低品质掺合料在混凝土中有效利用的研究Ⅱ

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　　摘要：研究了采用混合共磨低品质掺合料所配制混凝土的各种性能，结果表明：低品质掺合料混凝土抗压强度发展理想，后期强度增长显著；采用ASTM C1202方法测试混凝土抗氯离子渗透性能明显优于同掺量Ⅱ级灰混凝土；抗碳化性能满足耐久性要求；采用ICBO标准法测试混凝土抗裂性能良好，优于同掺量Ⅱ级灰混凝土。　　关键字：低品质掺合料：混凝土：抗压强度：耐久性　　O 引言　　通过对低品质粉煤灰与矿渣混合共磨后所得掺合料的细度、活性和需水量比等基本性能的研究分析[1],发现其各种性能较好，为复合掺合料在混凝土中的使用提供了部分理论解释以及发挥作用的技术依据。目前，对于低品质掺合料在混凝土中的应有已有很多研究和探讨[2-6].但是，由于混凝土这种材料比较复杂，复合掺合料基本性能虽将明显影响混凝土性能，但并不能完全判定两者的相关性，必须经过系统的混凝土试验来验证对混凝土性能发挥的作用。　　1 试验材料与方法　　1.1 原材料　　试验采用文献[1]中所得混合共磨低品质掺合料，其中主要应用FS50和FP65系列。水泥采用拉法基P.O.42.5水泥；石子分为大石和小石，其最大粒径分别为31.5mm~16.0mm,连续级配，主要技术指标如表l所示；砂同时采用了机制砂和山砂，主要技术指标如表2所示，其中砂石检测参照《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》执行；减水剂为北京密云产高效减水剂，减水率10%~25%,推荐掺量0.5%~1%.　　1.2 试验方法　　混凝土配合比设计参照《普通混凝土配合比设计规程》，混凝土新拌性能检测和力学性能测试参照GB/T 50080 2002和GB/T 50081-2002,碳化性能按照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》进行试验，氯离子渗透试验参照ASTM C 1202.97 Standard Test Method for Electrical Indication of Concretes Ability to Resist Chloride Ion Penetration 进行，混凝土抗裂性能试验参照ICBO标准法[7],采用刀口约束法试验。　　2 试验结果与分析　　我们在120组配合比设计和试配的基础上，经过进一步反复调试，确定了混凝土性能系统试验的基本配合比，作为对比分析的基础。所确定的配合比中水泥用量和掺合料掺量都是比较经济的，掺合料为新磨掺合料，基本配合比情况见表3.　　2.1 混凝土抗压强度　　2.1.1 关于混合共磨和分磨混掺对混凝土抗压强度的影响　　首先进行了混合共磨的复合掺合料与单独粉磨混合复合掺合料混凝土抗压强度的对比试验。掺合料为新磨掺合料，细度与工业生产十分接近，放置时问为20天，抗压强度以及有关情况见表4.　　从表4可以看出：混合共磨的FS50混凝土比分磨混掺的复合掺合料混凝土强度高约一个强度等级，仅设计强度等级C60情况相当；FS50复合掺合料混凝土强度规律与活性等基本性能分析规律吻合；FP65则大大优于文献[1]中活性等基本性能分析规律，在混凝土试验中却表现出良好的结果，尤其是良好的拌合物工作性能和强劲的后期强度增长，用于一般强度等级不高的混凝土或大体积混凝土可有较好的效益。这也说明原材料试验结果与混凝土试验结果并非成线性关系，即原材料性能试验不能代替混凝土性能试验。表4中抗压强度比设计强度等级的试配强度偏高，主要原因是新磨掺合料放置时间为20天，活性较高，以及有关试验环境的影响等。　　2.1.2 关于复合掺合料与II级粉煤灰混凝土抗压强度对比试验　　本试验采用的掺合料全部为工业化生产，且掺合料放置时间较长，约三个月，混凝土抗压强度以及有关情况见表5.根据表5试验结果可以得出：无论是FS50,还是FP65,复合掺合料混凝土强度远远高于同掺量的II级粉煤灰，除C40仅高出一个强度等级外，其它均高出约两个强度等级以上；3d强度也优于Ⅲ级粉煤灰混凝土；基本配合比相同，35%复合掺合料混凝土与25%掺量II级灰混凝土相比，抗压强度相当；表5中复合掺合料混凝土抗压强度低于表4同配合比的数值，反映出复合掺合料不宜长时间存放，当然这不仅是复合掺合料的情况，同样也适用其它各种人工粉磨的掺合料。本试验复合掺合料放置时间约三个月，建议实际生产应用宜控制在50天以内。　　2.1.3 关于大掺量复合掺合料与25%掺量Ⅱ级灰混凝土抗压强度对比试验　　本试验胶凝材料总量与其它材料的配合比与表3基本一致，所不同的是在胶凝材料总量中，复合掺合料掺量为45%,这也是在前述配合比工作基础上，经确认对本复合掺合料较为适宜的大掺量；Ⅱ级灰混凝土情况类同，不同的是在胶凝材料总量中的粉煤灰掺量为25%,是当前普遍认同的常用混凝土的最佳掺量范围。