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机制砂石粉含量对C30混凝土性能的影响

更新时间:2022-04-04 13:49:00点击次数:795次

前言

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随着建筑规模的不断增大,天然砂逐步紧缺已经无法满足基础设施建设的需要,因此只要推广机制砂才能缓解这一突出矛盾。由于相比天然砂机制砂来源广泛、制备工艺简单,材质更均一,级配可控,质量更可靠,更重要的利用机制砂可以降低成本和保护生态环境,机制砂替代天然河砂已经成为预拌混凝土发展趋势。
然而机制砂生产过程中,不可避免的会产生大量的石粉,机制砂原砂的石粉含量高达10%~20%。石粉是小于0.075mm的颗粒,但石粉与天然砂中的泥粉成分不同、粒径分布不同、在混凝土中所起的作用亦不同,泥粉对混凝土是有害的,必须严格控制其含量,而石粉对混凝土是有益的,有适量石粉的存在,弥补了人工砂配制混凝土和易性差的缺陷,且提高混凝土的密实性。石粉含量偏大时,也会使得机制砂混凝土的流动性变差,偏粘。
《人工砂混凝土应用技术规范》(JGJ/T241-2011),规定:对于C25混凝土用机制砂的石粉的含量不超过10%,对于C30~C55混凝土石粉含量应不超过7%,对于≥C60混凝土用机制砂的石粉含量应不超过5%。但根据使用地区和用途,在试验验证的基础上,允许供需双方协商确定。另外开展石粉含量对性能的影响研究,确定合理石粉含量范围,从而制备出使用性能良好的机制砂混凝土,不仅是那些砂资源比较匮乏地区发展的需要,也是混凝土技术发展的需要。

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1原材料

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水泥:P·O42.5级水泥,28d抗压强度49.1MPa;粉煤灰:比表面积398m2/kg,45μm细度筛余18.6%,需水量比100%,28d活性指数86%;矿粉:密度2.86g/cm3,比表面积430m2/kg,流动度比100%,28d活性指数97%。粗骨料:5~31.5mm连续级配碎石;机制砂:2区机制砂,细度模数2.9,石粉含量5%;河砂:2区河砂,细度模数2.6。

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2试验方法

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(1)混凝土拌合物性能试验:按照(GB/T50080-2002)《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》规定的坍落度法测试混凝土拌合物的工作性。
(2)混凝土抗压强度试验:按照(GB/T50081-2002)《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行测试。
(3)耐久性按照(GB/T50082-2009)《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的电通量进行测试。

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3配合比

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4试验结果及分析

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4.1石粉含量对混凝土性能的影响

研究石粉含量为3%、7%、10%、12%、15%对C60机制砂混凝土性能的影响。试验结果见表2。







从表2和图1可以看出,随着石粉含量的增大,C30混凝土的坍落度和扩展度呈先增大后降低的规律,石粉含量在10%~15%时,混凝土工作性能好。另外混凝土的泌水率随着石粉含量的增大而逐渐降低,这是因为石粉含量多,混凝土中的浆体较多,混凝土的包裹性好,故泌水率降低;同时当石粉含量超过15%时,混凝土坍落度和扩展度下降非常明显,因为石粉含量过多时,混凝土中粉料过多导致混凝土偏粘,使得混凝土流动性差。

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从图2可以看出,混凝土7d和28d强度均随石粉含量的增大而逐渐增大,石粉含量为20%时,强度高。这是因为机制砂中石粉的增加使整个混凝土体系所含粉体材料的量增加,形成的浆体量也增加,混凝土有足够多的浆体去包裹住集料,同时在水灰比和胶凝材料一定的条件下,增加石粉的用量会使胶凝材料体系中的浆体的稠度增加,增加了砂与浆体之间的粘接强度,从而提高混凝土的强度;此外,含有一定量的石粉可以改善机制砂混凝土中砂棱角性突出、表面粗糙和级配不良的缺点,相应增加了砂的堆积密度,石粉在混凝土中有很好的填充效应,可以增加砂与浆体之间界面过渡区的密实度,从而提高混凝土的抗压强度;同时石粉的细度与水泥的细度相当,混凝土中的石粉产生微集料效应,一部分的石灰石石粉颗粒在水泥水化早期对Ca(OH)2和C-S-H的形成起晶核作用,加速了熟料矿物的水化,与此同时,石灰石石粉的微小颗粒还能与C3A水化形成水化碳铝酸钙,使得混凝土强度增大。
综合相关性能,C30混凝土的花岗岩和石灰岩制得的机制砂石粉含量可放宽至15%。
4.2机制砂混凝土的抗碳化性能研究
本试验按GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》进行混凝土成型、养护和快速碳化试验。研究石粉含量(3%、7%、10%、15%、20%)对C30混凝土抗碳化性能的影响,并与天然砂混凝土进行对比;研究石粉含量(3%、7%、10%、12%、15%)对C60混凝土抗碳化性能的影响,并与天然砂混凝土进行对比,试验结果见表3和图3。

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从表3和图3可以看出,随着石粉含量的增大,C30混凝土的碳化深度逐渐降低;且各石粉含量的混凝土通过对比发现:除石粉含量为3%以外,C30机制砂混凝土的3d和7d碳化深度均小于天然砂混凝土的碳化深度;而7d之后,机制砂混凝土的碳化深度均低于天然砂混凝土。说明总体来说,机制砂混凝土的抗碳化性能要优于天然砂混凝土。这可能是因为机制砂中的石粉有利于改善混凝土的孔隙结构和孔隙率,促使单位体积机制砂混凝土吸收的CO2量较少,由于孔隙结构的改善也使混凝土的密实度得到相应的改善,这样也就影响了CO2在混凝土中的扩散系数,因此机制砂中的石粉有利于改善混凝土抗碳化性能。
4.3机制砂混凝土的抗氯离子性能性能研究
本试验按GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》中的电通量法进行试验。研究石粉含量(3%、7%、10%、15%、20%)对C30混凝土抗氯离子渗透性能的影响,并与天然砂混凝土进行对比。

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从表4和图4以看出,对于C30混凝土,各组混凝土试件6h电通量测试结果都小于2000C,氯离子渗透性能处于低的水平。随着石粉含量的增大,混凝土电通量均逐渐降低,且下降明显。当石粉含量图4石粉含量对C30混凝土电通量的影响为20%时,混凝土的电通量低,混凝土的抗氯离子渗透性好。通过对比发现,机制砂石粉含量大于3%时,机制砂混凝土的电通量要低于天然砂混凝土,说明含有一定量石粉配制的混凝土抗氯离子渗透性要高于天然砂混凝土。这是因为对于C30混凝土,水泥用量较少,水灰比较大,硬化后,混凝土中存在大量的孔隙,致使混凝土的抗氯离子渗透性能不良,但随石粉含量的增加,丰富了混凝土的浆量,使硬化后混凝土中的孔隙减少,提高了混凝土的密实性,从而提高了混凝土的抗氯离子渗透性能。

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5结论

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(1)随着石粉含量的增大,C30混凝土的坍落度和扩展度呈先增大后降低的规律,石粉含量在10%~15%时,混凝土工作性能好;混凝土强度均随石粉含量的增大而逐渐增大;
(2)随着石粉含量的增大,C30混凝土的碳化深度逐渐降低,混凝土电通量均逐渐降低,且下降明显,石粉有利于改善混凝土的抗碳化性能和抗氯离子渗透性能。
(3)综合混凝土的工作性能、力学性能、耐久性能,C30混凝土的佳石粉含量为15%

(编辑:root)