石粉含量对混凝土性能的影响
混凝土材料是当今世界上使用量最大、最广的建筑材料。
随着建筑技术的不断进步,对混凝土的要求也越来越高,混凝土不仅要作到可调凝、早强、高强、水化热低、大流动度、质轻、低脆性、高密实和高耐久性等性能以及其他特殊性能,而且还要求制备的成本低、成型容易、养护简单等等。
为此我们做了大量试验并研究出了用石粉取代或部分取代天然砂的最佳掺量,实践证明这不仅降低了成本,提高了性能,而且还使有限的天然砂资源可以得到延缓,环境得到保护。
1、试验材料及试验研究方法
1.1 试验原材料
水泥:蒙西水泥厂生产的蒙西牌42.5等级普通硅酸盐水泥
外加剂:北京立交桥牌FDN-1萘系高效减水剂
粉煤灰:伊敏电厂Ⅰ级灰
砂、石:海拉尔地产原材料,级配良好
石粉:海拉尔地产,碎石场筛分出的石屑
1.2 试验方法
1.2.1 混凝土抗压性能试验
按《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)进行测试。
混凝土抗压试件为150mm×150mm×150mm立方体。
1.2.2 混凝土抗折性能试验
按《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)进行测试。
混凝土抗折试件为100mm×100mm×400mm棱柱体。
1.2.3 混凝土拌合物性能试验
按《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》(GB/T50080-2002)进行测试。
混凝土坍落度采用标准的混凝土坍落度仪。
1.2.4 混凝土抗渗性能试验
在NEL型真空饱盐设备中用NaCl溶液真空饱盐,擦去饱盐试件表面盐水并
置于试样夹具上的两个紫铜电极之间,利用NEL型氯离子扩散系数测试系统在低电压下,对饱盐混凝土试件的氯离子扩散系数进行测定,饱盐完成可得试验结果。
以混凝土标准抗折试件为基准,将试件分割成100mm×100mm×50mm的棱柱体。
1.2.5 混凝土抗冻性能试验
按《公路土工试验规程》(JTJ051-94)进行测试。
混凝土抗冻融试件为100mm×100mm×400mm棱柱体。
2、石粉含量对混凝土性能的影响
2.1 石粉对混凝土抗压强度的影响
抗压强度是混凝土性能中最重要参数之一。
通过混凝土抗压强度测试,来确定混凝土强度等级,作为评定混凝土品质的重要指标。
本节系统研究了不同含量石粉对混凝土抗压强度影响规律。
通过对比可以看出,石粉较少时混凝土强度随着石粉含量增加而增加;当石粉含量处于15%左右时,强度最高;继续加大石粉掺量,强度有下降趋势;试验表明,石粉含量在20%以下,对混凝土强度有明显正效应。
主要因为石粉具有活性,在水化过程中可与水泥发生反应,生成使混凝土更加密实的碳铝酸盐,提高了混凝土强度;同时石粉颗粒较细,对混凝土结构有一定的填充作用。
2.2 石粉对混凝土抗折强度的影响
抗折强度是否满足设计要求,将直接影响到路面的整体质量及使用寿命,尤其是水泥混凝土路面,因直接受车辆荷载的重复作用及环境因素(如温度、湿度)的影响,因此混凝土板要有较高的抗折强度。
试验数据表明,混凝土抗折强度随着石粉含量增加而增加;当石粉掺量达到10%～15%时,抗折强度出现最大值;再提高石粉含量,混凝土抗折强度有下降趋势。
主要因为石粉改善了混凝土骨料的级配,增加了保水性,使混凝土泌水减少。
2.3 石粉对混凝土工作性能的影响
新拌混凝土工作性又称和易性,是混凝土拌合物在一定施工条件和环境下,是否易于各种施工工序的操作,以获得均匀密实混凝土的性能。
在基准配合比相同的情况下,拌合物的粘聚性、保水性随着石粉含量的增加而增加,离析现象和泌水情况也有明显改善,所以石粉对混凝土工作性的影响是正面的。
其原因在于:石粉作为活性材料充实了混凝土水泥浆体不足的缺陷,使得混凝土具有较强的流动性;较细的石粉颗粒,补充了粗细骨料表面粗糙的特点,减少细骨料与粗骨料之间摩擦力;石粉在混凝土结构中起到滚珠的作用,有利于混凝土微观颗粒的相对运动。
2.4 石粉对混凝土抗渗性能的影响
抗渗性是混凝土耐久性的最重要指标之一,特别是混凝土大坝、渠道、涵管及地下水位线以下的地下结构,一旦抗渗性能达不到设计要求,会严重影响其结构的使用效能,甚至发生重大事故。
本节针对混凝土抗渗性问题,分析了不同掺量石粉对抗渗性影响,并用以评价混凝土耐久性和使用寿命。
2.5 石粉对混凝土抗冻性能的影响
我国北方地区,混凝土抗冻融性不足往往是降低混凝土耐久性的主要因素,尤其是混凝土与水接触同时又在受冻的环境下,更应具有较高的抗冻融性,通过研究不同含量石粉对混凝土相对动弹性模量影响,进而找出石粉对混凝土抗冻融性影响规律。
3、结语
本文对掺入不同量石粉的混凝土常规力学、工作、耐久等性能进行了一系列的试验研究,分析了不同石粉掺量对其物理及其它性能的影响规律,得出以下主要结论:
(1)对混凝土的力学性能而言,石粉最佳掺量在15%左右,此时混凝土强度最高。
如石粉含量过高,随着石粉的增加,浆体富余随之增多,这是导致混凝土强度出现峰值开始下降的主要原因。
(2)混凝土加入适量石粉,可以完善混凝土骨料级配,减少拌合物泌水和颗粒间空隙;增加混凝土浆体含量,水泥浆则能填充粗细骨料堆积的大小空隙,并包裹他们形成润滑层,提高混凝土流动性,减少骨料之间摩擦力,大大改善混凝土的工作性。
(3)石粉的填充效应可以增加混凝土密实度,减少毛细孔数量和界面泌水,提高混凝土抗氯离子能力,增强混凝土抗渗性,同时具有略微提高混凝土抗冻融能力,总之石粉对混凝土耐久性影响有明显的正效应。
参考文献
[1] 李拖福,严亚光.石屑在混凝土中的应用.山西建筑,1987.
[2] 安文汉.石屑混凝土强度及微观结构实验研究.山西建筑,1989.
[3] 李兴贵,严栋兴.高石粉人工砂原级配混凝土力学性能试验研究[J].红水河,2003.
[4] 吴明威,付兆岗.机制砂中石粉含量对混凝土性能影响的试验研究[J].铁道
建筑技术,2000.。