磨細(xì)石粉在混凝土中的應(yīng)用

1、磨細(xì)石粉在混凝土中的應(yīng)用本文著重研究了磨細(xì)石粉作為摻合料在混凝土中的應(yīng)用，結(jié)果表明：磨細(xì)石粉并非一種惰性材料，其代替粉煤灰應(yīng)用于混凝土中時(shí)，混凝土的工作性能、抗壓強(qiáng)度明顯提高，收縮和抗?jié)B等耐久性指標(biāo)也明顯改善。尤其在應(yīng)用于低水膠比、高強(qiáng)度混凝土?xí)r，可顯著降低混凝土的粘度，提升混凝土的流動(dòng)性能。關(guān)鍵詞磨細(xì)石粉；混凝土；工作性；耐久性前 言近年來隨著國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)力度不斷加大，作為混凝土優(yōu)質(zhì)摻合料的粉煤灰和礦粉日益短缺。由于市場需求大、利潤豐厚，許多不法商家供應(yīng)的粉煤灰和礦粉都存在以次充好的情況，向粉煤灰和礦粉中摻入了大量的不明來源的工業(yè)廢渣，導(dǎo)致粉煤灰和礦粉的質(zhì)量波動(dòng)大。由于粉煤灰

2、和礦粉自身的化學(xué)體系較為復(fù)雜，難以通過便捷的方法迅速地檢定其質(zhì)量，因此給混凝土的質(zhì)量控制帶來了較大難度。磨細(xì)石粉（石粉）主要是石灰?guī)r經(jīng)機(jī)械加工后小于 0.16mm的微細(xì)粒，在國外已經(jīng)應(yīng)用多年，近年來受到了國內(nèi)混凝土學(xué)界的熱捧。本公司試驗(yàn)人員也對其展開了深入的研究，并嘗試找出一條便捷的快速檢測方法，為未來更好地控制混凝土的質(zhì)量提供技術(shù)儲備。1、原材料水泥：金峰PO42.5水泥，3d水泥強(qiáng)度為28.3MPa；28d水泥強(qiáng)度為49.5MPa；礦粉：蘇州馬嘉礦粉，比表面積403m2/kg，28d活性指數(shù) 99%；粉煤灰：蘇州望電 級灰，45m方孔篩篩余18%，燒失量1.5%；粗骨料：531.5mm 碎

3、石，含泥量0.5%；細(xì)骨料：中粗砂，細(xì)度模數(shù)2.7，含泥量1.7%；水：市政自來水；減水劑：蘇州弗克 RX-1 型聚羧酸高性能減水劑，減水率25%。磨細(xì)石粉：比表面積為500m2/kg。影響磨細(xì)石粉的質(zhì)量指標(biāo)主要有兩個(gè)，其一是細(xì)度，可以方便地用負(fù)壓篩或勃氏比表面積儀測出；其二是石粉中的CaCO3的純度。石粉中的CaCO3的純度可以通過檢測的CO2含量間接地反映，方法亦可以有兩種：（1）可以測定其燒失量來間接反映CaCO3的純度，（2）可以通過向磨細(xì)石粉中加入過量鹽酸，待反映完畢后，稱量鹽酸所不能溶解的物質(zhì)的質(zhì)量來間接反映 CaCO3的純度。這兩種方法操作簡便，對實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)員的要求均不高，檢測

4、迅速。雖然這兩種方法并不能區(qū)分CaCO3和MgCO3，但由于CaCO3和MgCO3對混凝土強(qiáng)度和和易性的影響差異并不明顯，所以這種快速檢測方法對于混凝土的質(zhì)量控制非常實(shí)用。表1 粉料化學(xué)成分分析 %原料LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3石灰石42.591.800.610.2354.930.32水泥28.333.313.9357.323.122.38粉煤灰1.547.99.376.826.960.75礦粉31.555.452.3445.776.32、試驗(yàn)方法膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)：按 GB /T176711999水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試，參照GB/T15962005

5、 用于水泥和混凝土中的粉煤灰檢測粉煤灰和磨細(xì)石粉的活性?；炷涟韬衔镄阅茉囼?yàn)：按 GB/T500802002 普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試?；炷亮W(xué)性能試驗(yàn)：按 GB/T500812002 普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試?；炷恋母煽s性能試驗(yàn)：混凝土變形按 DL/ T51502001 水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程 之 4. 9 進(jìn)行測試?；炷量?jié)B性能試驗(yàn)：采用頂面直徑為175mm、底面直徑為185mm、高度為150mm的圓臺體試件，按照J(rèn)TJ0531994公路工程水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行。3、試驗(yàn)結(jié)果及分析3.1 磨細(xì)石粉代替粉煤灰的對混凝土工作性能的影響調(diào)整混凝土的配合比，分別檢

6、測低、中、高強(qiáng)度等級（C15/C30/C50）混凝土中磨細(xì)石粉代替粉煤灰后混凝土的工作性能：測定混凝土的坍落度、擴(kuò)展度，并用倒坍落度筒的方法檢測混凝土的流動(dòng)性能。表 2 混凝土配合比 kg/m3強(qiáng)度等級水泥礦粉粉煤灰/石粉細(xì)骨料粗骨料RX-1水C15200505085010432.0185C30240606080010663.6170C50300808075010505.5160表 3 磨細(xì)石粉代替粉煤灰對混凝土工作性能的影響配合比序號混凝土強(qiáng)度等級/摻合料種類坍落度(mm)擴(kuò)展度(mmmm)倒筒時(shí)間（s）1C15/粉煤灰1803003002C15/磨細(xì)石粉1903003503C30/粉煤灰1

