石灰石粉_粉煤灰_礦粉多元復(fù)摻對(duì)混凝土性能的影響

1、doi：10.3969/j.issn.1002-3550.2014.08.019石灰石粉-粉煤灰-礦粉多元復(fù)摻對(duì)混凝土性能的影響馮慶革 1a，楊 陽 1b，喬永平 2，蔣玉柳 3，王燚 3（1. 廣西大學(xué) a. 環(huán)境學(xué)院；b. 化學(xué)化工學(xué)院，廣西 南寧 530004；2. 廣西建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督總站，廣西 南寧 530022；3. 南寧市建筑管理處，廣西 南寧 530023）摘 要： 研究了石灰石粉按不同比例分別取代礦粉和粉煤灰的多元復(fù)摻方式以及 CTF 混凝土增效劑的摻入對(duì)混凝土工作性能、強(qiáng)度和抗氯離子滲透性的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：在適宜摻量下，石灰石粉等量替代粉煤灰或礦粉，可以有效地改善工

2、作性能，而隨著替代量的增加，工作性能呈先增后減的趨勢(shì)；石灰石粉取代粉煤灰或礦粉的量在 50%之內(nèi)時(shí)，對(duì)混凝土各齡期強(qiáng)度影響不大，但完全替代時(shí)，對(duì)混凝土的后期強(qiáng)度發(fā)展不利；石灰石粉替代粉煤灰或礦粉對(duì)混凝土的抗氯離子滲透性不利，電通量隨替代量增加而增大；CTF 混凝土增效劑的摻入可以有效地改善混凝土的和易性，提高強(qiáng)度以及抗氯離子滲透性。關(guān)鍵詞： 石灰石粉；礦粉；粉煤灰；CTF 混凝土增效劑；多元復(fù)摻中圖分類號(hào)： TU528.041文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)： 1002-3550（2014）08-0068-03M ult ivariat e m ixed effect of lim est one p

3、ow der-fly ash-slag pow der on t he perform ance of concret eFENG Qingge 1a，YANG Yang 1b，QIAO Yongping 2，JIANG Yuliu 3，WANG Yi 3（1a. College of Environment；b. College of Chemistry and Chemical Engineering，Guangxi University，Nanning 530004，China；2. Guangxi construction engineering quality and safety

4、supervision central station，Nanning 530022，China；3.Nanning Architectural Administrative Office，Nanning 530023，China）Abst ract : Slag powder and fly ash were replaced with limestone powder by different quality ratios，in this way，it discussed the influ-ence of the combined use of mineral additive and

5、the CTF concrete synergist，on the workability，strength and the resistance to chlorine ion penetration of concrete.Results of the trial indicated that under the appropriate mix content limestone powder equally replacing flyash or slag，can effectively improve the working performance，the workability in

6、creased firstly and then decreased as the increment of re- placement .Limestone powder replaced the amount of fly ash or slag within substitution ratio 50%，it did not much affect the strength of concrete，but completely replacing，the later strength development of concrete developed slowly.Limestone p

7、owder instead of fly ash or slag on the resistance to chloride ion permeability of concrete，electric flux increased with increasing amount of replacement.The CTFconcrete synergist can effectively improve the workability，enhance the strength and the resistance to chloride ion permeability of concrete

8、.Key w ords: limestone powder；slag powder；fly ash；CTF concrete synergist；multivariate mixed混凝土和易性的同時(shí)提高密實(shí)性，保持甚至提升其強(qiáng)度，減少混凝土開裂及提高可泵性，同等條件下達(dá)到低標(biāo)高 能的效應(yīng)5-6，符合水泥混凝土行業(yè)低碳化、可持續(xù)發(fā)展的 要求7-9。現(xiàn)今粉煤灰和礦粉的單摻或復(fù)摻技術(shù)已得到廣泛應(yīng) 用10，石灰石粉、粉煤灰和礦粉三者不同組合的多元復(fù)摻研究還少見于文獻(xiàn)資料中，本試驗(yàn)在粉煤灰和礦粉雙摻技 術(shù)的基礎(chǔ)上，采用石灰石粉按不同比例分別等量替代粉煤灰和礦粉的方式，另外各組別添加一組摻入 CTF 的

9、作為 對(duì)比，探討摻合料的多元復(fù)摻以及 CTF 的摻入對(duì)混凝土工作性能、強(qiáng)度和耐久性能的影響。0引言石灰石粉隨著人們大量試驗(yàn)研究證明1-4，作為一種惰性材料在水泥基材料中起到的功能協(xié)同效應(yīng)逐漸改變?nèi)藗儗?duì)其惰性觀點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，科學(xué)合理地利用石灰石粉，部分 取代或全部取代傳統(tǒng)的礦物摻合料，可以緩解現(xiàn)有礦物摻合料供應(yīng)緊張的局面，為降低混凝土生產(chǎn)成本提供一條有效途徑。CTF 混凝土增效劑（下面簡稱 CTF）是近幾年出現(xiàn)的 一種新型外加劑，該外加劑與減水劑復(fù)合使用能夠減少8%15%左右的基準(zhǔn)水泥用量，充分激發(fā)富余水泥水化，使 膠凝材料的分散性明顯提高，表觀漿體增多，能夠在改善收稿日期：2014-02-07基金

