人工砂中石粉對(duì)混凝土性能影響及其作用機(jī)理研究

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1、人工砂中石粉對(duì)混凝土性能影響及其作用機(jī)理研究摘要:研究石屑中石粉及其含量對(duì)混凝土性能影響，并通過(guò)XRD、TG、SEM技術(shù)分析了其作用機(jī)理。結(jié)果表明，石粉含量在24%范圍內(nèi)，其含量越高，混凝土強(qiáng)度越高，抗凍、抗?jié)B性越好；石屑混凝土的收縮變形、碳化和鋼筋銹蝕性能與普通混凝土相當(dāng)。石屑中石粉的填充效應(yīng)、晶核效應(yīng)、活性效應(yīng)、吸水效應(yīng)和形態(tài)效應(yīng)的共同作用，改善了石屑混凝土的性能。關(guān)鍵詞:人工砂；石屑；混凝土；石粉含量；作用機(jī)理0　前言??????研究發(fā)現(xiàn)，高石粉含量人工砂對(duì)混凝土也沒(méi)什么不良影響。文獻(xiàn)[3]通過(guò)對(duì)石粉含量為12%、16%、隨著人工砂研究工作的不

2、斷深入，人工砂的應(yīng)用21%的混凝土性能進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，得出了石粉含量技術(shù)日益成熟，但有些問(wèn)題還存在爭(zhēng)議。其中人工砂為16%的混凝土綜合性能最優(yōu)的結(jié)論。周中貴[4]在中石粉對(duì)混凝土性能影響及其作用機(jī)理、石粉的最佳對(duì)黃丹電站工程中所用的高石粉人工砂研究后，確定含量及其上下限一直是爭(zhēng)議較大的問(wèn)題。有人認(rèn)為石了最佳石粉含量為15%～18%。文獻(xiàn)[5]的研究認(rèn)粉含量應(yīng)限制在較低的范圍內(nèi)[1，2]，但有的通過(guò)試驗(yàn)為，不同巖性的石粉最佳含量雖有差異，但宜控制在17%±2%。??????為了對(duì)人工砂中的石粉有更深入的認(rèn)識(shí)，本文研究了人工砂中石粉及其含量對(duì)混凝土性能影

3、響，并通過(guò)XRD、TG和SEM等現(xiàn)代分析技術(shù)揭示其作用機(jī)理。1　石屑特性??????石屑表面比河砂粗糙，有尖銳棱角，含有一定量粒徑小于0.16mm的石粉。石屑會(huì)因產(chǎn)地和生產(chǎn)工藝的差別，其基本物理性能和礦物組成存在差異。本研究所用石屑的基本物理性能表見(jiàn)1，且將粒徑小于0.16mm的顆粒含量定義為石粉含量。氮吸附法測(cè)得粒徑小于0.16mm石粉的比表面積為119m2/g，粒徑小于0.08mm部分(占石粉總量的2/3)的比表面積為2.9m2/g。2　石粉對(duì)混凝土性能影響??????混凝土試驗(yàn)按規(guī)范GBJ80O85、GBJ81O85、GBJ82O85進(jìn)行，配合

4、比見(jiàn)表3。2.1??????????拌和物性能及強(qiáng)度??????從表3可看出，同等級(jí)混凝土在水灰比相同的條件下，由于石屑中含有24%的石粉，導(dǎo)致混凝土的吸水率增大，其流動(dòng)性比普通混凝土要差，但通過(guò)添加少量的減水劑便能有效改善其流動(dòng)性，且比普通混凝土的保水性好、粘聚性強(qiáng)、泌水少，即和易性好。這主要是由于石屑中的石粉在拌和期間起到了水泥漿體的作用。此外，石屑混凝土的初凝和終凝時(shí)間均比普通混凝土略長(zhǎng)，其密度和普通混凝土差不多，結(jié)果見(jiàn)表4。??????從表4還可以看出：(1)石屑混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度要高于同齡期同等級(jí)普通混凝土；(2)石屑混凝土28d的劈裂

5、抗拉強(qiáng)度要高于同等級(jí)普通混凝土?！　〈送?，作者還通過(guò)正交試驗(yàn)研究了石粉含量5%、15%、24%對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響，結(jié)果表明，在24%范圍內(nèi)，石粉含量越高，混凝土強(qiáng)度也越高[6]。2.2　收縮性能??????圖1表明，石屑混凝土的收縮發(fā)展規(guī)律與普通混凝土相似，其收縮率總體來(lái)說(shuō)與普通混凝土相當(dāng)。石粉含量為24%、16%的石屑混凝土的收縮率比普通混凝土略大，石粉含量為10%的石屑混凝土收縮率與普通混凝土差不多，石粉含量為24%和16%的石屑混凝土收縮沒(méi)有明顯的差異，說(shuō)明石粉含量雖對(duì)混凝土的收縮有影響，但影響不大。2.3　耐久性??????表5試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明:

6、石屑混凝土的碳化和鋼筋銹蝕性能與普通混凝土相當(dāng)；但抗凍、抗?jié)B性比普通混凝土好。C40普通混凝土的抗凍等級(jí)小于D25(25次循環(huán)后相對(duì)動(dòng)彈性模量低于60%)，而石屑混凝土達(dá)到了D50?？箖鲈囼?yàn)都是在其相對(duì)動(dòng)彈性模量低于60%而停止的，試件重量幾乎沒(méi)有損失，且在試驗(yàn)過(guò)程中筆者發(fā)現(xiàn)，普通混凝土在經(jīng)過(guò)25次凍融循環(huán)后有兩個(gè)試件的中間出現(xiàn)橫向可見(jiàn)貫穿裂縫，而石屑混凝土沒(méi)有；經(jīng)過(guò)75次循環(huán)后，石屑混凝土外觀均呈魚(yú)鱗狀，且起皮脫落，但C40X24的情況比C40X16、C40X10要好，說(shuō)明在24%范圍內(nèi)，石粉含量越高，混凝土的抗凍性可能更好。C40普通混凝土抗?jié)B等

7、級(jí)為P14，而C20X10的抗?jié)B等級(jí)也達(dá)到了P14，C20X16、C20X24抗?jié)B等級(jí)要大于P14，縱向劈開(kāi)發(fā)現(xiàn)C20X24的滲水高度為79mm，比C20X16的109mm要小，這說(shuō)明在24%范圍內(nèi)，石粉含量越高，混凝土的抗?jié)B性越好。3　機(jī)理分析????試驗(yàn)直接用砂漿試樣(普通河砂砂漿的水泥∶水∶砂=1∶019∶416；石屑砂漿的水泥∶水∶砂=1∶019∶418)代替從混凝土中取樣，進(jìn)行了XO射線衍射分析、熱分析(TG)和掃描電鏡分析(SEM)。3.1　XO射線衍射分析??????國(guó)內(nèi)外的研究[7～10]普遍認(rèn)為石粉中的CaCO3微粒具有活性效應(yīng)，即

8、CaCO3微粒能與C3A反應(yīng)生成碳鋁酸鹽，在這一點(diǎn)上絕大多數(shù)研究者達(dá)成了共識(shí)，只是有人認(rèn)為是生成單碳鋁酸鹽(