 ， 对原材料性 能要求较高 ， 多采 用天然砂配制 。 随着我 国基础设 施 建设 的迅速发展 ， 天然砂 资源已逐渐枯竭 ， 尤其是我 国西 南地 区山多砂少 ， 天然砂 已不能满足工程建设需求 ， 取 而 代之的是数量丰富 、 价格低廉的机制砂 。 但机 制砂 轧制 生产过程中不可避免地带有部分石粉 ， 其对清水混凝土性 能和外观质量会产生一定的影 响， 从某种程度上 限制 了机 制砂在桥梁清水混凝土 中的应用 。 目前 ， 关于机制砂混凝土的研究主要集 中于机制砂特 性对普 通 混 凝 土 力 学 性 能 的 影 响 以 及 配 合 比优 化 方 面一 ， 而机制砂用 于制备清水混凝 土的研究还 不多 ， 尤 收稿 日期 ： 2 0 1 5 0 3 1 3 基 金项 目： 四川省交通科研项 目( 2 0 1 4 C一 5 ) 1 06 其是石粉含量对机制砂 清水混凝土表观质量 的影 响研究 几乎没有报 道。 本试验 以 C 4 0机制砂清水 混凝土 为研 究 对象 ， 研究石粉含量对机 制砂混凝土外观质 量的影响 ， 探 讨机制砂中石粉含量合理范围， 促进机制砂 清水混凝土 的 工程推广应用 。 1 原材料与试验 1 1 原材料 台泥 P O4 2 5 R级水泥 ， 主要技术指标见表 1 ； I I 级粉 煤灰 ， 需水量 比 1 0 2 ； 石灰岩破碎机制砂 ， 细度模数 2 8 ， 石粉含量 5 0 ； 粗集料粒径 5 2 5 mm， 含泥量 0 2 ， 压碎 指标 9 1 ； 聚羧酸高性能减水剂 ； 拌和水采用 自来水 。 间； 同时葡萄糖酸钠会一定程度上降低低气压混凝土的倒 坍时间 。常压条件下 ， 生物胶掺量与混凝 土倒坍 时间的关 系不敏感 ； 低气压条件下 ， 随着生物胶掺量 的增加 ， 混凝土 的倒坍时间呈加速上升趋势。 比较常压和低压下混凝土的可泵性发现 ： 混凝土的平均 泵压大部分均出现大幅度的上升 ， 可泵性下降。 不同的外加剂 作用下， 上升幅度不一样。 其中掺有缓凝组分的混凝土平均泵 压上升最大 ， 掺引气组分的混凝土平均泵压增加最小。 从其他参数在不 同气压作用下 的表现来看 ： 低压改变 最大的是混凝土的含气量。 含气量改变， 混凝土的坍落度、 扩展度和倒坍时间等均发生改变。 而混凝土的平均泵压是 含气量 和混凝土坍落度等指标综合作用的结果 。 含气量适 当、 坍落度偏大的情况下混凝土的平均泵压可 以达到一个 最小值。 低压作用下 ， 不 同外加剂掺配的混凝土含气量值均出 现大幅降低 ， 除 s 6组的含气量趋近最佳含气量值外 ， 其他 各组含气量值均远离最佳含气量值 。 掺缓凝组分 的混凝 土 由于本身含气量不高， 低压下含气量进一步降低， 从而随 着掺量的增加导致泵压上升到最大值 ， 实 际泵送过程中很 可能出现堵管 。 表 3 常压与低压下的评价泵压比较 MP a 因此可 以认 为 ： 大部分情况 下， 低气压 下混凝土 的含 气量大幅降低 ， 可泵性下降。适当的引气气泡含量是改善 昆 凝 土可泵性的必须措施 ， 同时要考虑到引气剂在低气 压 下的引气作用效果 。 在其 他外加 剂组分 掺配使 用 的过 程 中， 一定要充分考 虑低气压混凝 土的特点 ， 而改变使用 策 略 ， 从而避免泵送堵管的出现。 4 结论 ( 1 ) 坍落度和扩展度大 、 倒坍时间短的混凝土 ， 平均泵 送阻力不一定小。 随着引气剂掺量 的增长 ， 昆 凝 土的坍落 度 、 扩展度先增大后减小 ， 倒坍时间先减小后增大。 混凝土 平均泵压先减小后增大 ， 但是均 k 幅小 于未掺引气剂的混 凝土 ， 引气气泡是一种有效 的降低泵送阻力的方法。 ( 2 ) 坍落度、 扩展度和倒坍时间来判断混凝土的可泵 性存在局限性。 对混凝土可泵性影响最大的是混凝土的含 气量 ， 在没有泵送阻力仪 的测试 设备情况下 ， 必须保证 一 定 的混凝土含气量 ， 以避免泵送堵管 的出现。 ( 3 ) 大部分情况下 ， 高海拔条件地区 ， 引气剂的作用效 果变差 ， 低气压下 昆 凝土的含气量大 幅降低 ， 可泵性恶化 。 适 当的引气气泡含量是改善混凝土可泵性 的必须措施 ， 同 时要考虑到引气剂在低气压下 的引气作用效果 。 在其他外 加剂组分掺配使用的过程中 ， 一定要充分考 虑低气压混凝 土的特点 ， 而改变使用策略 ， 从而避免泵送堵管 的出现。 