10、項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51362003）；廣西自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目（2012GXNSFEA053002）；廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目（桂科 攻12118014-1B，12118014-3A，12118023-2）·68·表 1 水泥和摻合料的主要化學(xué)組成%1試驗(yàn)材料與方法試樣組分SiOCaOAl OFe OMgOSO22 32 33水泥粉煤灰 礦粉 石灰石粉1.1 試驗(yàn)材料1.1.1 水泥采用 P·O 42.5 R 級(jí)水泥。其主要化學(xué)組成和物理性能 數(shù)據(jù)分別見表 1、2。20.7050.2437.281.3862.337.6840.0255.406.1425

11、.1213.330.753.4310.881.270.421.311.984.200.572.310.870.06-表 2水泥的物理及力學(xué)性能力學(xué)性能安定性（煮沸法）比表面積/(m2/kg)標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量/%細(xì)度（45 m 篩余）/%初凝時(shí)間/min終凝時(shí)間/min抗折強(qiáng)度 /MPa抗壓強(qiáng)度 /MPa3 d28 d3 d28 d合格5.39.230.150.437827.31.11352451.1.2 摻合料采用 S95 級(jí)礦粉，比表面積 480 m2/kg；采用 II 級(jí)粉煤 灰，比表面積 405 m2/kg；石灰石粉，比表面積 445 m2/kg；它 們的主要化學(xué)組成見表 1。1.1.3

12、細(xì)骨料采用河砂，細(xì)度模數(shù) 2.7，表觀密度 2 680 kg/m3。1.1.4 粗骨料采用粒徑 531.5 mm 碎石，連續(xù)級(jí)配，表觀密度 2 730 kg/m3。1.1.5 減水劑采用聚羧酸系高效減水劑，固含量 23.4%。1.1.6 增效劑采用廣州市三駿建材科技有限公司生產(chǎn)的混凝土增 效劑，半透明液體，pH 值為 10.5，減水率在 3%左右，推薦 摻量為膠材的 0.5%0.8%。1.1.7 水 采用飲用自來水。1.2 試驗(yàn)方法本試驗(yàn)混凝土配制固定水膠比和砂率不變，水泥和摻 合料總量為 460 kg/m3，粉煤灰和礦粉分別占總膠材的20%，石灰石粉按 25%、50%、100%的比例分別等量

13、替代粉煤灰 和礦粉，另外各組對(duì)應(yīng)添加一組摻入 CTF 的作為對(duì)比，混凝 土 試 配 的 具 體 配 合 比 見 表 3，其 中 L1L7 為 空 白 組 ，C1C7 為在空白組基礎(chǔ)上摻加 CTF 的對(duì)比組。表 3 不同摻合料組合的混凝土配合比2 結(jié)果與分析2.1 混凝土的工作性能由表 4 可以看出，在固定水膠比和砂率不變的情況下， 石灰石粉按不同比例等量替代粉煤灰時(shí)，摻石灰石粉組工作性能均優(yōu)于不摻的，其中替代量為 25%時(shí)的工作性能最 好，隨著替代量的增加，工作性能呈先增后減的趨勢(shì)。其原 因在于細(xì)度較細(xì)石灰石粉的填充效應(yīng)以及表面光滑的石 灰石粉顆粒有一定的解絮作用，在一定程度上釋放了一些自由水

14、，從而改善了流動(dòng)性能，而隨著替代量的增加（如石灰石粉等量替代礦粉超過 50%），比表面積較大的石灰石粉 需要更多的水去潤濕，流動(dòng)性能出現(xiàn)了明顯的下降，需要 提高一定的減水劑摻量。同時(shí)在試配過程中觀察到，新拌 混凝土由于密度較小的石灰石粉等量取代摻入，表觀漿體增多，黏度大大降低，但替代量超過 50%時(shí)，黏聚性和包裹性變差，稍有跑漿的現(xiàn)象。表 4 不同組合摻合料對(duì)混凝土工作性能和強(qiáng)度的影響坍落度/mm擴(kuò)展度/mm抗壓強(qiáng)度 /MPa編號(hào)3 d7 d28 d56 d90 dL1L2L3L4L5L6L7C1C2C3C4C5C6200195195200200195200210205205215215205

15、490×460540×530500×500500×480510×510400×380400×400490×470490×490510×490500×500500×490540×51036.734.334.134.533.133.729.549.449.447.745.944.345.338.565.564.862.960.963.162.559.370.572.068.065.170.868.264.174.873.874.065.776.673.469.476.8

16、76.980.968.478.381.8石灰石粉材料用量 （/ kg/m3）編號(hào)替代率 /% 水泥 粉煤灰 石灰石粉 礦粉 砂石水35.434.434.233.735.134.650.549.950.945.150.348.069.869.970.261.971.666.673.976.376.866.175.270.1L1（C1）L2（C2） L3（C3） L4（C4） L5（C5）L6（C6） L7（C7）0255010025502762762762762762769269460929202346922346929292926946725 1 055 157725 1 055 157725