7、904004004C30/磨細(xì)石粉1904505005C50/粉煤灰200550550276C50/磨細(xì)石粉23065070012磨細(xì)石粉代替粉煤灰后，在低、中、高強(qiáng)度等級混凝土中其工作性能都有一定程度的提升，尤其是高強(qiáng)度等級混凝土，由于膠凝材料總量較高，使用粉煤灰時(shí)其粘度較大，擴(kuò)展度相對較低，倒坍落度筒時(shí)間較長，而在使用磨細(xì)石粉時(shí)，這種粘度大的情況大為改善，混凝土流動(dòng)性能變得較為理想。據(jù)分析，磨細(xì)石粉的需水量比要低于粉煤灰，磨細(xì)石粉起到了減水作用，所以在未調(diào)整混凝土用水量的前提下，混凝土的工作性必然得到改善，此外圓整度較高的石粉還起到微滾珠作用，減小了砂石間的摩擦力，從而改善了混凝土的和易性

8、。3.2 磨細(xì)石粉代替粉煤灰對水泥和混凝土力學(xué)性能的影響。參照 GB/T15962005用于水泥和混凝土中的粉煤灰測定磨細(xì)石粉及粉煤灰的需水量比和活性指數(shù)，并參照GB/T 500812002普通混凝土力學(xué)試驗(yàn)方法檢驗(yàn)?zāi)ゼ?xì)石粉取代粉煤灰后混凝土的 7d 和 28d 強(qiáng)度，結(jié)果見表 4。表4、不同細(xì)度磨細(xì)石粉的需水量比和活性指數(shù)序號膠材種類需水量比(%)活性指數(shù)7d28d1粉煤灰9861.868.72磨細(xì)石粉9168.872.4表5 磨細(xì)石粉代替粉煤灰對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響序號強(qiáng)度等級摻合料種類抗壓強(qiáng)度（MPa）7d28d1C15粉煤灰12.320.72C15磨細(xì)石粉12.721.23C30粉煤灰

9、24.938.94C30磨細(xì)石粉26.139.75C50粉煤灰40.360.36C50磨細(xì)石粉48.163.1結(jié)果顯示，在膠砂體系中，磨細(xì)石粉相較于粉煤灰有更低的需水量比，更高的活性指數(shù)，早期的活性指數(shù)更為明顯。在混凝土中，磨細(xì)石粉相對于粉煤灰有著更好的活性，并且早期活性的提升更為突出，強(qiáng)度等級越高，其相較于粉煤灰的優(yōu)勢越明顯。這是因?yàn)槭墼谒嗨缙趯a(OH)2和 C-S-H 的形成起晶核作用，加速了熟料礦物特別是 C3S 礦物的水化，有利于早期強(qiáng)度的改進(jìn)；而粒徑較小、顆粒圓整度較高的磨細(xì)石粉由于其良好的填隙作用導(dǎo)致膠砂和混凝土試塊的密實(shí)度增加，因而其28d強(qiáng)度（活性指數(shù)）亦高于粉煤灰

10、，在富膠凝體系中，這種填隙作用更為明顯，所以高強(qiáng)度等級混凝土中使用磨細(xì)石粉更有優(yōu)勢。粉煤灰雖然具有火山灰效應(yīng)，但大量的試驗(yàn)證明，在硅酸鹽體系中，粉煤灰活性的發(fā)揮一般在60d以后才變得明顯。3.3 磨細(xì)石粉代替粉煤灰對混凝土干縮性能的影響表 6 磨細(xì)石粉取代粉煤灰后對混凝土干縮性能的影響序號123456干縮性能(10-6)1d2325343648453d8284899195967d14614815215416216228d34234334133936436760d43843241541242642490d489481473465485459從表6混凝土干縮結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，磨細(xì)石粉取代粉煤灰后其早期

11、干縮率相當(dāng)，但長齡期干縮率在下降，原因在于石粉中許多微細(xì)粒子具有填充作用，使混凝土孔結(jié)構(gòu)細(xì)化并增加了毛細(xì)孔的曲折程度，適量的石粉對混凝土的干縮起到了一定的抑制作用。雖然磨細(xì)石粉在水泥水化早期有促進(jìn)熟料礦物水化的性能，這種水化的加速會(huì)導(dǎo)致混凝土的干縮增加，但由于其對孔結(jié)構(gòu)的細(xì)化作用抵消了這部分的干縮值，因此，從整體來看，磨細(xì)石粉替代粉煤灰后有利于混凝土干縮性能的改善。3.4 磨細(xì)石粉代替粉煤灰對混凝土抗?jié)B性能的影響表 7 磨細(xì)石粉代替粉煤灰對混凝土抗?jié)B性能的影響序號混凝土強(qiáng)度等級摻合料種類相對滲透系數(shù)（10-6mm/s）1C15粉煤灰5.442C15磨細(xì)石粉4.833C30粉煤灰3.524C30磨細(xì)石粉2.415C50粉煤灰1.026C50磨細(xì)石粉0.54抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果顯示：磨細(xì)石粉取代粉煤灰后，相對滲透系數(shù)都有所降低，其主要原因也是由于粒徑較小、顆粒圓整度較高的磨細(xì)石粉由于其良好的填隙作用導(dǎo)致了混凝土的密實(shí)度增加，檢測試件的碳化發(fā)現(xiàn)磨細(xì)石粉取代粉煤灰后混凝土的碳化深度明顯降低，這也從另一方面反映了磨細(xì)石粉對混凝土抗?jié)B性能的改善