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石粉含量对C30混凝土拌合性能及力学性能的影响研究

发稿时间:2020-07-24


1引言

由于混凝土可塑性强,价格便宜,能够制成任意形状,同时耐久性强。在混凝土面世后,得到了广大建筑工程人员的喜爱和广泛的应用。然而,随着国家环保政策的不断严格,同时天然河沙的日益枯竭。混凝土中的细骨料——砂已然是供不应求。但我国各地还在不停的进行各种基建工作,房屋建筑也在不停施工。在这样的情况下,机制砂将逐渐替代河沙,成为混凝土配制中的不可缺少的组成成分。但机制砂是采用天然岩石采矿留下来的细石破碎而成的,这就难免会有石粉的存在。在配制混凝土时,理应将石粉这个因素考虑进去,研究分析其对混凝土拌合性能及力学性能的影响。由于广大民用建筑应用最广的是低等级混凝土,本文选取低等级的C30混凝土进行试配,在不改变其他原材料的情况下,添加石粉,研究分析石粉含量对混凝土拌合性能及力学性能的影响。


2原材料

水泥:选用惠州市光大水泥企业有限公司生产的P.O42.5R水泥,其各项物理指标如表1所示,均满足GB175-2007的技术要求。

粉煤灰:选用广州运宏粉煤灰综合开发有限公司II级灰,其各项指标如表2所示,均满足GB/T1596-2017的技术要求。

碎石:选用525mm连续级配碎石,其各项物理指标如表3所示,均满足JGJ52-2006的技术要求。



砂:选用北江中砂,其各项物理指标如表4所示,均满足JGJ52-2006的技术要求。

外加剂:采用西卡标准型高性能减水剂,其主要物理性能指标如表5所示,其各项指标均能达到GB8076-2008的要求。



3混凝土配合比设计及研究分析

3.1混凝土配合比设计

根据《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011,配制C30混凝土,其标准差可取5.0MPa,设计强度取30+5×1.645=38.2MPa。配制混凝土坍落度为160±20mm,根据标准规定进行计算,并通过试配经验进行调整,得出了基准混凝土配合比,并在基准混凝土的基础上,调节石粉含量,具体试配配合比见表6




3.2石粉含量对C30混凝土拌合性能的影响

通过试配,得出了石粉含量不同的混凝土拌合性能,其拌合物坍落度及和易性数据如表7所示。



由表7可知,石粉含量对C30混凝土拌合性能有较大影响,随着石粉含量的增加,C30混凝土坍落度先升高后降低,和易性也在石粉含量达到20%后,开始变差。这是因为石粉中有大量球状颗粒,能够起到粉煤灰一样的滚珠轴承作用,从而改善坍落度和和易性。但随着石粉含量进一步增加,石粉本身就属于微小颗粒,比表面积较大,从而表面会吸附大量的拌合用水,从而导致坍落度降低,拌合物和易性变差。因此,在配制C30混凝土时,石粉含量不宜超过20%


3.3石粉含量对C30混凝土力学性能的影响

力学性能作为混凝土最重要的指标,代表着混凝土的承载能力的高低,因此需要针对石粉含量对C30混凝土力学性能的影响进行研究。由于混凝土力学性能指标很多,最常用的是混凝土抗压强度。故试配时,针对混凝土抗压强度,成型了混凝土抗压试块,来对石粉含量不同的C30混凝土进行研究。试配所得到的抗压强度数据如表8所示。



由表8可看出,石粉含量对C30混凝土抗压强度有很大影响,随着石粉含量的增加,混凝土抗压强度先升高后降低。当石粉含量超过20%后,混凝土抗压强度不断降低。石粉含量到达30%时,混凝土抗压强度7d28d分别是基准混凝土抗压强度的86.3%86.4%分别下降13.7%13.6%,强度下降明显。而石粉含量为10%时,混凝土抗压强度7d28d与基准混凝土相比,分别提高了15.7%11.2%。其原因在于:一方面机制砂混凝土体系中,石粉在水泥水化早期对Ca(OH)2C-S-H的形成起晶核作用,加速了熟料矿物特别是C3S矿物的水化,有利于早期强度的改进;另一方面石粉改善了机制砂的颗粒堆积密度,改善了硬化浆体和界面过渡区的密实度,提高了混凝土的强度。负效应体现在石粉含量太高(>20%)破坏了混凝土中最密实堆积结构使混凝土的胶集比偏离最佳值,强度呈明显的降低趋势。


4结论

通过试验研究分析,可以得出以下结论:

⑴石粉含量对C30混凝土抗压强度的影响分为正效应和负效应,随着石粉含量增加,混凝土抗压强度先升高后降低,建议石粉含量不宜超过20%

⑵石粉含量对C30混凝土拌合性能同样有很大影响,拌合物坍落度先升高后降低,和易性也随之石粉含量的增加而变差。(来源:《广东建材》2019.06

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