17、 1 055 157725 1 055 157725 1 055 157725 1 055 157 C7 220 530×530 31.7 40.5 60.6 67.3 70.7 100 276 92 92 0 725 1 055 157在摻入 CTF 的對(duì)比組中，各組的工作性能隨石灰石粉替代量的增加而增大，而且在試配過程中并沒有出現(xiàn)黏聚性 較差或跑漿的現(xiàn)象，說明 CTF 與這幾種摻合料共同使用，相容性良好，在改善摻合料混凝土和易性方面有一定的作用。2.2混凝土的抗壓強(qiáng)度通過表 4 可以看出，摻石灰石粉的各組比不摻石灰石·69·參考 GB/T 500802002

18、和 GB/T 500812002 對(duì)混凝土的坍落度、擴(kuò)展度以及混凝土 3、7、28、56、90 d 的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定。參考美國建筑協(xié)會(huì) ASTM C1202 標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)養(yǎng)護(hù) 28 d混凝土試塊進(jìn)行 6 h 電通量測(cè)定。粉組的 28 d 強(qiáng)度都要稍低一些，但是石灰石粉的替代量在50%之內(nèi)時(shí)，對(duì)混凝土各個(gè)齡期強(qiáng)度的影響并不是特別大； 石粉 100%替代粉煤灰（即石灰石粉與礦粉雙摻）時(shí)，后期強(qiáng) 度發(fā)展緩慢，90 d 時(shí)與不摻石灰石粉組相比降低了 9.1 MPa； 石灰石粉 100%替代礦粉（即石粉與粉煤灰雙摻）時(shí)，各齡 期的強(qiáng)度都有不同程度的降低。圖 1 是以不摻石灰石粉 L1 組的 28 d 強(qiáng)

19、度作基準(zhǔn)強(qiáng)度所作的強(qiáng)度增長率對(duì)比圖。從圖中可以看出，除了 L4 組早 期強(qiáng)度發(fā)展緩慢外，石灰石粉的摻入對(duì)于混凝土早期強(qiáng)度 的增長率影響不大，各組別從 3 d 到 28 d 的增長率基本保 持在 44%48%之間；石灰石粉等量替代粉煤灰時(shí)，隨替代量的增加，后期強(qiáng)度增長率呈先增后減的趨勢(shì)，當(dāng)完全取代粉煤灰時(shí)，L4 組從 56 d 到 90 d 的強(qiáng)度幾乎沒有增長；石 灰石粉等量替代礦粉時(shí)，隨著替代量的增加，28 d 后強(qiáng)度的 增長率逐漸降低，28 d 到 90 d 的增長率從 20.6%降到12.4%。 這與石灰石粉的低火山灰活性有極大關(guān)系，隨著替代量的增加，粉煤灰或礦粉的量減少，后期強(qiáng)度發(fā)展自然

20、受到影響。圖 2 不同摻合料組合混凝土的抗氯離子滲透性情況下，CTF 的摻入，可以有效地提高混凝土的抗氯離子 滲透性能。3結(jié)論（1）石灰石粉按不同比例等量替代粉煤灰可以有效地 改善工作性能，替代量在 50%之內(nèi)時(shí)，對(duì)混凝土各個(gè)齡期 強(qiáng)度影響不大；石灰石粉完全替代粉煤灰時(shí)，不利于混凝 土后期強(qiáng)度的發(fā)展；石灰石粉等量替代礦粉超過 50%時(shí)， 流動(dòng)性能出現(xiàn)了明顯的下降；石灰石粉完全替代礦粉時(shí)，混 凝土各個(gè)齡期的強(qiáng)度都有一定程度的降低。（2）石灰石粉替代粉煤灰或礦粉對(duì)混凝土的抗氯離子 滲透性能不利，電通量隨替代量增加而增大。（3）從工作性能、強(qiáng)度、抗氯離子滲透性能來看，石灰 石粉等量替代粉煤灰對(duì)于混凝

21、土性能影響的波動(dòng)要小于石灰石粉等量替代礦粉。（4）CTF 混凝土增效劑與幾種摻合料共同使用，相容性良好，有效地改善了混凝土的和易性，提高了混凝土的強(qiáng) 度和抗氯離子滲透性。圖 1 不同摻合料組合混凝土的力學(xué)性能同時(shí)從表 4 還可以知道，摻 CTF 對(duì)比組中，對(duì)應(yīng)各組 別強(qiáng)度隨石灰石粉替代量變化的規(guī)律跟空白組大體一致， 但各齡期強(qiáng)度都要高于不摻 CTF 組的。2.3混凝土的抗氯離子滲透性能由表 5 的電通量測(cè)試結(jié)果可以看出，除了 L7 和 C7 石 灰石粉完全替代礦粉組外，其余各組的氯離子滲透性都處于較低水平。表 5 養(yǎng)護(hù) 28 d 時(shí)的電通量參考文獻(xiàn)：1 熊遠(yuǎn)柱，萬惠文.石灰石粉對(duì)混凝土性能的影

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