混凝土抗压强度试验的配合比、抗压强度以及有关情况见表6.　　表6试验结果发现：对于FS50,在C50以上强度范围内，大掺量复合掺合料混凝土28d强度不低于25%掺量II级灰混凝土；对于FP65,在C30和C40强度范围内，大掺量复合掺合料混凝土28d强度不高于25%掺量II级灰混凝土：C30情况相当，C40情况略低；大掺量复合掺合料混凝土3d和7d强度低于25%掺量Ⅱ级灰混凝土，说明大掺量复合掺合料混凝土早期强度偏低。　　2.2 混凝土耐久性能　　2.2.1 混凝土氯离子渗透试验　　氯离子渗透性可反映混凝土的密实性，也可对文献[1]中关于复合掺合料化学成分、细度、活性、微观结构和需水量比等基本性能分析正确与否进行判定，更重要的是可直接检验复合掺合料对混凝土性能发挥的作用。　　采用氯离子渗透方法检验掺加掺合料的混凝土密实性，受到掺合料自身电阻及其对混凝土电阻的影响，所以对密实性的判断会产生干扰。尽管如此，对于同掺量复合掺合料和Ⅱ级粉煤灰比较是可比的，前者电阻的影响应不大于后者；另外，掺量增加会导致电阻增大，但在一定范围内，　　结果还是可以参考的。　　表7给出了氯离子渗透试验结果，从中发现：对于FS50复合掺合料混凝土，在本试验的范围内，混凝土强度在60MPa以上，氯离子渗透值可达1000库仑以下，具有高抗氯离子渗透性；混凝土在50MPa以上，氯离子渗透值可达1500库仑以下，具有较高的抗氯离子渗透性。复合掺合料混凝土的抗氯离子渗透性能明显高于同掺量Ⅱ级灰混凝土。对于同一掺量，抗压强度较高的复合掺合料混凝土比强度较低的混凝土抗氯离子渗透性能高；Ⅱ级粉煤灰混凝土也有同样表现。分析复合掺合料提高混凝土抗氯离子性能的原因有：①由于复合粉磨的原因，优化了颗粒级配，使混凝土中的颗粒结合更加密实，提高了其抗氯离子性能；②水化产物可能更加致密。　　2.2.2 混凝土碳化性能试验　　复合掺合料对混凝土抗碳化性能的影响是复杂的，一方面由于代替水泥使混凝土中碱性削弱，而另一方面，如前面对抗氯离子渗透性能的分析验证，使混凝土密实性提高，那么，综合作用如何，能否满足使用要求，试验结果如表8所示。可以得出：复合掺合料混凝土碳化深度都明显小于20mm,符合耐久性要求；对于同强度等级的基本配合比，35%复合掺合料混凝土碳化小于25%掺量的II级粉煤灰混凝土；随着复合掺合料混凝土抗压强度的提高，抗碳化性能明显提高。　　2.2.3 混凝土抗裂性能　　研究抗裂性能时将某建工集团搅拌站原配合比与复合掺合料混凝土进行对比对比，试验情况见表9和图1.结合表9和图1可以看出：与某建工集团搅拌站原配合比混凝土比较，复合掺合料混凝土抗裂性能明显提高，总体抗裂水平也高于Ⅱ级粉煤灰混凝土。对于FS50复合掺合料，在较高强度范围内，随着强度的提高，裂缝倾向增大，但不大于Ⅱ级粉煤灰混凝土。复合掺合料混凝土抗裂性能较好的原因为：①复合掺合料需水量低，使水灰比较低，且拌合物性能良好；②由于水灰比低，以及复合掺合料活性、细度等基本性能优越，使混凝土胶凝材料总量较低；③复合掺合料级配以及微观结构较合理等。图1 不同配合比的单位开裂面积比较　　3 结论　　采用Ⅲ级粉煤灰与矿渣或与磷渣混合共磨所得矿物掺合料能够用于配制混凝土，所得混凝土抗压强度明显高于分磨混掺的复合掺合料混凝土，而且FP系列掺合料混凝土工作性能良好、后期强度增长显著；复合掺合料混凝土强度远远高于同掺量的Ⅱ级粉煤灰，3d强度也优于II级粉煤灰混凝土；大掺量复合掺合料混凝土早期强度偏低，28d强度与25%掺量Ⅱ级灰混凝土相差不多。　　复合掺合料混凝土耐久性能良好，抗氯离子渗透性能明显高于同掺量Ⅱ级灰混凝土，具有较高的抗氯离子渗透性能；对于同强度等级的基本配合比，35%复合掺合料混凝土碳化深度小于25%掺量的Ⅱ级粉煤灰混凝土；复合掺合料混凝土碳化深度都明显小于20mm,符合耐久性要求；混凝土抗裂性能较好，总体抗裂水平也优于同掺量Ⅱ级粉煤灰混凝土。　　因此，低品质复合掺合料可以应用于混凝土工程，而且能够取得较好的效果。　　参考文献：　　[1]冷发光，张仁瑜，等。低品质粉煤灰和矿渣混合粉磨掺合料特征的分析研究。建筑砌块与砌块建筑，已录用，2008：45-48　　[2]覃维祖。利用粉煤灰开发高性能混凝土若干问题的探讨。建筑材料学报，1 999,2：1 53.1 58　　[3]赵亚明，于涛。掺低品质原状粉煤灰的混凝土强度及抗冻性研究。房材与应用，2002,30：28-3 1　　[4]鄢朝勇，李国栋。用活化湿排粉煤灰初步研制高性能混凝土专用水泥。混凝土，2001：13.15　　[5]鄢朝勇。低等级湿排粉煤灰在中低强度混凝土中的应用研究。新型建筑材料，2005：23-24　　[6]杨松伟，秦富杰，朱华峰。湿排原状级粉煤灰砂浆强度试验与应用。建筑技术开发，1999：24-26　　[7]冷发光，张仁瑜。混凝土标准规范及工程应用[M].北京。中国建材工业出版社，2005.

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