上接第 1 0 9页 8 3贺图升， 周明凯， 李北星， 等 石粉对机制砂混凝土拌合物泌水 率的影B S E J 混凝土， 2 0 0 7 ( 2 ) ： 5 8 6 0 E 9 陈剑雄， 李鸿芳 ， 陈寒斌 石灰石粉超高强高性能混凝土性能研 究 J - 1 施工技术， 2 0 0 5 ， 3 4 ( 4 ) ： 2 7 2 8 1 0 B O N A V E T T I V， D O N Z A H L i m e s t o n e fi l l e r c e m e n t i n l o w W C c o n c r e t e ： A r a t i o n a l u s e o f e n e r g y - J C e me n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ， 2 0 0 3 ， 3 3 ( 9 ) ： 8 6 5 8 7 1 1 1 石云兴 微细粉体在新拌混凝土中的表面物理化学作用E J 混 参考文献 ： 1 何廷树， 胡廷燕 泵送剂中葡萄糖酸钠掺量对混凝土性能的影 响 J 混凝土， 2 0 0 6 ( 4 ) ： 3 2 3 3 2 李国柱， 陈伟， 王军华 昆 凝土可泵性试验方法和评价指标I- J 施 工技术， 2 0 0 4 ， 3 0 ( 4 ) ： 4 1 4 3 3 J A C O B S E N S ， H A U G A N L ， H A MME R T A， K a l o g i a n n i d i s E Fl o w c o n d i ti o n s of f r e s h mo r t a r a n d c o n c r e t e i n d i f f e r e nt p i p e s 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 9 ， 3 9 ： 9 9 7 1 0 0 6 4 C H O I MY O U N G S U N G， e t a 1 L u b ri c a ti o n l a y e r p r o p e r t i e s d u ri n g c o n c r e t e p u m p i n g - 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 1 3 ， 4 5 ： 6 978 5 C H O I M S ， e t a 1 P r e d i c t i o n o n p i p e f l o w o f p u mp e d c o n c r e t e b a s e d o n s h e ar i n d u c e d p a r t i c l e m i g r a t i o n - J C e me n t a n d C o n c r e t e Re s e arc h， 2 01 3， 5 2： 21 62 2 4 1- 6 吴斌兴， 陈保钢， 徐建华， 等 高强高性能混凝士泵送压力损失 规律分析E J 混凝土， 2 0 1 1 ( 1 ) ： 1 4 2 1 4 4 7 朱长华， 谢永江， 张勇， 等 环境气压对混凝土含气量的影D E J 混凝土， 2 0 0 4 ( 4 ) ： 91 0 第一作者 ： 联系地址： 联系电话： 柯国炬( 1 9 8 3一) ， 男 ， 助理研究员， 从事道路路面研 究。 北京市海淀区西土城路 8 号( 1 0 0 0 8 8 ) 1 58 01 2 8 0 5 7 6 凝土， 1 9 9 9 ( 5 ) ： 1 51 9 1 2 孙振平， 蒋正武， 王建东， 等 聚羧酸系减水剂与其他减水剂复 配性能的研究 J 建筑材料学报 ， 2 0 0 8 ， 1 1 ( 5 ) ： 5 8 5 5 9 0 第一作者： 周孝军( 1 9 6 4一) ， 男， 博士， 讲师， 主要从事高性能混凝 土的研究与其工程应用。 联系地址： 成都市金牛区金周路 9 9 9号 西华大学建筑与土木工 程学院( 6 1 0 0 3 9 ) 联 系 电话 ： 1 8 0 1 1 5 8 8 9 7 1 l 1 3